先进的高压大功率器件 原理、特性和应用PDF电子书下载

第1章 引言 1

1.1 典型功率转换波形 2

1.2 典型高压功率器件结构 3

1.3 硅器件击穿修正模型 5

1.4 典型高压应用 9

1.4.1 变频电动机驱动 9

1.4.2 高压直流输配电 11

1.5 总结 15

参考文献 15

第2章 硅晶闸管 17

2.1 功率晶闸管结构和应用 19

2.2 5kV硅晶闸管 21

2.2.1 阻断特性 22

2.2.2 导通特性 26

2.2.3 开启 33

2.2.4 反向恢复 35

2.2.5 小结 36

2.3 10kV硅晶闸管 37

2.3.1 阻断特性 37

2.3.2 导通特性 40

2.3.3 开启 42

2.3.4 反向恢复 44

2.3.5 小结 45

2.4 总结 45

参考文献 46

第3章 碳化硅晶闸管 47

3.1 碳化硅晶闸管结构 47

3.2 20kV硅基对称阻断晶闸管 48

3.2.1 阻断特性 48

3.2.2 导通特性 51

3.3 20kV碳化硅晶闸管 56

3.3.1 阻断特性 56

3.3.2 导通特性 58

3.4 结论 63

参考文献 64

第4章 门极关断（GTO）晶闸管 65

4.1 基本结构和工作原理 65

4.2 5kV硅GTO 66

4.2.1 阻断特性 67

4.2.2 漏电流 71

4.2.3 通态电压降 76

4.2.4 关断特性 82

4.2.5 对寿命的依赖性 97

4.2.6 开关损耗 99

4.2.7 最大工作频率 102

4.2.8 关断增益 103

4.2.9 缓冲层掺杂 103

4.2.10 透明发射极结区 108

4.3 10kV硅GTO 113

4.3.1 阻断特性 113

4.3.2 通态电压降 115

4.3.3 关断特性 118

4.3.4 开关损耗 119

4.3.5 最大工作频率 119

4.3.6 关断增益 119

4.4 反偏压安全工作区 120

4.5 总结 121

参考文献 121

第5章 硅绝缘栅双极型晶体管（IGBT） 122

5.1 基本结构和操作 122

5.2 5kV硅沟槽栅IGBT 123

5.2.1 阻断特性 123

5.2.2 漏电流 123

5.2.3 通态电压降 129

5.2.4 关断特性 135

5.2.5 对寿命的依赖性 148

5.2.6 开关损耗 149

5.2.7 最大工作频率 151

5.2.8 缓冲层掺杂 152

5.2.9 透明发射极结构 159

5.3 5kV硅基平面栅IGBT 167

5.3.1 阻断特性 167

5.3.2 通态电压降 169

5.3.3 关断特性 171

5.3.4 对寿命的依赖性 172

5.3.5 开关损耗 173

5.3.6 最大工作频率 173

5.4 10kV硅IGBT 175

5.4.1 阻断特性 176

5.4.2 通态电压降 178

5.4.3 关断特性 180

5.4.4 开关损耗 181

5.4.5 最大工作频率 181

5.5 正向偏置安全工作区 181

5.6 反向偏压安全工作区 183

5.7 结论 185

参考文献 186

第6章 碳化硅平面MOSFET结构 187

6.1 屏蔽型平面反型模式MOSFET结构 187

6.2 阻断模型 188

6.3 栅阈值电压 189

6.4 导通电阻 190

6.4.1 沟道电阻 190

6.4.2 积累区电阻 191

6.4.3 JFET区电阻 191

6.4.4 漂移区电阻 192

6.4.5 总导通电阻 192

6.5 电容 193

6.6 感性负载时的关断特性 194

6.7 5kV反型模式MOSFET 197

6.7.1 阻断特性 197

6.7.2 比导通电阻 201

6.7.3 器件电容 204

6.7.4 感性负载下的关断特性 207

6.7.5 开关损耗 209

6.7.6 最大工作频率 211

6.8 10kV反型模式MOSFET 211

6.8.1 阻断特性 211

6.8.2 比导通电阻 213

6.8.3 感性负载下的关断特性 216

6.8.4 开关损耗 216

6.8.5 最大工作频率 217

6.9 20kV反型模式MOSFET 217

6.9.1 阻断模式 218

6.9.2 比导通电阻 220

6.9.3 感性负载下的关断特性 222

6.9.4 开关损耗 223

6.9.5 最大工作频率 224

6.10 结论 224

参考文献 228

第7章 碳化硅IGBT 229

7.1 N沟道非对称结构 230

7.1.1 阻断特性 230

7.1.2 导通电压降 240

7.1.3 关断特性 249

7.1.4 对寿命的依赖性 258

7.1.5 开关损耗 260

7.1.6 最大工作频率 262

7.2 N沟道非对称器件的优化 263

7.2.1 结构优化 264

7.2.2 阻断特性 264

7.2.3 导通电压降 267

7.2.4 关断特性 271

7.2.5 对寿命的依赖性 276

7.2.6 开关损耗 279

7.2.7 最大工作频率 280

7.3 P沟道非对称结构 281

7.3.1 阻断特性 281

7.3.2 导通电压降 289

7.3.3 关断特性 292

7.3.4 对寿命的依赖性 296

7.3.5 开关损耗 297

7.3.6 最大工作频率 298

7.4 结论 300

参考文献 300

第8章 硅基MCT 301

8.1 基本结构与工作 302

8.2 5kV硅MCT 306

8.2.1 击穿特性 307

8.2.2 通态电压降 312

8.2.3 关断特性 319

8.2.4 对寿命的依赖性 327

8.2.5 开关损耗 328

8.2.6 最大工作频率 329

8.3 10kV硅MCT 331

8.3.1 阻断特性 331

8.3.2 通态电压降 333

8.3.3 关断特性 335

8.3.4 开关损耗 337

8.3.5 最大工作频率 338

8.4 正向偏置安全工作区 338

8.5 反向偏置安全工作区 339

8.6 结论 341

参考文献 341

第9章 硅基极电阻控制晶闸管 342

9.1 基本结构和工作原理 342

9.2 5kV硅基BRT 346

9.2.1 阻断特性 346

9.2.2 通态电压降 350

9.2.3 关断特性 354

9.2.4 对寿命的依赖性 360

9.2.5 开关损耗 361

9.2.6 最大工作频率 362

9.3 改进的结构和工作方式 363

9.3.1 阻断特性 365

9.3.2 通态电压降 368

9.3.3 关断特性 370

9.4 10kV硅BRT 370

9.4.1 阻断特性 370

9.4.2 通态电压降 372

9.4.3 关断特性 373

9.4.4 开关损耗 376

9.4.5 最大工作频率 376

9.5 正向偏置安全工作区 376

9.6 反向偏置安全工作区 377

9.7 总结 379

参考文献 379

第10章 硅发射极开关晶闸管 380

10.1 基本结构与工作特性 380

10.2 5kV硅SC-EST 385

10.2.1 阻断特性 386

10.2.2 通态电压降 390

10.2.3 关断特性 398

10.2.4 对寿命的依赖性 402

10.2.5 开关损耗 403

10.2.6 最大工作频率 404

10.2.7 正向偏压安全工作区 405

10.3 5kV硅DC-EST 407

10.3.1 阻断特性 407

10.3.2 通态电压降 409

10.3.3 关断特性 417

10.3.4 对寿命的依赖性 421

10.3.5 开关损耗 422

10.3.6 最大工作频率 422

10.3.7 正向偏压安全工作区 424

10.4 10kV硅EST 425

10.4.1 阻断特性 425

10.4.2 通态电压降 427

10.4.3 关断特性 428

10.4.4 开关损耗 429

10.4.5 最大工作频率 430

10.5 反向偏压安全工作区 430

10.6 结论 432

参考文献 433

第11章 总述 434

11.1 5kV器件 434

11.1.1 导通电压降 434

11.1.2 功率损耗折中曲线 435

11.1.3 正向偏置安全工作区 435

11.1.4 反向偏置安全工作区 437

11.2 10kV器件 437

11.2.1 导通电压降 438

11.2.2 关断损耗 438

11.2.3 最大工作频率 439

11.3 结论 439

参考文献 439

作者简介 440