IGBT器件物理、设计与应用 pdf epub mobi txt 电子书下载 2025

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[美] 贾扬?巴利加（B.Jayant Baliga）著，韩雁丁扣宝张世峰等译

图书标签:

IGBT
电力电子
开关器件
功率半导体
电路设计
应用技术
物理原理
器件特性
驱动控制
保护策略

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出版社：机械工业出版社

ISBN：9787111590378

版次：1

商品编码：12348769

品牌：机工出版

包装：平装

丛书名：电子科学与工程系列图书

开本：16开

出版时间：2018-05-01

用纸：胶版纸

页数：449

具体描述

产品特色

编辑推荐

适读人群：电力电子、微电子、功率器件、功率IC设计与制造领域的研究人员、技术人员，高等院校相关专业本科生和研究生

IGBT器件已被证明是一种非常重要的功率半导体器件，广泛应用于调速电机驱动器（用于空调、制冷和铁路机车）、以汽油为主要燃料的汽车电子点火系统和节能紧凑型荧光灯泡。近期的应用包括等离子显示器（平板电视）和电力传输系统、替代能源系统和储能。《IGBT器件——物理、设计与应用》是首本涵盖IGBT应用的著作，它提供了应用工程师在消费、工业、照明、交通、医疗和可再生能源等领域使用该器件设计新产品所必需的信息。
本书作者B.Jayant Baliga教授于1980年在通用电气公司工作期间发明了IGBT。本书将为新一代的工程应用开启IGBT之门，是广大电气工程师和设计工程师的必备读物，也是半导体专家的重要读物。

《IGBT器件——物理、设计与应用》主要特色如下：
1）提供了应用工程师在消费、工业、交通、照明、医疗和可再生能源等领域使用IGBT时所需的必要的设计信息；
2）介绍了IGBT芯片的设计方法，包括边缘终端、单元拓扑、栅极布局和集成电流传感器；
3）涵盖了IGBT这样一种由全世界十几家公司制造的、销售额超过50亿美元的器件应用的首本图书；由该器件的发明者编写。

《IGBT器件——物理、设计与应用》不仅提供了关于IGBT工作原理和设计的全面描述，而且提供了它横跨各个经济领域的实际应用，并量化其社会影响。所有功率半导体和电力电子工程师们应该会对这本书感兴趣。此外，那些关注技术对社会影响的社会科学家们也会对它感兴趣。

内容简介

《IGBT器件——物理、设计与应用》从IGBT发明开始，介绍了IGBT的模型和基本工作原理、各种元胞结构、设计与制造工艺、封装与驱动、安全工作区等，并给出了在多达十几个行业中的具体应用，包括应用电路和参数指标等。本书内容深入浅出，适合电力电子、微电子、功率器件、功率IC设计与制造领域的研究人员、技术人员阅读，也可作为高等院校相关专业本科生和研究生的参考书。

作者简介

B.Jayant Baliga博士，北卡罗来纳州立大学“杰出大学教授”，美国国家工程院院士，IEEE会士。Baliga教授是国际公认的功率半导体器件领域的专家，发表了500多篇学术文章，拥有120项美国专利。他在IGBT概念、发展和商业化方面的工作得到了美国奥巴马总统的认可，获得了2011年美国国家技术创新奖章——这是美国政府授予工程师的高荣誉，以及2014年IEEE荣誉勋章——电气工程领域的高荣誉。

前言/序言

原书前言
1977年，当我在为通用电气（GE）公司工作时，提交过一份专利申请，披露一个包含基本IGBT结构的垂直MOS栅控晶闸管。为了做出这一结构，开发了一个V-grove工艺，并在1978年11月到1979年7月之间完成了器件的制造。除了闩锁式的晶闸管工作模式之外，我的测试清楚地显示了IGBT的工作模式。针对通用电气公司需要有应用于热泵的可调速开关，我在1980年9月准备了一个专利披露，描述了我们现在认为是理所当然的IGBT的所有特征。很快就显而易见的是，这个新器件对公司小电器、大电器、医疗、工业自动化和照明事业部的所有产品都有广泛的影响。由于这一影响横跨了整个公司，我的提案引起了主席Jack Welch的注意，他支持了它的商业化。我很幸运能在一年之内，完成了包括对寄生晶闸管闩锁抑制的芯片与工艺设计，用现有的功率MOSFET产品生产线制造出了一个600V?10A的IGBT器件。我同时开发了一个用辐照控制电子寿命的工艺，外带一个独特的退火步骤来恢复电子辐照带给栅氧化层的损伤。这使得IGBT产品在开关频率和应用方面得到了广泛的优化。这些IGBT的获得鞭策着通用电气公司的电力电子设计师们将它们快速大量地应用到各类产品之中。通用电气公司最终宣布可在1983年获得这些IGBT商品。1985年后，这一器件的生产也导致了其他公司的产品问世，促进了世界范围内的利益增长。
几年前，北卡罗来纳州立大学电气和计算机工程学院的新任院长，建议我准备一个关于我的IGBT工作影响力的报告，发布在我们的网站上。我努力的产出是一个140页的文档，与300多篇参考文献，题为：“IGBT纲要：应用与社会影响”。通用电气公司在我关于器件的发明之后立即就认可了IGBT对公司大部分产品部门的影响。我亲自参与了IGBT的设计，这些设计适用于通用电气公司空调（热泵）的可调速驱动器、适用于通用电气创造更高效照明产品的早期努力，以及各种小型、大型电器的控制。然而，在一个30年的时间跨度之后准备这样一份报告是一个发现之旅。很明显，IGBT已经渗透到了经济的各个领域，给全球数十亿人口带来了舒适、方便和健康的生活。
提高电源管理和产出的效率是电力电子学的本质，大家都认识到功率半导体器件在这一成果的实现上扮演着主要的角色。然而，节能效率提高的影响还没有能够用一个严格的方法来量化。没有这个度量，评估这一技术对环境的影响是不可能的。因为世界上电力的2/3被用于让电动机旋转，我决定量化来自基于IGBT调速电动机驱动的能量节约。此外，由于世界上1/5的电力用于照明，我决定量化紧凑型荧光灯（CFL）的影响，因为其电子镇流器使用了IGBT。第三个从IGBT受益的经济部门是运输部门。很明显，在20世纪80年代末有了IGBT器件后，电子打火系统得以出现，对内燃机的火花塞进行控制使得汽车和卡车的燃油效率得到提高。随着世界各地大量的汽油消耗，量化这一创新的影响变得很重要。只是IGBT的这三个应用，我认为社会节约了50000MW?h以上的电能消耗（相当于少建600座火力发电厂）和超过1万亿US gal的汽油消费。这不仅在从1990年到2010年间为全世界消费者节省了超过15万亿美元，而且减少了二氧化碳排放量超过75万亿lb。
2012年，我被同事鼓励以上面的报告为基础写一本IGBT的书?我的反应是创造出一本易于理解的IGBT书的提议，《IGBT器件——物理、设计与应用》这本书首次包括器件工作原理、器件芯片设计、器件制造工艺、器件封装和栅极驱动电路，然后提供了一个关于它在所有经济部门应用的广泛讨论，细化在每个案例中使用的电路拓扑和功率半导体工业界为每一种应用开发的优化过的IGBT器件结构。我很高兴爱思唯尔（Elsevier）公司的编辑发现我的建议引人注目，评审人员对我IGBT书提案的反馈也非常积极，建议我再包括一个讨论，即IGBT是如何被我在20世纪80年代初期发明、开发和成功商业化的。
《IGBT器件——物理、设计与应用》是我两年努力的结果，给读者创建一个关于IGBT工作原理、设计以及社会影响的单一来源。第1章提供了一个IGBT应用和其功率等级的高层次视角，它包括一个器件概念及其商业化背后的历史。第2章描述了各种经过多年进化的IGBT结构。我1981年在通用电气开发的第一个IGBT是600V的对称阻断型器件，随后是600V非对称阻断型器件。在接下来的20年，功率半导体制造商们的注意力集中在电动机驱动应用中的非对称结构。最近由于在电流源逆变器和矩阵转换器上的使用又产生了对对称阻断型IGBT的兴趣。第一个IGBT利用了平面栅结构，后来通过使用沟槽栅器件在通态电压降和开关损耗之间获得了折中曲线的重大改善。透明集电极IGBT结构在缩放IGBT的电压等级从而允许IGBT应用于牵引驱动中起到了重要的作用。
第3章提供了一个IGBT结构的原理描述以允许其使用分析模型来进行设计。对称、非对称和透明集电极结构用阻塞特性、通态电压降和功率损耗折中曲线这些术语进行系统性的分析。虽然还没有商业化的器件可用，但为了完整性，还是把碳化硅IGBT也包含在其中。
从应用角度来看，IGBT优异的坚固性与宽广的安全工作区已成为它的基本特征之一。
第4章为设计IGBT的安全工作区提供了分析模型，它包括负责防止内部寄生晶闸管闩锁的器件元胞创新。当我最初提出IGBT时，这被认为是令人印象深刻之处。
第5章实际描述了IGBT芯片和其边缘终端的有源区布局。这里还描述了过电流、过电压和过温保护技术。调整IGBT开关速度而又不伤害其栅氧化层的载流子寿命的控制工艺也在这里给出了描述。
第6章描述了分立IGBT和打包成模块的IGBT的封装技术。功率模块的设计范围从低功率到高功率水平。在第7章中,提供了各种门驱动电路控制回馈二极管的反向恢复和IGBT本身的开关损耗。第8章则提供了用于在功率电路中对IGBT进行仿真的模型。
在接下来的第9～18章，对IGBT在各个经济领域的应用进行了综述。这些章节展示了这非凡的创新对社会影响的宽度。在每一章中都给出了电路拓扑，如硬开关与谐振开关的对比，确保IGBT在这些电路中高效工作的说明等。同时也给出了器件制造商为减少各种情况下的功率损耗而对IGBT结构所做的优化。
在第9章中讨论的交通行业，就个体消费者而言，在燃油汽车中使用内燃机、在电动汽车或者混合动力汽车中驱动电动机，IGBT都是必不可少的。对公交系统而言，从电动公交车和电车到世界各地的高铁网络，IGBT也是必不可少的。随着IGBT功率级别的增长，它甚至渗透到大型船舶的推进系统中，并使得全电动飞机成为可能。
第10章讨论的工业领域包括可调速的电动机控制驱动、工厂自动化系统、机器人、焊接、感应加热、铣削和钻孔、造纸、纺织、金属加工厂和采矿。
第11章讨论了照明部门，提供各种广泛应用于这个高容量领域的应用电路。此外，也描述了IGBT在照相机的闪光灯、汽车的氙弧灯和电影放映机中的应用。
第12章讲解了IGBT在消费类电子领域的多种应用。在大量的应用中，最普遍的是我们家庭中的空调器、电冰箱、洗衣机、微波炉、电磁炉和洗碗机。在为准备食物的厨房提供便利的台式小家电中，是便携式电磁炉、电饭煲、搅拌机、混合器和榨汁机。此外，在老一代阴极射线管电视机和现代等离子电视机中，IGBT也是一个重要组件。
社会极大地受益于应用在医疗部门的IGBT，提高医疗诊断水平和在心脏骤停事件中拯救生命。它们被用在X光机、CT扫描仪、核磁共振成像扫描仪和超声波机器的电源中，产生高质量的医疗诊断图像和治疗身体创伤。如果没有IGBT，外部（便携式）自动除颤器不可能被做成成本低、重量轻、只有笔记本电脑大小的装置。这个器件的诞生，在美国每年拯救超过10万人的生命，在世界各地则更多。
第14章描述了美国防御部门起初很不情愿采用IGBT，现在IGBT在所有军事力量部署的装备中都起到了基础的作用。海军将它们用在军舰、航空母舰和核潜艇的配电系统中；陆军正在开发其逆变器依赖IGBT的电动汽车；空军利用可靠性高、重量轻的IGBT电气执行机构取代液压系统。
为缓解大气中碳的增加引起的全球变暖，以化石燃料（碳和天然气）为动力的发电厂需要增加太阳能和风能发电能力的部署。所有这些可再生能源都在逆变器中使用IGBT以向交流输电网提供合规的能量。第15章介绍的电力电子技术不仅仅只用于这些可再生能源，同样也用于水力发电、波浪发电、潮汐发电和地热能。
第16章描述了IGBT对电力传输部门的渗透。这发生在最近IGBT模块的功率等级被半导体供应商增强到可以处理兆瓦级电力的水平之后。目前已经为交流输电网络部署了基于IGBT的静态无功补偿器和静态同步补偿器。
如第17章中所讨论的那样，IGBT甚至使得经济领域的金融部门受益。随着银行、信用卡和投资部门之间基于计算机的高速交易的出现，任何电力中断都会导致每小时数以百万美元的损失。对数据中心的保护，基于IGBT的不间断电源已成为必不可少的设备，它不仅对电力中断问题进行保护，而且对欠电压、过电压和其他电能质量问题进行保护。
第18章写了IGBT所有已掌握的、不适合在前面经济领域讨论的众多其他应用。这些应用包括：①智能家居；②打印机和复印机；③机场安检机；④粒子加速器，包括欧洲核子研究中心用于希格斯玻色子发现的大型强子对撞机；⑤食物和水消毒；⑥海水淡化；⑦过山车；⑧美国宇航局的航天飞机与国际空间站。
IGBT的社会影响在第19章叙述。在这里给出了三个研究案例：调速电动机驱动、CFL灯镇流器和电子点火系统。这三个应用通过IGBT极大地提升了效率，在1990年到2010年之间减少电力消耗50000MW?h、减少汽油消费超过1万亿US gal。这也给消费者节省了超过15万亿美元、减少超过75万亿lb的二氧化碳排放量。
我的目的是写作一本关于IGBT的书，不仅提供关于工作原理和设计的全面描述，而且提供它横跨各个经济领域的应用宽度，并量化其社会影响。所有功率半导体和电力电子工程师们应该会对这本书感兴趣。此外，那些关注技术对社会影响的社会科学家们也会对它感兴趣。
B.Jayant Baliga
2014年12月

原书序

当我在1970年加入通用电气公司研发中心时，世界的功率电子与当今相比是一个完全不同的环境。在那里我在功率电子传奇人物的指导下工作，例如Bill McMurray、Bernie Bedford、Fred Turnbull，以及许多其他人。那些日子仍处在从1956年开始的晶闸管技术时代，提倡使用谐振电路来关闭逆变器中的晶闸管。McMurraye- Bedford逆变器、McMurray逆变器和Verhoef 逆变器，正是那一时期发展的产物。因为众多的工作模式（如提升或降低功率因数、空载或满载、低频或高频等），分析这些电路对于那些喜欢求解微分方程的人来说，既是梦魇也是快乐！

在小功率的场效应晶体管和大笨砖似的达林顿双极型晶体管时代，人们无法为自关断寻找到解决方案。直到20世纪70年代后期，这个时代才宣告终结。通用电气公司研发中心的管理层宣布该中心的B.Jayant Baliga 研制成功了一种新的开关器件，它取消了关断所需的谐振电路，只需要与场效应晶体管类似的栅极脉冲即可获得关断。到了20世纪80年代中期，这个器件遗留的一些问题（栓锁与二次击穿）也获得了解决，功率电子学的新纪元已然到来。在过去的30年间, 借助6000V的器件，我们已经看到了IGBT技术的不断跨越，甚至已经进入到高压直流应用领域。在1970年，人们只是想一想一个自关断器件可以攻入晶闸管技术的最后堡垒（即高压直流功率转换）就会大摇其头。我们都大大受益于Baliga教授和他那个时代在固态器件技术领域的工作。在这本书中，我们将向大师学习。

Thomas A.Lipo

美国威斯康辛大学麦迪逊分校

《功率半导体器件：原理、制造与性能提升》本书旨在深入探讨现代功率半导体器件的奥秘，从基础的物理原理出发，逐层剖析其复杂的制造工艺，并着重于提升器件性能的关键技术。全书结构严谨，内容详实，旨在为电子工程领域的专业人士、研究人员以及对功率器件有深入学习需求的工程师提供一份全面、权威的参考。第一部分：功率半导体器件的物理基础本部分将首先回顾半导体材料的电学特性，为理解功率器件的工作原理打下坚实基础。我们将详细讲解PN结的形成与特性，包括载流子注入、扩散、复合等基本过程，以及其在不同偏置下的电场分布和电流传输机制。在此基础上，本书将重点介绍几种核心的功率半导体材料，如硅（Si）、碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN），深入分析它们在禁带宽度、击穿电压、载流子迁移率、热导率等关键参数上的差异，以及这些差异如何影响器件的性能表现。接着，我们将深入探讨功率器件中最重要的两个概念：击穿电压和导通电阻。通过分析电场分布和雪崩击穿、隧道击穿等失效机制，阐述如何通过器件结构设计来提高器件的耐压能力。同时，我们将详细解析影响导通电阻的各项因素，包括漂移区电阻、接触电阻、通道电阻等，并从材料选择和结构优化两个维度探讨降低导通电阻的途径。第二部分：主流功率半导体器件的结构与原理本部分将系统性地介绍几种广泛应用的功率半导体器件。功率二极管：我们将重点介绍PIN二极管和肖特基二极管。对于PIN二极管，将详细讲解其结构、工作原理、正向导通特性、反向恢复特性及其在整流、续流等应用中的作用。对于肖特基二极管，将深入分析其金属-半导体接触特性、低正向压降和快速开关速度的优势，并探讨其在开关电源、射频电路等领域的应用。功率场效应晶体管（MOSFET）：本部分将详尽阐述MOSFET的工作原理，包括沟道形成、栅控效应、导通机制等。我们将区分P沟道和N沟道MOSFET，并重点介绍功率MOSFET的结构特点，如深N阱、超结（Super-Junction）结构等，以及这些结构如何实现高耐压和低导通电阻的折衷。此外，还将讨论MOSFET的开关特性，包括栅电荷、输出特性、跨导等参数，并分析其在PWM控制、DC-DC变换器等应用中的优势。功率双极型晶体管（BJT）：尽管MOSFET在许多领域占据主导地位，BJT依然在特定场合具有重要应用。本部分将详细讲解BJT的PNP和NPN结构，载流子注入与扩散过程，以及电流放大系数（β）的含义。我们将分析BJT的输出特性曲线、输入特性曲线，并讨论其在高电流驱动能力方面的优势，以及在某些大功率开关和线性放大电路中的应用。电力电子专用器件：除了上述基本器件，本书还将介绍一些为电力电子系统量身定制的专用器件。例如，绝缘栅双极型晶体管（IGBT），虽然书中不包含IGBT的具体内容，但我们会从其发展历程和作为MOSFET与BJT结合体（即高输入阻抗和高功率密度）的优势出发，概括其在现代电力电子领域不可或缺的地位。另外，我们还将简要提及静电放电（ESD）保护器件，强调其在保护集成电路免受瞬态过电压损坏方面的重要性。第三部分：功率半导体器件的制造工艺本部分将聚焦于功率半导体器件的精密制造过程。我们将从硅片制备开始，介绍晶体生长、抛光等基本步骤。随后，我们将详细讲解扩散、离子注入等掺杂工艺，分析不同掺杂技术如何精确控制半导体材料的导电类型和载流子浓度。光刻技术作为微电子制造的核心，我们将对其原理、关键参数（如分辨率、套准精度）以及在不同工艺层（如栅极、源漏、电极）中的应用进行深入讲解。刻蚀工艺，包括干法刻蚀（等离子刻蚀）和湿法刻蚀，我们将分析其机理、优缺点以及在图形转移中的作用。薄膜沉积技术，如物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD），我们将探讨其在制备绝缘层（如氧化硅、氮化硅）和导电层（如金属、多晶硅）中的应用。金属化工艺，包括电极的形成、互连层的构建，以及其对器件性能（如接触电阻、可靠性）的影响，也将是本部分的重点。最后，我们将介绍封装技术。不同的封装形式（如TO系列、SMD系列、模块化封装）如何满足不同功率等级和应用需求，以及封装对器件散热、电学性能和可靠性的影响。第四部分：功率半导体器件的性能优化与可靠性本部分将深入探讨如何进一步提升功率半导体器件的性能，并确保其长期可靠运行。器件建模与仿真：我们将介绍常用的器件仿真工具（如TCAD软件），以及如何利用仿真技术对器件结构进行优化设计，预测器件性能，并分析潜在的失效机制。关键工艺参数控制：深入分析扩散深度、掺杂浓度、光刻精度、刻蚀速率等关键工艺参数对器件性能的直接影响，并提出相应的质量控制策略。新型器件结构与技术：介绍一些前沿的器件结构和技术，例如，沟道工程（Channel Engineering）技术，通过改变沟道材料或掺杂分布来优化载流子输运；栅氧化层优化，包括使用高介电常数（High-k）材料和氮掺杂等技术，以减小栅漏电流并提高耐压；掺杂区域优化，如引入浅结、深结等，以平衡击穿电压和导通电阻。散热设计与热管理：详细阐述功率器件在工作过程中产生的热量，以及热量对器件性能衰减和寿命的影响。我们将介绍有效的散热设计方法，如改进封装结构、增加散热片、采用导热材料等，以及热管理的重要性。可靠性分析与失效机制：本部分将聚焦于功率半导体器件的可靠性问题。我们将深入分析各种失效模式，包括电迁移、热致陷阱、栅氧化层击穿、热应力损伤等。同时，我们将介绍可靠性评估方法，如加速寿命试验（ALT）、恒定应力试验（CST）等，并探讨提高器件可靠性的设计和制造策略。第五部分：功率半导体器件的应用领域本部分将通过具体应用案例，展示功率半导体器件在现代科技和社会发展中的重要作用。开关电源（SMPS）：详细讲解DC-DC变换器、AC-DC变换器等拓扑结构，以及不同功率器件在该类电路中的应用，分析器件选择对电源效率、尺寸和成本的影响。电机驱动：介绍各种电机控制策略，如PWM控制，以及功率器件在电动汽车、工业自动化、家电等领域的电机驱动应用。新能源发电与储能：探讨功率器件在太阳能逆变器、风力发电系统、电池管理系统（BMS）中的关键作用，以及其对提高能源利用效率的重要性。消费电子与通信设备：分析功率器件在手机充电器、LED照明、电源适配器以及通信基站等产品中的应用。工业应用：涵盖高压直流输电（HVDC）、感应加热、轨道交通牵引系统等大功率工业应用。本书的编写力求内容严谨，逻辑清晰，图文并茂。我们希望通过对功率半导体器件深层次的剖析，能够帮助读者建立起坚实的理论基础，掌握先进的设计理念，并洞悉未来的技术发展趋势，从而在各自的研究和工程实践中取得更大的成就。

用户评价

评分☆☆☆☆☆

阅读《IGBT器件：物理、设计与应用》给我带来的一个显著感受，是它对于器件的开关瞬态特性分析的深度。在很多资料中，IGBT的开关过程常常被简化为理想的上升沿和下降沿，但实际情况远比这复杂得多。这本书则对IGBT的开通和关断过程中的电压和电流波形进行了细致的剖析。作者详细分析了寄生电感、栅极驱动回路的阻抗、以及器件内部的电容等因素对开关速度的影响。我特别欣赏书中对“拖尾电流”和“二次击穿”现象的深入解释，它将这些看似难以控制的现象，归结于器件内部的物理过程，并给出了相应的抑制方法。书中提供的等效电路模型，能够非常直观地展现出这些寄生参数在开关过程中的作用。此外，作者还讨论了软开关技术在IGBT应用中的重要性，以及如何通过合理的电路设计来减少开关损耗和电磁干扰。这种对瞬态行为的细致关注，让我对如何设计高效且低干扰的电力电子系统有了更深刻的理解。

评分☆☆☆☆☆

我对《IGBT器件：物理、设计与应用》的评价，可以从它在应用层面给予的深刻洞察来展开。在以往的学习中，我常常将IGBT视为一个独立的功率开关器件，对其在具体应用中的协同工作机制缺乏整体性的理解。而这本书，通过引入大量的实际应用案例，让我看到了IGBT在不同系统中的“生命力”。从光伏逆变器到电动汽车驱动，再到风力发电系统，书中都详细解析了IGBT在这些场景下的工作原理、关键性能指标以及设计挑战。尤其让我印象深刻的是，书中对于不同应用场景下，IGBT选型和设计优化的策略。比如，在电动汽车驱动系统中，对于IGBT的短路耐受能力和可靠性提出了更高的要求，而书中则详细阐述了如何通过改进芯片设计和栅极驱动电路来满足这些严苛的需求。对于光伏逆变器，书中则侧重于IGBT的效率和低损耗特性，介绍了各种先进的IGBT技术，如FS-IGBT和Trench-Field-Stop IGBT，如何在高频运行下实现更低的损耗。这种将器件特性与具体应用紧密结合的分析方式，让我能够更全面地理解IGBT的价值，并对其在未来电力电子技术发展中的作用有更深刻的认识。

评分☆☆☆☆☆

当我拿到这本书时，首先吸引我的是它严谨而又不失温度的语言风格。作者在讲解复杂的物理原理时，常常穿插生动形象的比喻，让那些抽象的概念变得易于理解。我记得在讲述IGBT的导通机制时，作者用了“电子和空穴组成的双极性载流子大军”来形容，这种比喻让我瞬间就抓住了核心。这种写作方式，让我在学习的过程中，不仅获得了知识，更感受到了乐趣，而不是枯燥的公式推导。我特别喜欢书中对各个章节的逻辑安排，从基础的物理模型，到器件的设计优化，再到具体的应用分析，层层递进，环环相扣。这种结构设计，非常有利于读者建立起一个完整和系统的IGBT知识体系。在学习器件设计部分时，我曾经对某些参数的选取感到困惑，但随着阅读的深入，作者通过前面章节的铺垫，最终将这些参数的意义和影响解释得一清二楚。这让我觉得，这本书不仅仅是一本技术手册，更像是一位循循善诱的良师益友，在引领我逐步深入。

评分☆☆☆☆☆

此书的数学模型部分，处理得相当巧妙。作者并没有将读者引入繁琐的公式海洋，而是通过精炼的数学推导，揭示了IGBT器件的关键物理特性。我之前对许多半导体器件的数学模型都感到头疼，认为它们晦涩难懂，难以与实际的器件行为联系起来。但在这本书中，作者通过清晰的逻辑和循序渐进的推导过程，让我能够理解每个数学公式背后的物理含义。例如，在阐述电流密度与电场强度之间的关系时，作者首先引入了电导率和载流子浓度的概念，然后通过泊松方程和电流连续性方程，巧妙地推导出了稳态电流密度方程。更重要的是，作者并没有止步于理论推导，而是通过对模型参数的敏感性分析，展示了不同的设计参数如何影响器件的导通损耗和关断损耗。这让我明白，数学模型不仅是理解器件的工具，更是优化器件性能的指导。书中还提到了有限元分析等数值仿真方法，并结合实际的仿真结果进行了分析，这为我后续进行更深入的器件仿真研究提供了宝贵的参考。

评分☆☆☆☆☆

翻阅此书，我仿佛置身于一个精心构建的IGBT设计实验室，作者如同经验丰富的工程师，一步步引导我探索器件的奥秘。对于器件的设计部分，我感到尤为震撼。书中不仅列举了各种设计参数的计算方法，更重要的是，它提供了丰富的实例和设计思路，让我能够将理论知识转化为实际的设计考量。例如，在讨论栅极驱动电路的设计时，作者详细分析了寄生参数对栅极信号上升和下降时间的影响，并提出了多种抑制振荡和提高开关速度的有效手段。这对我之前在实际电路中遇到的栅极驱动问题，提供了宝贵的解决方案。我尤其赞赏书中对于器件失效机理的深入探讨。了解器件是如何失效的，比仅仅知道如何设计它更为重要。书中对热失效、电过载失效、雪崩击穿等多种失效模式进行了详尽的分析，并给出了相应的预防措施。这种“知己知彼”的设计哲学，让我明白了设计一个可靠的IGBT不仅仅是追求极致的性能，更重要的是保证其在实际工作环境中的稳定性。书中提供的仿真分析方法和实验验证流程，也让我对如何进行严谨的器件开发有了更清晰的认识，不再是盲目尝试，而是有章可循。

评分☆☆☆☆☆

这本书在对IGBT的耐压特性进行阐述时，其严谨程度让我印象深刻。在设计高压功率器件时，耐压特性是至关重要的考量因素，而往往也是最难处理的环节之一。作者在这方面的内容，可以说是倾囊相授。书中首先从击穿机理入手，详细讲解了PN结的电场分布，以及雪崩击穿和场致击穿的原理。接着，作者深入探讨了影响IGBT耐压能力的各种因素，例如掺杂浓度、沟道长度、以及终端设计等。我特别欣赏书中对于“终端电场畸变”的分析，以及提出的各种缓解措施，如场板效应和终端漏区设计。这些都是在高压器件设计中至关重要的技术细节。书中还提供了详细的计算公式和图表，帮助读者理解不同设计参数对器件耐压能力的影响。此外，作者还讨论了在实际应用中，如何通过外围电路设计来协同提高IGBT的整体耐压能力，例如利用缓冲电路和均压电阻。这让我明白，一个可靠的高压IGBT，是器件本身设计与外部电路协同优化的结果。

评分☆☆☆☆☆

深入阅读《IGBT器件：物理、设计与应用》后，我对其关于器件可靠性与寿命预测的论述印象最为深刻。以往在学习IGBT时，我们更多关注的是其在额定条件下的性能表现，而对于其在长期运行中的可靠性评估，往往是浅尝辄止。这本书则以极其详尽的篇幅，剖析了影响IGBT寿命的各种因素，包括但不限于温度循环、功率循环、电压应力以及环境因素等。作者不仅列举了多种可靠性测试方法，如加速寿命试验、高温栅极驱动试验等，还详细介绍了如何利用这些试验数据，建立起科学的寿命预测模型。我尤其欣赏书中对失效物理机制的深入讲解，它不仅告诉我们IGBT会因为什么而失效，更重要的是，它解释了失效发生的微观过程，这对于我们设计出更具鲁棒性的器件至关重要。书中提供的案例分析，更是将理论知识与实际工程经验相结合，例如，针对某一应用场景，如何根据其工作负载和环境条件，预估IGBT的平均无故障工作时间，并制定相应的维护策略。这种务实的态度，让我觉得这本书的价值远不止于学术理论，更是直接服务于工程实践。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出现，如同在浩瀚半导体技术海洋中投下的一颗璀璨明珠，点亮了我一直以来在IGBT领域探索的迷茫。从我开始接触电力电子这个充满挑战的学科起，IGBT就如同一个既熟悉又陌生的存在，它的原理、设计和应用，总是在不经意间触及核心，却又常常隐藏在深奥的公式和抽象的图表中，让我既好奇又有些无从下手。直到我翻开这本《IGBT器件：物理、设计与应用》，我才发现，原来那些曾经让我头疼的难题，都有了清晰的脉络和深刻的解答。书中首先深入浅出的剖析了IGBT的物理机理，从PN结的形成到沟道控制，再到载流子注入和复合，每一个环节都被细致地阐述。我特别欣赏作者对于载流子行为的描述，通过精妙的比喻和直观的图示，将那些肉眼不可见的微观世界呈现在我眼前。比如，关于P-i-N二极管的原理，作者并没有止步于教科书式的定义，而是通过模拟实验数据的解读，让我真切地感受到了载流子在不同电场下的运动轨迹。这对于我理解IGBT的关断特性，尤其是反向恢复电荷的产生和消散，起到了至关重要的作用。同时，书中对不同IGBT结构，如Trench栅和Planar栅的比较分析，也让我对其性能差异有了更深刻的认识，不再是简单地记忆参数，而是能够从物理层面去理解它们为何如此。

评分☆☆☆☆☆

这本书的第三部分，也就是应用部分，给我留下了极其深刻的印象。它不仅仅是简单地罗列IGBT在各种场合的应用，而是深入到每一个应用场景的背后，解析IGBT所扮演的关键角色以及面临的挑战。我一直对电动汽车的动力系统非常感兴趣，而书中关于IGBT在电动汽车逆变器中的应用章节，更是让我茅塞顿开。作者详细阐述了IGBT在电机控制中的作用，以及如何通过精确的PWM控制，实现对电机转速和扭矩的精准调节。书中还特别分析了电动汽车对IGBT的严苛要求，例如高功率密度、高可靠性以及宽温度范围工作能力。为了满足这些要求，书中介绍了许多先进的IGBT封装技术，以及栅极驱动电路的设计优化策略，以确保IGBT在复杂多变的汽车运行环境下能够稳定工作。此外，书中对IGBT在可再生能源领域的应用，如光伏发电和风力发电，也进行了深入的探讨。这些章节让我明白了，IGBT并非一个孤立的器件，它与整个系统是息息相关的。只有深刻理解了应用需求，才能更好地设计和应用IGBT。这本书的这一点，让我觉得它的价值远远超出了单纯的技术教材。

评分☆☆☆☆☆

《IGBT器件：物理、设计与应用》在关于IGBT的功率损耗模型方面，给出了非常详尽的讲解。我一直认为，在电力电子领域，效率是一个永恒的追求，而IGBT的功率损耗则是影响效率的关键因素。这本书在这方面的内容，可以说是打开了我认识的新视角。作者详细区分了导通损耗、关断损耗、开关损耗以及漏电流损耗等不同类型的损耗，并给出了相应的计算模型。我特别欣赏书中对各种损耗随工作条件变化的分析，例如，导通损耗与电流的平方成正比，而关断损耗则与电压和电流的乘积以及开关速度有关。书中还介绍了各种先进的IGBT技术，如 Trench-Field-Stop (TFS) IGBT 和 Punch-Through (PT) IGBT，如何通过优化其内部结构来降低各种类型的损耗。更重要的是，书中提供了详细的仿真工具的使用指南，并结合实际的仿真结果，展示了如何通过调整设计参数来最小化总功率损耗。例如，通过调整载流子寿命和掺杂浓度，可以有效降低导通损耗和关断损耗。这种将理论模型与仿真实践相结合的方式，让我能够更直观地理解功率损耗的来源，并为我未来设计高效率的电力电子系统提供了坚实的基础。

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纸张不错，内容才看了一点儿，不好评价

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书还可以，有点收获吧，，

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很好的书，买来充实小书库。可以慢慢研读，作为参考资料很不错的。

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很好的书，买来充实小书库。可以慢慢研读，作为参考资料很不错的。

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不多见得好书

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京东买书送货速度快，价格划算，还是正版