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內容簡介

　　本書首先介紹瞭IGBT的內部結構，然後通過電路原型或基本模型推導齣的IGBT變體形式。在此基礎上，探討瞭IGBT的封裝技術。本書還討論瞭IGBT電氣特性和熱問題，分析瞭IGBT的特殊應用和並聯驅動技術。這些分析還包括瞭IGBT的實際開關行為特性、電路布局、應用實例以及設計規則。

目錄

譯者序
序
前言
第1章功率半導體1
11簡介1
111本徵載流子濃度2
112摻雜4
113載流子在半導體中的運動6
114載流子的産生與復閤8
115PN結9
116反嚮擊穿12
117製造工藝13
12二極管16
121快恢復二極管17
122電源（整流）二極管19
123肖特基二極管19
124齊納二極管與雪崩二極管20
13晶閘管21
14雙極結型晶體管和場效應晶體管22
141雙極結型晶體管（BJT）22
142場效應晶體管（FET）24
15絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）28
151穿通（PT）型IGBT32
152非穿通（NPT）型IGBT34
153場終止（FS）型IGBT35
154溝槽柵（Trench）IGBT35
155載流子儲存溝槽柵
雙極晶體管（CSTBTTM）37
156注入增強柵晶體管（IEGT）38
157溝槽柵場終止IGBT
（Trench-FSIGBT）38
158逆導型IGBT（RCIGBT）38
159IGBT集成的額外功能39
16前景展望41
17製造商43
本章參考文獻44
第2章IGBT器件結構47
21簡介47
22IGBT模塊的材料48
221塑料框架48
222襯底50
223基闆51
224塑模材料、環氧樹脂和矽膠52
23電氣鍵閤工藝53
231內部電氣連接技術54
232外部電氣連接技術60
24設計理念69
241標準IGBT模塊69
242壓接式IGBT69
243智能功率模塊（IPM）70
244IGBT模製模塊71
245分立式IGBT72
246套件73
25半導體的內部並聯74
26低感設計76
27IGBT模塊的電路拓撲77
28IGBT絕緣配閤79
281電氣間隙和爬電距離80
282絕緣電壓82
283局部放電83
29製造商概覽84
本章參考文獻85
第3章電氣特性87
31簡介87
32二極管的正嚮特性94
33二極管的開關特性96
331二極管的開通96
332二極管的關斷98
34IGBT的正嚮特性101
35IGBT的開關特性103
351IGBT的開通特性103
352IGBT的關斷特性105
353柵極電荷和密勒效應106
354NPTIGBT與溝槽柵IGBT關斷
特性比較分析107
36短路特性108
37阻斷特性111
38靜態和動態雪崩擊穿112
39雜散電感113
310不同的半導體來源115
本章參考文獻116
第4章熱原理118
41簡介118
411定義118
412熱傳導119
413熱輻射123
414對流125
42材料以及導熱性能126
43熱模型131
44散熱器136
441空冷散熱器137
442液冷散熱器138
本章參考文獻140
第5章模塊數據手冊141
51簡介141
52IGBT141
53續流二極管144
54整流二極管（PIM/CIB模塊）145
55製動斬波器（PIM/CIB模塊）145
56負溫度係數熱敏電阻（可選）146
57模塊147
58圖錶148
59電路的拓撲結構149
510封裝圖149
本章參考文獻150
第6章IGBT驅動151
61簡介151
62信號傳輸152
621電平轉換152
622光電耦閤器156
623脈衝變壓器157
624電容耦閤器160
625光縴161
626總結162
63IGBT柵極驅動器163
64驅動器電源173
641自舉電路174
642DC－DC變換器176
643欠電壓閉鎖179
65耦閤電容180
66影響開關特性的參數181
661柵極電阻181
662柵-射極的外接電容CG183
663柵極引綫電感186
67保護措施187
671UCESat的監控187
672集-射極鉗位195
673柵極鉗位204
674密勒鉗位207
675利用發射極的寄生電感209
676兩電平關斷210
677軟關斷212
68邏輯功能212
681最小脈衝抑製213
682死區生成和半橋互鎖213
683錯誤消息，阻斷時間和故障
存儲214
69安全停止214
610並聯和串聯216
6101並聯216
6102串聯連接217
611三電平NPC電路217
612綜閤性能和成本選擇驅動器218
613製造商概述219
本章參考文獻219
第7章實際應用中的開關特性221
71簡介221
72IGBT的控製電壓221
721正電壓控製221
722負電壓控製和0V關斷222
73最小開通時間225
74死區227
75開關速度228
76短路關斷229
77雜散電感的影響233
771換流通路雜散電感233
772柵極通路雜散電感235
78安全工作區236
781IGBT反偏安全工作區和短路
安全工作區236
782二極管安全工作區237
79IGBT反嚮阻斷電壓237
710集成碳化矽續流二極管的矽IGBT238
711降載開關和(準)諧振開關240
7111緩衝電路240
7112諧振開關244
本章參考文獻246
第8章IGBT模塊的並聯和串聯247
81簡介247
82並聯247
821靜態工作注意事項248
822動態工作注意事項251
823柵極驅動並聯253
824外部平衡組件並聯連接259
83串聯262
本章參考文獻264
第9章射頻振蕩265
91簡介265
92短路振蕩266
93IGBT關斷振蕩267
94拖尾電流振蕩268
本章參考文獻270
第10章機械安裝指導271
101簡介271
102連接技術271
1021電氣連接271
1022散熱器安裝和導熱矽脂272
1023直接冷卻模塊安裝276
103環境影響277
1031機械負載277
1032氣體和液體278
104運輸與儲存279
本章參考文獻279
第11章基本電路與應用實例280
111簡介280
112AC－DC整流器和製動斬波器281
1121主動前端287
1122維也納整流器288
113DC－DC變換器289
1131降壓型變換器290
1132升壓型變換器291
1133升降壓型變換器292
1134H橋電路293
114DC－AC逆變器294
1141電壓源逆變器294
1142多電平逆變器296
1143電流源逆變器299
1144Z源逆變器299
115AC－AC變換器303
116應用舉例305
1161伺服驅動305
1162不間斷電源305
1163太陽能逆變器307
1164風能逆變器308
1165牽引逆變器310
1166開關磁阻電動機311
1167中壓逆變器312
本章參考文獻313
第12章信號測量和儀器315
121簡介315
122數字存儲示波器315
123電流測量317
1231基於無磁原理的電流測量318
1232基於電磁原理的電流測量325
124電壓測量330
125溫度測量332
126雙脈衝測試337
本章參考文獻340
第13章逆變器設計341
131簡介341
132逆變器的組成341
133電壓等級342
134寄生元件343
135直流母綫344
136吸收電容346
137驅動單元安裝348
138電氣間隙和爬電距離350
139電機電纜長度的影響350
1310濾波器352
13101電源濾波器352
13102直流母綫濾波器353
13103輸齣濾波器354
1311熔斷器355
1312調製算法的影響357
1313基本公式361
13131輸入整流361
13132輸齣逆變362
13133直流母綫362
本章參考文獻362
第14章質量與可靠性364
141簡介364
142應用中的失效機理365
143加速模型367
144型式試驗和常規試驗370
1441HTRB測試372
1442HTGS測試372
1443H3TRB測試372
1444TST373
1445TC測試373
1446PC測試374
145提高負載周次能力的措施376
1451CTE值匹配377
1452DCB377
1453低溫連接378
1454芯片焊層的擴散焊接379
1455提高係統焊接層工藝379
1456直接鍵閤陶瓷到基闆379
1457銅綁定綫380
146壽命計算382
147失效圖片385
1471工藝與機械原因所緻的失效
圖像385
1472電和熱引起的失效圖像386
148宇宙粒子射綫386
本章參考文獻388
附錄名詞術語縮寫390
第1章LED照明燈具基礎知識$1
11電光源基礎知識$1
12LED照明燈具常用術語$8
13LED照明設計$12
14LED基礎知識$14
15常用LED簡介$18
第2章LED射燈設計與檢測$29
21LED射燈簡介$29
22MR16射燈作業流程$36
23MR16射燈調光$40
24MR16射燈溫度測試與檢測$42
25PAR燈設計與作業流程$45
26PAR燈檢驗標準及實操注意事項$54
27LED軌道燈設計與檢測$57
28LED鬥膽燈簡介與檢測$65
29LED象鼻射燈簡介與檢測$69
210LED天花射燈簡介與檢測$71
第3章LED球泡燈設計與檢測$74
31LED球泡燈簡介$74
32LED球泡燈調光及調光知識介紹$76
33LED球泡燈散熱體、燈罩簡介$78
34LED球泡燈常用光源及布闆方式
選擇$83
35LED球泡燈電源檢測$88
36LED球泡燈組裝及作業流程$90
37LED球泡燈檢驗標準及實操
注意事項$92
38LED球泡燈CE認證$97
第4章LED熒光燈設計與檢測$100
41傳統熒光燈簡介$100
42LED熒光燈組件（部件）簡介$101
43LED熒光燈結構設計$108
44LED熒光燈光源分布闆及
鋁基闆固定$112
45LED熒光燈設計注意事項與技巧$113
46LED熒光燈及調光LED熒光燈
簡介$115
47LED熒光燈組裝與作業流程$120
48LED熒光燈檢驗標準及實操
注意事項$129
49LED應急熒光燈簡介與檢測$
410LED冷庫熒光燈簡介與檢測$140
第5章LED筒燈設計與檢測$142
51傳統筒燈介紹$142
52LED筒燈介紹$143
53LED筒燈常用光源簡介$146
54LED筒燈光學設計$148
55LED筒燈散熱設計$151
56LED筒燈結構設計$153
57LED筒燈調光知識簡介$155
58LED筒燈組裝與作業流程$157
59LED筒燈3C認證或節能認證要求$161
510LED筒燈常用尺寸及應用場閤$165
511LED筒燈檢驗標準及實操
注意事項$166
512明裝LED筒燈簡介與檢測$172
第6章LED吸頂燈設計與檢測$176
61傳統吸頂燈簡介$176
62LED吸頂燈簡介$177
63LED吸頂燈部件簡介$178
64LED吸頂燈作業流程$187
65LED吸頂燈檢驗標準及實操
注意事項$190
66LED應急吸頂燈簡介與檢測$194
第7章LED麵闆燈設計與檢測$196
71LED麵闆燈簡介$196
72LED麵闆燈配件簡介$197
73LED麵闆燈結構設計$201
74LED麵闆燈組裝與作業流程$206
75LED麵闆燈檢驗標準及實操
注意事項$211
76LED麵闆燈（鋁扣）簡介與檢測$217
第8章LED路燈設計與檢測$219
81道路照明要求$219
82LED路燈部件簡介$223
83LED路燈散熱器簡介$226
84LED路燈透鏡介紹與選擇$227
85LED路燈結構設計分析$231
86LED路燈檢驗標準及實操注意事項$233
87LED加油站燈簡介與檢測$239
第9章LED隧道燈設計與檢測$241
91隧道照明特點$24192LED隧道燈簡介$244
93LED隧道燈常用光源簡介$246
94LED隧道燈結構分析$248
95LED隧道燈散熱設計$249
96LED隧道燈光學設計$250
97LED隧道燈檢驗標準及實操
注意事項$252
98LED投光燈設計與檢測$256
第10章LED工礦燈設計與檢測$267
101LED工礦燈簡介$267
102LED工礦燈配件簡介$270
103LED工礦燈結構設計$273
104LED工礦燈組裝及作業流程$276
105LED工礦燈安裝及注意事項$280
106LED工礦燈檢驗標準及實操
注意事項$281
參考文獻$285

前言/序言

　　前言自20世紀80年代以來，IGBT技術得到迅速發展。IGBT作為標準組件廣泛地應用於功率範圍從幾百瓦到幾兆瓦的電力電子設備中。在IGBT的發展進程中，IGBT的封裝形式多種多樣，如分立元件單管TO-247封裝、大功率模塊封裝以及其他同時包含IGBT、電子元器件、特定功能的復雜設計封裝。　　本書的主要目的是使讀者能夠更容易地理解IGBT的基本特性以及IGBT和電力電子應用之間的相互作用關係。有些著作往往忽略瞭IGBT的一些實用細節和專業知識，或者在某種程度上沒有清晰地解釋IGBT和實際應用之間的關係。本書匯集瞭有關IGBT在電力電子應用中的詳細資料，並通過作者在該領域的經驗對其進行補充和完善。　　本書首先介紹瞭IGBT的內部結構，然後通過電路原型或基本模型推導齣的IGBT變體形式，並在此基礎上探討瞭IGBT的封裝技術。本書還討論瞭IGBT的電氣特性和熱問題，分析瞭IGBT的應用特性、並聯驅動技術、實際開關特性、電路布局、應用實例以及設計規則。同時還考慮瞭電力電子應用中涉及的工程測量技術和信號電子學。最後從電力電子裝置的質量和可靠性方麵探討瞭對IGBT和IGBT模塊的需求。　　在各章的介紹中，本書試圖盡可能形象化地來錶述，盡量避免采用過多的公式，所以本書的圖形和錶格超過瞭500張。然而，如果公式能夠更清楚地解釋一些基本原理或者與常用的IGBT密切相關，也會采用公式來進行錶述。我們希望藉此獲得理論分析和實踐應用之間的平衡。　　感謝我們的傢人和朋友，因為本書花費瞭我們幾年有限的業餘時間。　　感謝LeoLorenz教授、JostWendt、HubertLudwig和MartinHierholzer,同時還要感謝英飛淩科技有限公司，正是在他們的幫助下本書纔得以完成。　　雖然作者已經精心編寫本書，但是仍可能存在一些缺漏和錯誤，歡迎批評和指正。　　安德烈亞斯·福爾剋麥剋爾·郝康普瓦爾施泰因，2010年夏


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