碳化硅技術基本原理生長、表徵、器件和應用

適讀人群 ：從事微電子、電力電子、功率器件等相關領域的科研人員、工程技術人員、設計人員

作者在碳化硅研發領域有著總共45年以上的經歷，是當今碳化硅研發和功率半導體領域中的領軍人物。通過兩位專家的執筆，全景般展示了碳化硅領域的知識和進展。

隨著碳化硅基功率器件進入實用化階段，本書的出版對於大量已經進入和正在進入該行業，急需了解掌握該行業但不諳英語的專業人士是一本難得的專業書籍。

本書可以作為從事碳化硅電力電子材料、功率器件及其應用方面專業技術人員的參考書，也可以作為高等學校微電子學與固體物理學專業高年級本科生、研究生的教學用書或參考書。

該書對於在諸如電力供應、換流器-逆變器設計、電動汽車、高溫電子學、感測器和智能電網技術等方面的設計工程師、應用工程師和產品經理也是有益的。

內容介紹：

功率半導體器件原理、特性和可靠性（原書第2版）

本書介紹了功率半導體器件的原理、結構、特性和可靠性技術，器件部分涵蓋了當前電力電子技術中使用的各種類型功率半導體器件，包括二極體、晶閘管、MOSFET、IGBT和功率集成器件等。此外，還包含了製造工藝、測試技術和損壞機理分析。就其內容的全面性和結構的完整性來說，在同類專業書籍中是不多見的。

本書內容新穎，緊跟時代發展，除了介紹經典的功率二極體、晶閘管外，還重點介紹了MOSFET、IGBT等現代功率器件，頗為難得的是收入了近年來有關功率半導體器件的*新成果，如SiC，GaN器件，以及場控寬禁帶器件等。本書是一本精心編著、並根據作者多年教學經驗和工程實踐不斷補充更新的好書，相信它的翻譯出版必將有助於我國電力電子事業的發展。

本書的讀者對象包括在校學生、功率器件設計製造和電力電子應用領域的工程技術人員及其他相關專業人員。本書適合高等院校有關專業用作教材或專業參考書，亦可被電力電子學界和廣大的功率器件和裝置生產企業的工程技術人員作為參考書之用。

碳化硅技術基本原理生長、表徵、器件和應用

《碳化硅技術基本原理 生長、表徵、器件和應用》是一本有關碳化硅材料、器件工藝、器件和應用方面的書籍，其主題包括碳化硅的物理特性、晶體和外延生長、電學和光學性能的表徵、擴展缺陷和點缺陷，器件工藝、功率整流器和開關器件的設計理念，單／雙極型器件的物理和特徵、擊穿現象、高頻和高溫器件，以及碳化硅器件的系統應用，涵蓋了基本概念和新發展現狀，並針對每個主題做深入的闡釋，包括基本的物理特性、新的理解、尚未解決的問題和未來的挑戰。

目錄

功率半導體器件原理、特性和可靠性（原書第2版）

目錄

譯者的話

原書第2版序言

原書第1版序言

常用符號

第1章功率半導體器件——高效電能變換裝置中的關鍵器件1

11裝置、電力變流器和功率半導體器件1

111電力變流器的基本原理2

112電力變流器的類型和功率器件的選擇3

12使用和選擇功率半導體6

13功率半導體的應用8

14用於碳減排的電力電子設備11

參考文獻14

第2章半導體的性質17

21引言17

22晶體結構19

23禁帶和本徵濃度21

24能帶結構和載流子的粒子性質24

25摻雜的半導體28

26電流的輸運36

261載流子的遷移率和場電流36

262強電場下的漂移速度42

263載流子的擴散，電流輸運方程式和愛因斯坦關係式43

27複合產生和非平衡載流子的壽命45

271本徵複合機理47

272包含金、鉑和輻射缺陷的複合中心上的複合48

28碰撞電離64

29半導體器件的基本公式70

210簡單的結論73

2101少數載流子濃度的時間和空間衰減73

2102電荷密度的時間和空間衰減74

參考文獻75

第3章pn結80

31熱平衡狀態下的pn結80

311突變結82

312緩變結87

32pn結的IV特性90

33pn結的阻斷特性和擊穿97

331阻斷電流97

332雪崩倍增和擊穿電壓100

333寬禁帶半導體的阻斷能力108

34發射區的注入效率109

35pn結的電容115

參考文獻117

功率半導體器件——原理、特性和可靠性（原書第2版）目錄第4章功率器件工藝的介紹119

41晶體生長119

42通過中子嬗變來調節晶片的摻雜120

43外延生長122

44擴散124

441擴散理論，雜質分布124

442摻雜物的擴散係數和溶解度130

443高濃度效應，擴散機制132

45離子注入134

46氧化和掩蔽138

47邊緣終端140

471斜面終端結構140

472平面結終端結構142

473雙向阻斷器件的結終端143

......

參考文獻522

第15章集成電力電子系統524

151定義和基本特徵524

152單片集成系統——功率IC526

153GaN單片集成系統529

154印製電路板上的系統集成531

155混合集成533

參考文獻539

附錄ASi與4HSiC中載流子遷移率的建模參數541

附錄B複合中心及相關參數543

附錄C雪崩倍增因子與有效電離率548

附錄D封裝技術中重要材料的熱參數552

附錄E封裝技術中重要材料的電參數553

碳化硅技術基本原理生長、表徵、器件和應用

譯者序

原書前言

原書作者簡介

第１章　導論１

第２章　碳化硅的物理性質１０

第３章　碳化硅晶體生長３６

第４章　碳化硅外延生長７０

第５章　碳化硅的缺陷及表徵技術１１７

第６章　碳化硅器件工藝１７7

第７章　單極型和雙極型功率二極體２６２

第８章　單極型功率開關器件２８6

第９章　雙極型功率開關器件３３６

第１０章　功率器件的優化和比較３９８

第１１章　碳化硅器件在電力系統中的應用４２５

第１２章　專用碳化硅器件及應用４６６

附錄４９０

參考文獻４９９

作者簡介：

作者Josef Lutz博士是德國開姆尼茨工業大學的教授，Heinrich Schlangenotto博士是達姆施塔特工業大學的教授，Rik De Doncker博士是亞琛工業大學的教授。他們長期從事功率半導體器件的研究和教學工作，在業內享有盛譽。Uwe Scheuermann博士在德國Semikron公司從事功率半導體器件的開發研究工作，特別在封裝、可靠性和系統集成方面做出了重要貢獻。