氮化鎵與碳化硅功率器件：基礎(chǔ)原理及應(yīng)用全解

第1章 功率變換 001～006
1.1 引言001
1.2 變流技術(shù)002
1.3 電力電子變流器002
1.4 效率003
1.5 應(yīng)用005
參考文獻(xiàn)005
第2章 硅功率器件 007～013
2.1 材料和器件008
2.2 MOSFET 008
2.3 功率MOSFET 的電氣特性009
2.4 功率MOSFET 的損耗012
參考文獻(xiàn)013
第3章 寬禁帶材料 014～025
3.1 引言014
3.2 碳化硅（SiC） 015
3.3 氮化鎵（GaN） 018
3.3.1 GaN 的特性019
3.3.2 橫向與縱向GaN 結(jié)構(gòu)021
3.4 SiC 和GaN 的晶體結(jié)構(gòu)021
3.5 金剛石與氧化鎵023
參考文獻(xiàn)025
第4章 GaN 026～034
4.1 GaN 的特性026
4.2 襯底與材料027
4.2.1 藍(lán)寶石襯底028
4.2.2 Si 襯底029
4.2.3 Qromis 襯底技術(shù)（QST） 030
4.3 傳輸特性030
4.4 GaN 的缺陷與雜質(zhì)032
參考文獻(xiàn)033
第5章 GaN 功率器件 035～066
5.1 GaN 功率器件概述035
5.2 電學(xué)特性037
5.3 GaN 建模039
5.4 外延與摻雜040
5.5 遠(yuǎn)程外延技術(shù)在GaN 與SiC 薄膜領(lǐng)域的潛力041
5.6 GaN HEMT 的制造046
5.7 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)050
5.8 驅(qū)動(dòng)特性056
5.9 平面型GaN 器件057
5.10 垂直型GaN 器件058
5.11 可靠性059
5.12 動(dòng)態(tài)導(dǎo)通電阻061
5.13 柵極退化062
5.14 封裝063
5.15 熱管理065
參考文獻(xiàn)066
第6章 GaN 應(yīng)用 067～087
6.1 探索汽車(chē)產(chǎn)業(yè)067
6.1.1 功率模塊068
6.1.2 逆變模塊069
6.1.3 直流-直流變換器070
6.1.4 電機(jī)控制070
6.2 GaN 增強(qiáng)激光雷達(dá)（LiDAR）的工作性能070
6.2.1 飛行時(shí)間LiDAR 070
6.2.2 GaN 半導(dǎo)體在LiDAR 中的應(yīng)用072
6.3 GaN 在RF 領(lǐng)域的革新072
6.3.1 GaN 在軍事中的應(yīng)用072
6.3.2 GaN 在電信業(yè)中的應(yīng)用073
6.4 太空應(yīng)用074
6.4.1 GaN 中的輻射效應(yīng)074
6.4.2 電氣性能075
6.4.3 太空用DC-DC 設(shè)計(jì)075
6.4.4 電機(jī)控制077
6.4.5 挑戰(zhàn)與競(jìng)爭(zhēng)格局078
6.5 電機(jī)驅(qū)動(dòng)080
6.5.1 典型解決方案080
6.5.2 GaN 在電機(jī)驅(qū)動(dòng)中的優(yōu)勢(shì)082
6.6 隔離式GaN 驅(qū)動(dòng)器082
6.7 電源供應(yīng)：數(shù)字控制083
6.8 低溫應(yīng)用083
6.9 LED 技術(shù)084
6.10 無(wú)線充電技術(shù)085
參考文獻(xiàn)087
第7章 SiC 088～104
7.1 引言088
7.2 SiC 的特性088
7.3 SiC 晶圓制造與缺陷分析093
7.4 器件工藝098
7.5 溝槽柵MOSFET 和平面柵MOSFET 101
7.6 器件可靠性102
參考文獻(xiàn)103
第8章 SiC 功率器件 105～119
8.1 SiC MOSFET 105
8.2 SiC 模塊112
8.3 SiC 肖特基二極管117
參考文獻(xiàn)119
第9章 SiC 應(yīng)用 120～135
9.1 電動(dòng)汽車(chē)120
9.1.1 電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)120
9.1.2 電動(dòng)汽車(chē)充電器121
9.1.3 電動(dòng)汽車(chē)逆變器122
9.1.4 高壓保護(hù)123
9.2 SiC 技術(shù)案例124
9.2.1 微芯科技（Microchip Technology）的SiC 技術(shù)124
9.2.2 安森美（onsemi）的SiC 技術(shù)125
9.3 可再生能源125
9.3.1 太陽(yáng)能逆變器126
9.3.2 風(fēng)力機(jī)127
9.4 儲(chǔ)能技術(shù)128
9.5 并網(wǎng)儲(chǔ)能129
9.6 光伏電池的效率130
9.7 電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)131
9.7.1 電機(jī)控制基礎(chǔ)概述131
9.7.2 伺服驅(qū)動(dòng)132
9.8 工業(yè)驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域133
9.9 其他應(yīng)用領(lǐng)域134
參考文獻(xiàn)135
第10章 寬禁帶器件仿真 136～150
10.1 使用LTspice 估算SiC MOSFET 的開(kāi)關(guān)損耗136
10.1.1 開(kāi)關(guān)損耗136
10.1.2 靜態(tài)分析137
10.1.3 動(dòng)態(tài)分析138
10.2 GaN 器件的LTspice 仿真140
10.2.1 GaN 器件測(cè)試實(shí)例一：GaN System GS61008P 140
10.2.2 制造商提供的庫(kù)141
10.2.3 LTspice 上的符號(hào)141
10.2.4 開(kāi)關(guān)速度測(cè)試142
10.2.5 GaN 器件測(cè)試實(shí)例二：eGaN FET EPC2001 144
10.3 SiC 二極管的仿真146
10.3.1 SiC 二極管146
10.3.2 正向電壓147
10.3.3 容抗148
參考文獻(xiàn)150
第11章 寬禁帶半導(dǎo)體市場(chǎng)及解決方案 151～181
11.1 BelGaN 151
11.2 Cambridge GaN Devices 153
11.3 EPC 154
11.4 英飛凌（Infineon Technologies） 155
11.5 英諾賽科（Innoscience） 156
11.6 安世半導(dǎo)體（Nexperia） 157
11.7 Odyssey Semiconductor Technologies 159
11.8 Tagore 160
11.9 德州儀器161
11.10 Transphorm 163
11.11 VisIC Technologies 164
11.12 Wise-integration 165
11.13 X-FAB 166
11.14 Power Integrations 167
11.15 納微半導(dǎo)體（Navitas Semiconductor） 168
11.16 瑞薩電子（Renesas Electronics） 169
11.17 羅姆半導(dǎo)體（Rohm Semiconductor） 171
11.18 意法半導(dǎo)體（STMicroelectronics） 171
11.19 利普思半導(dǎo)體172
11.20 微芯科技（Microchip Technology） 174
11.21 安森美（onsemi） 175
11.22 Qorvo 176
11.23 賽米控丹佛斯（Semikron Danfoss） 177
11.24 瑞能半導(dǎo)體179
11.25 Wolfspeed 180
參考文獻(xiàn)181
第12章 功率器件的未來(lái)：代工服務(wù) 182～193
12.1 漢磊科技183
12.2 世界先進(jìn)半導(dǎo)體186
12.3 聯(lián)穎光電189
結(jié)語(yǔ) 194～195