功率半导体器件与应用

　　功率半导体器件又被称为电力电子器件，是电力电子技术的基础，也是构成电力电子变换装置的核心器件。《功率半导体器件与应用》基于前两章的半导体物理基础，详细介绍了目前主要的几类功率半导体器件，包括pin二极管、晶闸管、门极关断晶闸管、门极换流晶闸管、功率场效应晶体管和绝缘栅双极型晶体管。作为基础内容，《功率半导体器件与应用》详细描述了上述器件的工作原理和特性。同时，作为长期从事新型功率半导体器件研发的国际知名专家，作者斯蒂芬•林德（Stefan Linder）还给出了上述各类器件在不同工作条件下的比较分析，力图全面反映功率半导体器件的应用现状和发展趋势。《功率半导体器件与应用》既可以作为电气工程专业、自动化专业本科生和研究生的教学用书，也可作为电力电子领域工程技术人员的参考用书。

　　斯蒂芬•林德（Stefan Linder）1965年出生于瑞士日内瓦，1990年在瑞士联邦工学院（EHT）完成了电气工程的本科教育。他在美国工作一段时间后，于1991年回到瑞士苏黎世，在联邦工学院开始从事研究生的研究工作。他在1996年获得博士学位后不久加入了ABB公司，成为功率半导体事业部的研发工程师。在ABB公司，他主要负责门极换流晶闸管（IGCT）和绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的设计和开发工作。从2000年1月开始，林德博士开始担任ABB公司研究开发副总裁。

目  录译者序

原书前言

第1章半导体物理基础1

1.1硅的结构和特性1

1.2电荷迁移11

1.3载流子注入17

1.4电荷载流子的激发和复合17

1.5连续性方程24

1.6泊松方程25

1.7强场效应26

第2章pn结29

2.1pn结的内建电压29

2.2耗尽层（空间电荷区）32

2.3pn结的伏安特性34

2.4射极效率40

2.5实际的pn结42

第3章pin二极管50

3.1高压二极管的基本结构50

3.2pin二极管的导通状态51

3.3pin二极管的动态工况59

3.4 二极管反向恢复的瞬变过程67

3.5二极管工作条件的限制70

3.6现代pin二极管的设计72

第4章双极型晶体管77

4.1双极型晶体管的结构77

4.2双极型晶体管的电流增益78

4.3双极型晶体管的电流击穿83

4.4正向导通压降85

4.5基极推出(“柯克”效应)85

4.6二次击穿87

第5章晶闸管89

5.1晶闸管的结构和工作原理89

5.2触发条件91

5.3静态伏安特性91

5.4正向阻断模式和亚稳态区域92

5.5晶闸管擎住状态95

5.6反向阻断状态下的晶闸管98

5.7开通特性100

5.8关断特性106

第6章门极关断（GTO）晶闸管与门极换流晶闸管（GCT）/

集成门极换流晶闸管（IGCT）1106.1GTO晶闸管110

6.2GCT125

第7章功率MOSFET130

7.1场效应晶体管基本理论130

7.2场效应晶体管的I（V）特性136

7.3功率场效应晶体管的结构139

7.4功率场效应晶体管的开关特性148

7.5雪崩效应153

7.6源极漏极二极管（体二极管）155

第8章IGBT156

8.1IGBT的结构和工作原理156

8.2IGBT的I（V）特性158

8.3IGBT的开关特性162

8.4短路特性168

8.5IGBT的强度168

8.6IGBT损耗的折中方案171

附录176

附录A符号表176

附录B常数177

附录C单位177

附录D单位词头（十进倍数和分数单位词头）178

附录E书写约定178

附录F电气工程中的电路图形符号179

附录G300K时的物质特性180

附录H缩略语180

参考文献181