氮化镓电力电子器件原理与应用

　　《氮化镓电力电子器件原理与应用》介绍了氮化镓半导体电力电子器件的原理、特性和应用，概括了这一领域近十年来的主要研究进展。内容包括：多种类型氮化镓器件的原理与特性、典型氮化镓器件的驱动电路原理与设计方法、氮化镓基变换器的扩容方法、氮化镓器件在不同领域和不同变换器中的应用实例分析，以及氮化镓基变换器的性能制约因素和关键问题。《氮化镓电力电子器件原理与应用》可作为高等院校电力电子技术、电机驱动技术以及新能源技术等专业的本科生、研究生和教师的参考书，也可供从事氮化镓半导体器件研制和测试的工程技术人员，以及应用氮化镓半导体器件研制高性能电力电子变换器的工程技术人员参考。

　　秦海鸿，男，博士，副教授，研究方向：新能源电力电子变换技术、电动飞机先进驱动技术、宽禁带半导体器件应用技术。参与及承担国家自然科学基金重点项目、面上项目、863项目、973项目、教育部博士点基金、上海市教委基金、航空厂所及相关企业合作项目等多项课题研究任务。在国内外学术期刊和会议上发表学术论文80余篇。出版专著《多电飞机的电气系统》（“十二五”工信部规划专著）、《碳化硅电力电子器件原理与应用》、《氮化镓电力电子器件原理与应用》、《混合励磁电机的结构与原理》及研究生精品教材《现代交流调速技术》。在职学习及工作经历包括：2009-2010，美国马里兰大学高级访问学者；2010-2013，南自通华电器集团企业博士后；2014年，成飞工程实践暑期进修；2018年，西飞工程实践暑期进修；2019-2020，英国诺丁汉大学国家公派访问学者。担任南京航空航天大学“新能源发电大学生示范主题创新区”负责人，获得南京航空航天大学校级教学成果奖一等奖2次、校级教学优秀二等奖2次、校级微课建设团队比赛一等奖1次、江苏省微课竞赛二等奖、南京航空航天大学“十二五本科教学建设先锋”荣誉称号、国防科学技术奖三等奖1次；担任江苏省电子学会电源专业委员会秘书长、中国电源学会高级会员、以及IEEE Transactions on Power Electronics，《中国电机工程学报》、《南京航空航天大学学报》、《电源学报》等期刊的审稿专家。

第1章 绪论
1．1 高性能电力电子装置的发展要求
1．2 Si基电力电子器件的限制
1．3 GaN材料特性
1．4 GaN基电力电子器件的现状与发展
1．4．1 不同结构的GaN器件
1．4．2 不同类型的GaN器件
参考文献
第2章 GaN器件的原理与特性
2．1 GaN基二极管的特性与参数
2．1．1 通态特性及其参数
2．1．2 阻断特性及其参数
2．1．3 关断过程及其参数
2．2 常通型GaN HEMT的特性与参数
2．2．1 稳态特性及其参数
2．2．2 开关特性及其参数
2．2．3 常通型GaN HEMT的电流崩塌现象
2．3 Cascode GaN HEMT的特性与参数
2．3．1 工作原理和模态
2．3．2 特性及其参数
2．4 增强型GaN HEMT的特性与参数
2．4．1 工作模态
2．4．2 低压eGaN HEMT的特性及参数
2．4．3 高压eGaN HEMT的特性及参数
2．5 GaN GIT的特性与参数
2．5．1 通态特性及其参数
2．5．2 开关特性及其参数
2．5．3 驱动特性及其参数
2．6 小结
参考文献
第3章 GaN器件驱动电路原理与设计
3．1 GaN HEMq、的驱动电路设计挑战与要求
3．1．1 驱动芯片
3．1．2 驱动参数
3．1．3 布局设计
3．1．4 辅助功能电路
3．2 常通型GaN HEMT的驱动电路原理与设计
3．2．1 常通型GaN HEMT的单电源驱动电路
3．2．2 常通型GaN HEMT的谐振型驱动电路
3．3 Cascode GaN HEMT的驱动电路原理与设计
3．3．1 Cascode GaN HEMT的驱动电路设计挑战
3．3．2 Cascode GaN HEMT电压振荡抑制方法
3．4 eGaN HEMT的驱动电路原理与设计
3．4．1 低压eGaN HEMT的驱动电路
3．4．2 高压eGaN HEMT的驱动电路
3．5 GaN GIT的驱动电路原理与设计
3．5．1 GaN GIT的驱动电路要求
3．5．2 带加速电容的单电源驱动电路
3．5．3 无容式驱动电路
3．6 GaN器件短路特性与保护
3．6．1 GaN器件短路特性与机理分析
3．6．2 GaN器件与Si和SiC器件短路特性对比
3．7 小结
参考文献
第4章 GaN基变换器扩容方法
4．1 eGaN器件的并联
4．1．1 器件参数不匹配对均流的影响
4．1．2 电路参数不匹配对均流的影响
4．1．3 并联均流控制方法
4．2 Cascode GaN HEMT器件的并联
4．2．1 均流影响因素分析
4．2．2 电流振荡机理
4．2．3 Cascode GaN HEMT器件的并联均流方法
4．3 GaN／Si可控器件混合并联
4．4 GaN基变换器并联
4．4．1 交错并联GaN基变换器
4．4．2 内置交错并联桥臂的GaN基变换器
4．4．3 器件并联和变换器并联优化设计
4．5 GaN基多电平变换器
4．6 GaN基变换器的组合扩容
4．7 小结
参考文献
第5章 GaN器件在电力电子变换器中的应用
5．1 GaN器件在典型领域中的应用
5．1．1 GaN器件在电动汽车领域的应用
5．1．2 GaN器件在无线电能传输领域的应用
5．1．3 GaN器件在光伏发电领域的应用
5．1．4 GaN器件在照明领域的应用
5．1．5 GaN器件在数据中心领域的应用
5．1．6 GaN器件在航空航天领域的应用
5．2 GaN器件在不同种类变换器中的应用
5．2．1 GaN基DC／DC变换器
5．2．2 GaN基AC／DC变换器
5．2．3 GaN基DC／AC变换器
5．3 小结
参考文献
第6章 GaN基变换器的性能制约因素与关键问题
6．1 GaN器件高速开关限制因素
6．1．1 寄生电感的影响
6．1．2 寄生电容的影响
6．1．3 驱动电路驱动能力的影响
6．1．4 电压和电流的测试问题
6．1．5 长电缆电压反射问题
6．1．6 EMI问题
6．2 GaN基电路的PCB优化设计技术
6．3 GaN集成驱动技术
6．3．1 传统分立驱动
6．3．2 GaN集成驱动
6．3．3 GaN集成驱动实例分析
6．4 GaN器件的散热设计技术
6．4．1 GaN器件的典型封装形式
6．4．2 GaN器件的热传输路径
6．4．3 PCB散热设计考虑
6．5 多目标优化设计
6．5．1 变换器现有设计方法存在的不足
6．5．2 GaN基变换器参数优化设计思路
6．6 小结
参考文献