碳化硅功率器件：特性、测试和应用技术

作者: 高远陈桥梁

出版社: 机械工业出版社

出版时间: 2021-07

版次: 1

ISBN: 9787111681755

定价: 99.00

装帧: 其他

开本: 16开

纸张: 胶版纸

页数: 328页

字数: 419千字

分类: 工程技术

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本书介绍了碳化硅功率器件的基本原理、特性、测试方法及应用技术，概括了近年学术界和工业界的*新研究成果。本书共分为9章：功率半导体器件基础，SiC MOSFET参数的解读、测试及应用，双脉冲测试技术，SiC器件与Si器件特性对比，高di/dt的影响与应对——关断电压过冲，高dv/dt的影响与应对——crosstalk，高dv/dt的影响与应对——共模电流，共源极电感的影响与应对，以及驱动电路设计。现任泰科天润半导体技术有限公司应用测试中心主任。主要从事功率半导体器件特性测试、评估及其在功率变换器上应用的关键技术的研究工作，致力于碳化硅功率器件市场应用的推广，被领先的测试解决方案提供商泰克科技聘为电源功率器件领域外部专家。

2012年和2015年分别于西安交通大学获学士和硕士学位，发表学术论文5篇，出版专著《碳化硅功率器件：特性、测试和应用技术》。电力电子新技术系列图书序言

序

前言

第1章功率半导体器件基础1

1.1Si功率器件1

1.1.1Si功率二极管1

1.1.2Si功率MOSFET5

1.1.3Si IGBT9

1.2SiC功率器件12

1.2.1SiC半导体材料特性12

1.2.2SiC功率器件发展现状15

参考文献25

延伸阅读26

第2章SiC MOSFET参数的解读、测试及应用29

2.1值29

2.1.1击穿电压29

2.1.2热阻抗31

2.1.3耗散功率和漏极电流32

2.1.4安全工作域33

2.2静态特性35

2.2.1传递特性和阈值电压35

2.2.2输出特性和导通电阻35

2.2.3体二极管和第三象限导通特性38

2.3动态特性39

2.3.1结电容39

2.3.2开关特性40

2.3.3栅电荷47

2.4参数测试48

2.4.1I-V特性测试48

2.4.2结电容测试50

2.4.3栅电荷测试53

2.4.4测试设备53

2.5FOM值55

2.6器件建模与仿真58

2.7器件损耗计算63

2.7.1损耗计算方法63

2.7.2仿真软件66

参考文献68

延伸阅读70

第3章双脉冲测试技术75

3.1功率变换器换流模式75

3.2双脉冲测试基础79

3.2.1双脉冲测试原理79

3.2.2双脉冲测试参数设定82

3.2.3双脉冲测试平台85

3.3测量挑战90

3.3.1示波器90

3.3.2电压探头104

3.3.3电流传感器115

3.3.4时间偏移118

3.3.5寄生参数121

3.4双脉冲测试设备126

参考文献130

延伸阅读132

第4章SiC器件与Si器件特性对比135

4.1SiC MOSFET和Si SJ-MOSFET135

4.1.1静态特性135

4.1.2动态特性137

4.2SiC MOSFET和Si IGBT145

4.2.1传递特性145

4.2.2输出特性145

4.2.3动态特性146

4.2.4短路特性152

4.3SiC二极管和Si二极管154

4.3.1导通特性154

4.3.2反向恢复特性155

延伸阅读162

第5章高di/dt的影响与应对——关断电压过冲163

5.1关断电压过冲的影响因素163

5.2应对措施1——回路电感控制165

5.2.1回路电感与局部电感165

5.2.2PCB线路电感167

5.2.3器件封装电感168

5.3应对措施2——去耦电容170

5.3.1电容器基本原理170

5.3.2去耦电容基础172

5.3.3小信号模型分析176

5.4应对措施3——降低关断速度184

参考文献186

延伸阅读187

第6章高dv/dt的影响与应对——crosstalk188

6.1crosstalk基本原理188

6.1.1开通crosstalk189

6.1.2关断crosstalk191

6.2关键影响因素194

6.2.1等效电路分析194

6.2.2实验测试方案与结果195

6.3应对措施1——米勒钳位200

6.3.1晶体管型米勒钳位200

6.3.2IC集成有源米勒钳位202

6.4应对措施2——驱动回路电感控制206

6.4.1驱动回路电感对米勒钳位的影响206

6.4.2封装集成206

参考文献212

延伸阅读213

第7章高dv/dt的影响与应对——共模电流214

7.1信号通路共模电流214

7.1.1功率变换器中的共模电流214

7.1.2信号通路共模电流特性217

7.2应对措施1——高CMTI驱动芯片219

7.3应对措施2——高共模阻抗223

7.3.1减小隔离电容223

7.3.2共模电感224

7.4应对措施3——共模电流疏导225

7.4.1Y电容225

7.4.2并行供电226

7.4.3串联式驱动电路227

7.5差模干扰测量227

7.5.1常规电压探头227

7.5.2电源轨探头229

参考文献235

延伸阅读236

第8章共源极电感的影响与应对238

8.1共源极电感238

8.1.1共源极电感及其影响238

8.1.2开尔文源极封装241

8.2对比测试方案242

8.2.1传统对比测试方案242

8.2.24-in-4和4-in-3对比测试方案244

8.3对开关过程的影响245

8.3.1开通过程245

8.3.2关断过程249

8.3.3开关能量与dVDS/dt253

8.4对crosstalk的影响257

8.4.1开通crosstalk257

8.4.2关断crosstalk261

参考文献265

延伸阅读266

第9章驱动电路设计267

9.1驱动电路基础267

9.1.1驱动电路架构与发展267

9.1.2驱动电路各功能模块269

9.2驱动电阻取值275

9.3驱动电压280

9.3.1SiC MOSFET对驱动电压的要求280

9.3.2关断负电压的提供281

9.4驱动级特性的影响283

9.4.1 输出峰值电流283

9.4.2BJT和MOSFET电流Boost284

9.4.3米勒斜坡下的驱动能力287

9.5信号隔离传输292

9.5.1隔离方式292

9.5.2安规与绝缘295

9.6短路保护300

9.6.1短路保护的检测方式301

9.6.2DESAT短路保护303

参考文献306

延伸阅读309
内容简介:
本书介绍了碳化硅功率器件的基本原理、特性、测试方法及应用技术，概括了近年学术界和工业界的*新研究成果。本书共分为9章：功率半导体器件基础，SiC MOSFET参数的解读、测试及应用，双脉冲测试技术，SiC器件与Si器件特性对比，高di/dt的影响与应对——关断电压过冲，高dv/dt的影响与应对——crosstalk，高dv/dt的影响与应对——共模电流，共源极电感的影响与应对，以及驱动电路设计。
作者简介:
现任泰科天润半导体技术有限公司应用测试中心主任。主要从事功率半导体器件特性测试、评估及其在功率变换器上应用的关键技术的研究工作，致力于碳化硅功率器件市场应用的推广，被领先的测试解决方案提供商泰克科技聘为电源功率器件领域外部专家。

2012年和2015年分别于西安交通大学获学士和硕士学位，发表学术论文5篇，出版专著《碳化硅功率器件：特性、测试和应用技术》。
目录:
电力电子新技术系列图书序言

序

前言

第1章功率半导体器件基础1

1.1Si功率器件1

1.1.1Si功率二极管1

1.1.2Si功率MOSFET5

1.1.3Si IGBT9

1.2SiC功率器件12

1.2.1SiC半导体材料特性12

1.2.2SiC功率器件发展现状15

参考文献25

延伸阅读26

第2章SiC MOSFET参数的解读、测试及应用29

2.1值29

2.1.1击穿电压29

2.1.2热阻抗31

2.1.3耗散功率和漏极电流32

2.1.4安全工作域33

2.2静态特性35

2.2.1传递特性和阈值电压35

2.2.2输出特性和导通电阻35

2.2.3体二极管和第三象限导通特性38

2.3动态特性39

2.3.1结电容39

2.3.2开关特性40

2.3.3栅电荷47

2.4参数测试48

2.4.1I-V特性测试48

2.4.2结电容测试50

2.4.3栅电荷测试53

2.4.4测试设备53

2.5FOM值55

2.6器件建模与仿真58

2.7器件损耗计算63

2.7.1损耗计算方法63

2.7.2仿真软件66

参考文献68

延伸阅读70

第3章双脉冲测试技术75

3.1功率变换器换流模式75

3.2双脉冲测试基础79

3.2.1双脉冲测试原理79

3.2.2双脉冲测试参数设定82

3.2.3双脉冲测试平台85

3.3测量挑战90

3.3.1示波器90

3.3.2电压探头104

3.3.3电流传感器115

3.3.4时间偏移118

3.3.5寄生参数121

3.4双脉冲测试设备126

参考文献130

延伸阅读132

第4章SiC器件与Si器件特性对比135

4.1SiC MOSFET和Si SJ-MOSFET135

4.1.1静态特性135

4.1.2动态特性137

4.2SiC MOSFET和Si IGBT145

4.2.1传递特性145

4.2.2输出特性145

4.2.3动态特性146

4.2.4短路特性152

4.3SiC二极管和Si二极管154

4.3.1导通特性154

4.3.2反向恢复特性155

延伸阅读162

第5章高di/dt的影响与应对——关断电压过冲163

5.1关断电压过冲的影响因素163

5.2应对措施1——回路电感控制165

5.2.1回路电感与局部电感165

5.2.2PCB线路电感167

5.2.3器件封装电感168

5.3应对措施2——去耦电容170

5.3.1电容器基本原理170

5.3.2去耦电容基础172

5.3.3小信号模型分析176

5.4应对措施3——降低关断速度184

参考文献186

延伸阅读187

第6章高dv/dt的影响与应对——crosstalk188

6.1crosstalk基本原理188

6.1.1开通crosstalk189

6.1.2关断crosstalk191

6.2关键影响因素194

6.2.1等效电路分析194

6.2.2实验测试方案与结果195

6.3应对措施1——米勒钳位200

6.3.1晶体管型米勒钳位200

6.3.2IC集成有源米勒钳位202

6.4应对措施2——驱动回路电感控制206

6.4.1驱动回路电感对米勒钳位的影响206

6.4.2封装集成206

参考文献212

延伸阅读213

第7章高dv/dt的影响与应对——共模电流214

7.1信号通路共模电流214

7.1.1功率变换器中的共模电流214

7.1.2信号通路共模电流特性217

7.2应对措施1——高CMTI驱动芯片219

7.3应对措施2——高共模阻抗223

7.3.1减小隔离电容223

7.3.2共模电感224

7.4应对措施3——共模电流疏导225

7.4.1Y电容225

7.4.2并行供电226

7.4.3串联式驱动电路227

7.5差模干扰测量227

7.5.1常规电压探头227

7.5.2电源轨探头229

参考文献235

延伸阅读236

第8章共源极电感的影响与应对238

8.1共源极电感238

8.1.1共源极电感及其影响238

8.1.2开尔文源极封装241

8.2对比测试方案242

8.2.1传统对比测试方案242

8.2.24-in-4和4-in-3对比测试方案244

8.3对开关过程的影响245

8.3.1开通过程245

8.3.2关断过程249

8.3.3开关能量与dVDS/dt253

8.4对crosstalk的影响257

8.4.1开通crosstalk257

8.4.2关断crosstalk261

参考文献265

延伸阅读266

第9章驱动电路设计267

9.1驱动电路基础267

9.1.1驱动电路架构与发展267

9.1.2驱动电路各功能模块269

9.2驱动电阻取值275

9.3驱动电压280

9.3.1SiC MOSFET对驱动电压的要求280

9.3.2关断负电压的提供281

9.4驱动级特性的影响283

9.4.1 输出峰值电流283

9.4.2BJT和MOSFET电流Boost284

9.4.3米勒斜坡下的驱动能力287

9.5信号隔离传输292

9.5.1隔离方式292

9.5.2安规与绝缘295

9.6短路保护300

9.6.1短路保护的检测方式301

9.6.2DESAT短路保护303

参考文献306

延伸阅读309