寬禁帶半導(dǎo)體電力電子器件及其應(yīng)用

前言

　　電力電子技術(shù)誕生近半個世紀(jì)以來，使電氣工程、電子技術(shù)、自動化技術(shù)等領(lǐng)域發(fā)生了深刻的變化，同時也給人們的生活帶來了巨大的影響?！　∧壳?，電力電子技術(shù)仍以迅猛的速度發(fā)展著，新的電力電子器件層出不窮，新的技術(shù)不斷涌現(xiàn)，其應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)展。不論在全世界還是在我國，電力電子技術(shù)都已造就了一個很大的產(chǎn)業(yè)群，如果再考慮到與電力電子技術(shù)相關(guān)的上游產(chǎn)業(yè)和下游產(chǎn)業(yè)，這個產(chǎn)業(yè)群就更加龐大了。與之相應(yīng)，在電力電子技術(shù)領(lǐng)域工作的工程技術(shù)和科研人員的數(shù)量也相當(dāng)龐大，且與日俱增。因此，組織出版有關(guān)電力電子新技術(shù)及其應(yīng)用的系列書籍，以供廣大從事電力電子技術(shù)的工程師和高等學(xué)校教師和研究生在工程實踐中使用和參考，成為眼下的迫切需要?！　≡?0世紀(jì)80年代，電力電子學(xué)會曾和機(jī)械工業(yè)出版社合作，出版過一套電力電子技術(shù)叢書，那套叢書對推動電力電子技術(shù)的發(fā)展起過積極的作用。最近，電力電子學(xué)會經(jīng)過認(rèn)真考慮，認(rèn)為有必要以“電力電子新技術(shù)系列圖書”的名義出版一系列著作。為此，成立了專門的編輯委員會，負(fù)責(zé)確定書目、組稿和審稿工作，向機(jī)械工業(yè)出版社推薦，仍由機(jī)械工業(yè)出版社出版。　　本系列圖書有如下特色：　　1．本系列圖書屬專題論著性質(zhì)，選題新穎，力求反映電力電子技術(shù)的新成就和新經(jīng)驗，以適應(yīng)我國經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的需要?！　?．理論聯(lián)系實際，以應(yīng)用技術(shù)為主?！　?．本系列圖書組稿和評審過程嚴(yán)格，作者都是在電力電子技術(shù)第一線工作的專家，且有豐富的寫作經(jīng)驗。內(nèi)容力求深入淺出，條理清晰，語言通俗，文筆流暢，便于閱讀學(xué)習(xí)?！　”鞠盗袌D書編委會中，既有一大批國內(nèi)資深的電力電子專家，也有不少已嶄露頭角的青年學(xué)者，其組成人員在國內(nèi)具有較強(qiáng)的代表性?！　∠Ｍ麖V大讀者對本系列圖書的編輯、出版和發(fā)行給予支持和幫助，并歡迎對其中的問題和錯誤給予批評指正。

內(nèi)容概要

　　《寬禁帶半導(dǎo)體電力電子器件及其應(yīng)用》介紹碳化硅、氮化鎵和金剛石等寬禁帶半導(dǎo)體電力電子器件的原理、特性、設(shè)計制造方法及應(yīng)用，概括了這一新領(lǐng)域十余年來的主要成就。內(nèi)容包括：半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)，電力電子器件的基本原理、特性及典型器件，電力電子器件的材料優(yōu)選，碳化硅整流器、功率MOSFET、功率JFET和MESFET、BJT、SICGT、IGBT、碳化硅功率集成電路中的高壓器件、氮化鎵功率器件、金剛石器件、寬禁帶半導(dǎo)體功率模塊，以及寬禁帶半導(dǎo)體電力電子器件在開關(guān)電源功率因數(shù)校正器和各種電力變換器中的典型應(yīng)用等。

書籍目錄

電力電子新技術(shù)系列圖書序言前言第1章 緒論1.1 電力電子器件概述1.1.1 電力電子器件的基本構(gòu)成1.1.2 電力電子器件的分類及特點1.2 發(fā)展沿革與趨勢參考文獻(xiàn)第2章 電力電子器件基礎(chǔ)2.1 半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)2.1.1 半導(dǎo)體與金屬中的載流子2.1.2 電子在金屬和半導(dǎo)體中的能量分布與躍遷2.1.3 半導(dǎo)體的熱敏感性2.2 電力電子器件的基本原理與特性2.2.1 整流原理與阻斷特性2.2.2 開關(guān)原理與頻率特性2.2.3 電導(dǎo)調(diào)制原理與通態(tài)特性2.2.4 功率損耗原理與高溫特性2.3 典型電力電子器件及其特性2.3.1 二極管2.3.2 雙極型晶體管（BJT）2.3.3 場效應(yīng)晶體管（FET）2.3.4 絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）2.3.5 其他電力電子器件參考文獻(xiàn)第3章 電力電子器件的材料優(yōu)選3.1 單極型器件的材料優(yōu)選3.1.1 低頻器件3.1.2 高頻器件3.1.3 場效應(yīng)器件的最高工作頻率3.2 雙極型器件的材料優(yōu)選3.2.1 Johnson因子3.2.2 Keyes因子3.3 耐高溫器件的材料優(yōu)選3.3.1 熱優(yōu)選因子3.3.2 不同材料器件高溫特性的比較3.4 電力電子器件的優(yōu)選材料．3.4.1 碳化硅3.4.2 氮化鎵及其固溶體3.4.3 半導(dǎo)體金剛石參考文獻(xiàn)第4章 寬禁帶半導(dǎo)體電力電子器件4.1 碳化硅單極型器件4.1.1 肖特基勢壘二極管4.1.2 功率MOSFET4.1.3 JFET和SIT4.1.4 MESFET4.2 碳化硅雙極型器件4.2.1 pn結(jié)二極管4.2.2 雙極型晶體管（BJT）4.2.3 晶閘管和GTO晶閘管4.2.4 碳化硅GCT （SICGT）4.3 碳化硅IGBT4.4 碳化硅功率集成電路中的高壓器件結(jié)構(gòu)4.5其他寬禁帶半導(dǎo)體電力電子器件4.5.1 氮化鎵大功率微波器件4.5.2 其他氮化鎵電力電子器件4.5.3 金剛石電力電子器件4.6 寬禁帶半導(dǎo)體功率模塊參考文獻(xiàn)第5章 寬禁帶半導(dǎo)體電力電子器件的應(yīng)用5.1 在開關(guān)電源功率因數(shù)校正器上的典型應(yīng)用5.1.1 開關(guān)電源功率因數(shù)校正器的基本工作原理5.1.2 二極管的反向恢復(fù)特性及其影響分析5.1.3 SiC肖特基二極管在開關(guān)源PFC中的應(yīng)用效果5.2 在DC/DC變換器中的典型應(yīng)用5.2.1 DC/DC變換器的基礎(chǔ)知識5.2.2 寬禁帶半導(dǎo)體器件在DC/DC變換器中的應(yīng)用實例5.3 在AC/DC變換器中的典型應(yīng)用5.4 在DC/AC變換中的典型應(yīng)用5.4.1 DC/AC變換及目前存在的一些問題5.4.2 寬禁帶半導(dǎo)體器件在DC/AC變換中的應(yīng)用實例參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　電力電子器件是指在各種電力電子電路中起整流或開關(guān)作用的有源電子器件?，F(xiàn)代電力電子器件基本上都是半導(dǎo)體器件，因而又叫電力半導(dǎo)體器件。雖然目前絕大多數(shù)電力電子器件都是用硅（Si）材料做成的，但是用碳化硅（sic）和氮化鎵（GaN）等寬禁帶半導(dǎo)體材料可以做成性能更加優(yōu)越的電力電子器件。自20世紀(jì)90年代初開始，對寬禁帶半導(dǎo)體電力電子器件的研發(fā)工作迅速展開，進(jìn)展很快，并隨著新世紀(jì)的到來，逐漸進(jìn)入商品化階段。本書重點介紹寬禁帶半導(dǎo)體的特點、用寬禁帶半導(dǎo)體制造電力電子器件的目的和意義、主要寬禁帶半導(dǎo)體電力電子器件的研發(fā)進(jìn)程和最新成果，以及寬禁帶電力電子器件的應(yīng)用范例和效果。阻斷電壓較高、在電路中主要起整流或開關(guān)作用的一類有源器件，通常以分立器件的形式使用，但其中一些也可用微電子工藝與電阻、電容等無源元件和半導(dǎo)體傳感器等實行單片集成，制成功率集成電路。電力電子功能模塊（組件）本質(zhì)上也是分立器件的一種應(yīng)用形式，兩個以上分立器件芯片的組合式封裝，不屬于集成技術(shù)的范疇。　　……

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