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IGBT器件-物理.设计与应用 版权信息
- ISBN：9787111590378
- 条形码：9787111590378 ; 978-7-111-59037-8
- 装帧：一般胶版纸
- 册数：暂无
- 重量：暂无
- 所属分类：>>
IGBT器件-物理.设计与应用 本书特色
《IGBT器件——物理、设计与应用》从IGBT发明开始，介绍了IGBT的模型和基本工作原理、各种元胞结构、设计与制造工艺、封装与驱动、安全工作区等，并给出了在多达十几个行业中的具体应用，包括应用电路和参数指标等。本书内容深入浅出，适合电力电子、微电子、功率器件、功率IC设计与制造领域的研究人员、技术人员阅读，也可作为高等院校相关专业本科生和研究生的参考书。
IGBT器件-物理.设计与应用 内容简介
IGBT器件已被证明是一种非常重要的功率半导体器件，广泛应用于调速电机驱动器（用于空调、制冷和铁路机车）、以汽油为主要燃料的汽车电子点火系统和节能紧凑型荧光灯泡。近期的应用包括等离子显示器（平板电视）和电力传输系统、替代能源系统和储能。《IGBT器件——物理、设计与应用》是首本涵盖IGBT应用的著作，它提供了应用工程师在消费、工业、照明、交通、医疗和可再生能源等领域使用该器件设计新产品所必需的信息。
本书作者B.Jayant Baliga教授于1980年在通用电气公司工作期间发明了IGBT。本书将为新一代的工程应用开启IGBT之门，是广大电气工程师和设计工程师的**读物，也是半导体专家的重要读物。
《IGBT器件——物理、设计与应用》主要特色如下：
1）提供了应用工程师在消费、工业、交通、照明、医疗和可再生能源等领域使用IGBT时所需的必要的设计信息；
2）介绍了IGBT芯片的设计方法，包括边缘终端、单元拓扑、栅极布局和集成电流传感器；
3）涵盖了IGBT这样一种由全世界十几家公司制造的、销售额超过50亿美元的器件应用的首本图书；由该器件的发明者编写。
《IGBT器件——物理、设计与应用》不仅提供了关于IGBT工作原理和设计的全面描述，而且提供了它横跨各个经济领域的实际应用，并量化其社会影响。所有功率半导体和电力电子工程师们应该会对这本书感兴趣。此外，那些关注技术对社会影响的社会科学家们也会对它感兴趣。
IGBT器件-物理.设计与应用 目录
译者序
原书序
原书前言
作者简介
第1章 绪论1
1.1 IGBT应用范围2
1.2 基本的IGBT器件结构2
1.3 IGBT发展和商业化历史3
1.4 功率等级的扩展8
1.5 总结10
参考文献11
第2章 IGBT的结构和工作模式13
2.1 对称的D-MOS结构13
2.2 非对称的D-MOS结构14
2.3 沟槽栅IGBT结构15
2.4 透明集电极IGBT结构16
2.5 新颖的IGBT结构16
2.6 横向IGBT结构18
2.7 互补的IGBT结构19
2.8 总结19
参考文献19
第3章 IGBT结构设计21
3.1 阈值电压21
3.2 对称结构IGBT 22
3.2.1 阻断电压23
3.2.2 开态特性24
3.2.3 积累电荷27
3.2.4 关断波形29
3.2.5 关断损耗31
3.2.6 能量损耗折中曲线31
3.3 非对称结构IGBT 33
3.3.1 阻断电压33
3.3.2 开态特性35
3.3.3 积累电荷39
3.3.4 关断波形41
3.3.5 关断损耗44
3.3.6 能量损耗折中曲线47
3.4 透明集电极IGBT 50
3.4.1 阻断电压50
3.4.2 开态特性51
3.4.3 积累电荷55
3.4.4 关断波形55
3.4.5 关断损耗58
3.4.6 能量损耗折中曲线59
3.5 SiC IGBT 62
3.5.1 N型非对称SiC IGBT 62
3.5.2 阻断电压63
3.5.3 导通电压降65
3.5.4 关断特性67
3.5.5 关断损耗70
3.6 优化非对称结构SiC IGBT结构70
3.6.1 优化结构设计70
3.6.2 导通电压降71
3.6.3 关断特性72
3.6.4 能量损耗折中曲线73
3.6.5 *大工作频率75
3.7 总结76
参考文献76
第4章 安全工作区设计79
4.1 寄生晶闸管79
4.2 抑制寄生晶闸管80
4.2.1 深P 扩散80
4.2.2 减小栅氧化层厚度81
4.2.3 空穴电流分流结构84
4.2.4 器件元胞拓扑85
4.2.5 抑制闩锁器件结构88
4.3 安全工作区89
4.3.1 正偏SOA 90
4.3.2 反偏SOA 92
4.3.3 短路SOA 93
4.4 新型硅器件结构94
4.5 碳化硅器件95
4.6 总结95
参考文献96
第5章 芯片设计保护和制造97
5.1 有源区97
5.2 栅极压焊块设计99
5.3 边界终端设计101
5.4 集成传感器103
5.4.1 过电流保护103
5.4.2 过电压保护106
5.4.3 过温保护107
5.5 平面栅器件制造工艺108
5.6 沟槽栅器件制造工艺110
5.7 寿命控制113
5.8 总结114
参考文献115
第6章 封装和模块设计117
6.1 分立器件的封装117
6.2 改进的分立器件封装119
6.3 基本的功率模块120
6.4 扁平封装的功率模块122
6.5 无金属基板的功率模块123
6.6 智能功率模块124
6.6.1 双列直插型封装124
6.6.2 智能功率单元126
6.7 可靠性126
6.8 总结127
参考文献128
第7章 门驱动电路设计129
7.1 基本的门驱动129
7.2 非对称的门驱动130
7.3 两级门驱动130
7.4 有源栅电压控制131
7.5 可变的栅电阻驱动132
7.6 数字的门驱动133
7.7 小结134
参考文献135
第8章 IGBT模型136
8.1 基于物理机制的电路模型136
8.1.1 SABER NPT-IGBT电路模型136
8.1.2 SABER PT-IGBT电路模型139
8.1.3 SABER IGBT电热模型141
8.1.4 SABER IGBT1模型142
8.2 IGBT模拟行为模型143
8.3 模型参数提取144
8.4 总结145
参考文献145
第9章 IGBT应用：运输146
9.1 汽油驱动的汽车146
9.1.1 凯特林机械点火系统146
9.1.2 电子点火系统146
9.1.3 点火IGBT设计147
9.1.4 双电压钳位的点火IGBT设计149
9.1.5 智能点火IGBT设计151
9.1.6 点火IGBT产品151
9.2 电动和混合动力电动汽车152
9.2.1 电动汽车逆变器设计152
9.2.2 电动汽车IGBT芯片设计155
9.2.3 电动汽车再生制动156
9.3 电动汽车充电站157
9.3.1 电动汽车充电要求157
9.3.2 电动汽车充电电路157
9.4 电动公共汽车159
9.4.1 电动公共汽车控制电路160
9.4.2 电动公共汽车充电161
9.5 有轨电车和无轨电车162
9.6 地铁和机场火车164
9.7 电力机车166
9.7.1 直流电源总线166
9.7.2 交流电源总线167
9.7.3 多系统电力机车168
9.8 柴油电力机车168
9.9 高速电气火车169
9.9.1 电动机驱动拓扑结构169
9.9.2 IGBT模块设计171
9.10 船舶推进装置172
9.10.1 滚装货轮174
9.10.2 游轮174
9.10.3 液化天然气运输船175
9.10.4 船舶电路断路器175
9.11 全电飞机177
9.11.1 DC-DC转换器178
9.11.2 DC-AC逆变器178
9.11.3 机电飞机舵机执行器179
9.11.4 无刷直流电动机驱动179
9.11.5 IGBT模块179
9.11.6 IGBT的宇宙射线失效180
9.12 总结180
参考文献180
第10章 IGBT应用：工业185
10.1 工业电动机驱动185
10.2 用于电动机控制的可调速驱动186
10.3 脉宽调制的可调速驱动187
10.3.1 脉宽调制波形187
10.3.2 功率损耗折中曲线189
10.3.3 功率损耗分析191
10.4 工厂自动化192
10.4.1 互补的IGBT 193
10.4.2 P沟道IGBT设计194
10.5 机器人19
原书序
原书前言
作者简介
第1章 绪论1
1.1 IGBT应用范围2
1.2 基本的IGBT器件结构2
1.3 IGBT发展和商业化历史3
1.4 功率等级的扩展8
1.5 总结10
参考文献11
第2章 IGBT的结构和工作模式13
2.1 对称的D-MOS结构13
2.2 非对称的D-MOS结构14
2.3 沟槽栅IGBT结构15
2.4 透明集电极IGBT结构16
2.5 新颖的IGBT结构16
2.6 横向IGBT结构18
2.7 互补的IGBT结构19
2.8 总结19
参考文献19
第3章 IGBT结构设计21
3.1 阈值电压21
3.2 对称结构IGBT 22
3.2.1 阻断电压23
3.2.2 开态特性24
3.2.3 积累电荷27
3.2.4 关断波形29
3.2.5 关断损耗31
3.2.6 能量损耗折中曲线31
3.3 非对称结构IGBT 33
3.3.1 阻断电压33
3.3.2 开态特性35
3.3.3 积累电荷39
3.3.4 关断波形41
3.3.5 关断损耗44
3.3.6 能量损耗折中曲线47
3.4 透明集电极IGBT 50
3.4.1 阻断电压50
3.4.2 开态特性51
3.4.3 积累电荷55
3.4.4 关断波形55
3.4.5 关断损耗58
3.4.6 能量损耗折中曲线59
3.5 SiC IGBT 62
3.5.1 N型非对称SiC IGBT 62
3.5.2 阻断电压63
3.5.3 导通电压降65
3.5.4 关断特性67
3.5.5 关断损耗70
3.6 优化非对称结构SiC IGBT结构70
3.6.1 优化结构设计70
3.6.2 导通电压降71
3.6.3 关断特性72
3.6.4 能量损耗折中曲线73
3.6.5 *大工作频率75
3.7 总结76
参考文献76
第4章 安全工作区设计79
4.1 寄生晶闸管79
4.2 抑制寄生晶闸管80
4.2.1 深P 扩散80
4.2.2 减小栅氧化层厚度81
4.2.3 空穴电流分流结构84
4.2.4 器件元胞拓扑85
4.2.5 抑制闩锁器件结构88
4.3 安全工作区89
4.3.1 正偏SOA 90
4.3.2 反偏SOA 92
4.3.3 短路SOA 93
4.4 新型硅器件结构94
4.5 碳化硅器件95
4.6 总结95
参考文献96
第5章 芯片设计保护和制造97
5.1 有源区97
5.2 栅极压焊块设计99
5.3 边界终端设计101
5.4 集成传感器103
5.4.1 过电流保护103
5.4.2 过电压保护106
5.4.3 过温保护107
5.5 平面栅器件制造工艺108
5.6 沟槽栅器件制造工艺110
5.7 寿命控制113
5.8 总结114
参考文献115
第6章 封装和模块设计117
6.1 分立器件的封装117
6.2 改进的分立器件封装119
6.3 基本的功率模块120
6.4 扁平封装的功率模块122
6.5 无金属基板的功率模块123
6.6 智能功率模块124
6.6.1 双列直插型封装124
6.6.2 智能功率单元126
6.7 可靠性126
6.8 总结127
参考文献128
第7章 门驱动电路设计129
7.1 基本的门驱动129
7.2 非对称的门驱动130
7.3 两级门驱动130
7.4 有源栅电压控制131
7.5 可变的栅电阻驱动132
7.6 数字的门驱动133
7.7 小结134
参考文献135
第8章 IGBT模型136
8.1 基于物理机制的电路模型136
8.1.1 SABER NPT-IGBT电路模型136
8.1.2 SABER PT-IGBT电路模型139
8.1.3 SABER IGBT电热模型141
8.1.4 SABER IGBT1模型142
8.2 IGBT模拟行为模型143
8.3 模型参数提取144
8.4 总结145
参考文献145
第9章 IGBT应用：运输146
9.1 汽油驱动的汽车146
9.1.1 凯特林机械点火系统146
9.1.2 电子点火系统146
9.1.3 点火IGBT设计147
9.1.4 双电压钳位的点火IGBT设计149
9.1.5 智能点火IGBT设计151
9.1.6 点火IGBT产品151
9.2 电动和混合动力电动汽车152
9.2.1 电动汽车逆变器设计152
9.2.2 电动汽车IGBT芯片设计155
9.2.3 电动汽车再生制动156
9.3 电动汽车充电站157
9.3.1 电动汽车充电要求157
9.3.2 电动汽车充电电路157
9.4 电动公共汽车159
9.4.1 电动公共汽车控制电路160
9.4.2 电动公共汽车充电161
9.5 有轨电车和无轨电车162
9.6 地铁和机场火车164
9.7 电力机车166
9.7.1 直流电源总线166
9.7.2 交流电源总线167
9.7.3 多系统电力机车168
9.8 柴油电力机车168
9.9 高速电气火车169
9.9.1 电动机驱动拓扑结构169
9.9.2 IGBT模块设计171
9.10 船舶推进装置172
9.10.1 滚装货轮174
9.10.2 游轮174
9.10.3 液化天然气运输船175
9.10.4 船舶电路断路器175
9.11 全电飞机177
9.11.1 DC-DC转换器178
9.11.2 DC-AC逆变器178
9.11.3 机电飞机舵机执行器179
9.11.4 无刷直流电动机驱动179
9.11.5 IGBT模块179
9.11.6 IGBT的宇宙射线失效180
9.12 总结180
参考文献180
第10章 IGBT应用：工业185
10.1 工业电动机驱动185
10.2 用于电动机控制的可调速驱动186
10.3 脉宽调制的可调速驱动187
10.3.1 脉宽调制波形187
10.3.2 功率损耗折中曲线189
10.3.3 功率损耗分析191
10.4 工厂自动化192
10.4.1 互补的IGBT 193
10.4.2 P沟道IGBT设计194
10.5 机器人19
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IGBT器件-物理.设计与应用 作者简介
B.Jayant Baliga博士，北卡罗来纳州立大学“杰出大学教授”，美国国家工程院院士，IEEE会士。Baliga教授是国际公认的功率半导体器件领域的专家，发表了500多篇学术文章，拥有120项美国专利。他在IGBT概念、发展和商业化方面的工作得到了美国奥巴马总统的认可，获得了2011年美国国家技术创新奖章——这是美国政府授予工程师的高荣誉，以及2014年IEEE荣誉勋章——电气工程领域的高荣誉。
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