氮化鎵功率晶體管 器件 電路與應(yīng)用 原書第3版
定 價(jià)：139 元
叢書名：集成電路科學(xué)與工程叢書
- 作者：[美]亞歷克斯？利多（Alex Lidow）等
- 出版時(shí)間：2022/1/1
- ISBN：9787111695523
- 出 版 社：機(jī)械工業(yè)出版社
- 中圖法分類：TN323
- 頁(yè)碼：304
- 紙張：
- 版次：
- 開本：16開
《氮化鎵功率晶體管——器件、電路與應(yīng)用（原書第3版）》共17章，第1章概述了氮化鎵（GaN）技術(shù)；第2章為GaN晶體管的器件物理；第3章介紹了GaN晶體管驅(qū)動(dòng)特性；第4章介紹了GaN晶體管電路的版圖設(shè)計(jì)；第5章討論了GaN晶體管的建模和測(cè)量；第6章介紹了GaN晶體管的散熱管理；第7章介紹了硬開關(guān)技術(shù)；第8章介紹了軟開關(guān)技術(shù)和變換器；第9章介紹了GaN晶體管射頻性能；第10章介紹了DC-DC功率變換；第11章討論了多電平變換器設(shè)計(jì)；第12章介紹了D類音頻放大器；第13章介紹了GaN晶體管在激光雷達(dá)方面的應(yīng)用；第14章介紹了包絡(luò)跟蹤技術(shù)；第15章討論了高諧振無(wú)線電源；第16章討論了GaN晶體管的空間應(yīng)用；第17章分析了GaN晶體管替代硅功率晶體管的原因。
《氮化鎵功率晶體管——器件、電路與應(yīng)用（原書第3版）》適合作為從事GaN功率半導(dǎo)體技術(shù)研究的科研工作者、工程師、高年級(jí)本科生和研究生的參考書，也可以作為高等院校微電子科學(xué)與工程、集成電路科學(xué)與工程、電力電子技術(shù)專業(yè)的教材。
譯者序
原書前言
致謝
第1章 GaN技術(shù)概述1
1.1硅功率MOSFET（1976～2010年）1
1.2GaN基功率器件1
1.3GaN和SiC材料與硅材料的比較2
1.3.1禁帶寬度Eg3
1.3.2臨界電場(chǎng)Ecrit3
1.3.3導(dǎo)通電阻RDS（on）3
1.3.4二維電子氣4
1.4GaN晶體管的基本結(jié)構(gòu)5
1.4.1凹槽柵增強(qiáng)型結(jié)構(gòu)6
1.4.2注入柵增強(qiáng)型結(jié)構(gòu)7
1.4.3pGaN柵增強(qiáng)型結(jié)構(gòu)7
1.4.4混合增強(qiáng)型結(jié)構(gòu)7
1.4.5GaN HEMT反向?qū)?
1.5GaN晶體管的制備9
1.5.1襯底材料的選擇9
1.5.2異質(zhì)外延技術(shù)10
1.5.3晶圓處理11
1.5.4器件與外部的電氣連接12
1.6GaN集成電路13
1.7本章小結(jié)16
參考文獻(xiàn)16
第2章 GaN晶體管的電氣特性19
2.1引言19
2.2器件的額定值19
2.2.1漏源電壓19
2.3導(dǎo)通電阻RDS(on)23
2.4閾值電壓25
2.5電容和電荷27
2.6反向傳輸29
2.7本章小結(jié)31
參考文獻(xiàn)31
第3章 GaN晶體管的驅(qū)動(dòng)特性33
3.1引言33
3.2柵極驅(qū)動(dòng)電壓34
3.3柵極驅(qū)動(dòng)電阻36
3.4用于柵極注入晶體管的電容電流式柵極驅(qū)動(dòng)電路37
3.5dv/dt抗擾度39
3.5.1導(dǎo)通時(shí)dv/dt控制39
3.5.2互補(bǔ)器件導(dǎo)通39
3.6di/dt抗擾度42
3.6.1器件導(dǎo)通和共源電感42
3.6.2關(guān)斷狀態(tài)器件di/dt43
3.7自舉和浮動(dòng)電源 43
3.8瞬態(tài)抗擾度46
3.9考慮高頻因素48
3.10增強(qiáng)型GaN晶體管的柵極驅(qū)動(dòng)器48
3.11共源共柵、直接驅(qū)動(dòng)和高壓配置49
3.11.1共源共柵器件49
3.11.2直接驅(qū)動(dòng)器件51
3.11.3高壓配置51
3.12本章小結(jié)52
參考文獻(xiàn)52
第4章 GaN晶體管電路布局56
4.1引言56
4.2減小寄生電感56
4.3常規(guī)功率回路設(shè)計(jì)58
4.3.1橫向功率回路設(shè)計(jì)58
4.3.2垂直功率回路設(shè)計(jì)59
4.4功率回路的優(yōu)化59
4.4.1集成對(duì)于寄生效應(yīng)的影響60
4.5并聯(lián)GaN晶體管61
4.5.1單開關(guān)應(yīng)用中的并聯(lián)GaN晶體管61
4.5.2半橋應(yīng)用中的并聯(lián)GaN晶體管64
4.6本章小結(jié)66
參考文獻(xiàn)67
第5章 GaN晶體管的建模和測(cè)量68
5.1引言68
5.2電學(xué)建模68
5.2.1建模基礎(chǔ)68
5.2.2基礎(chǔ)建模的局限性70
5.2.3電路模擬的局限性72
5.3GaN晶體管性能測(cè)量73
5.3.1電壓測(cè)量要求75
5.3.2探測(cè)和測(cè)量技術(shù)77
5.3.3測(cè)量未接地參考信號(hào)79
5.3.4電流測(cè)量要求80
5.4本章小結(jié)80
參考文獻(xiàn)81
第6章 散熱管理83
6.1引言83
6.2熱等效電路83
6.2.1引線框架封裝中的熱阻83
6.2.2芯片級(jí)封裝中的熱阻84
6.2.3結(jié)-環(huán)境熱阻85
6.2.4瞬態(tài)熱阻86
6.3使用散熱片提高散熱能力87
6.3.1散熱片和熱界面材料的選擇87
6.3.2用于底部冷卻的散熱片附件88
6.3.3用于多邊冷卻的散熱片附件89
6.4系統(tǒng)級(jí)熱分析90
6.4.1具有分立GaN晶體管的功率級(jí)熱模型90
6.4.2具有單片GaN集成電路的功率級(jí)熱模型92
6.4.3多相系統(tǒng)的熱模型93
6.4.4溫度測(cè)量94
6.4.5實(shí)驗(yàn)表征96
6.4.6應(yīng)用實(shí)例98
6.5本章小結(jié)101
參考文獻(xiàn)102
第7章 硬開關(guān)拓?fù)?05
7.1引言105
7.2硬開關(guān)損耗分析105
7.2.1GaN晶體管的硬開關(guān)過(guò)程106
7.2.2輸出電容COSS損耗108
7.2.3導(dǎo)通重疊損耗110
7.2.4關(guān)斷重疊損耗116
7.2.5柵極電荷QG損耗118
7.2.6反向?qū)〒p耗PSD118
7.2.7反向恢復(fù)電荷QRR損耗123
7.2.8硬開關(guān)品質(zhì)因數(shù)123
7.3寄生電感對(duì)硬開關(guān)損耗的影響124
7.3.1共源電感LCS的影響125
7.3.2功率回路電感對(duì)器件損耗的影響126
7.4頻率對(duì)磁特性的影響129
7.4.1變壓器129
7.4.2電感130
7.5降壓變換器實(shí)例130
7.5.1與實(shí)驗(yàn)測(cè)量值比較135
7.5.2考慮寄生電感136
7.6本章小結(jié)139
參考文獻(xiàn)139
第8章 諧振和軟開關(guān)變換器141
8.1引言141
8.2諧振與軟開關(guān)技術(shù)141
8.2.1零電壓開關(guān)和零電流開關(guān)141
8.2.2諧振DC-DC變換器142
8.2.3諧振網(wǎng)絡(luò)組合142
8.2.4諧振網(wǎng)絡(luò)工作原理143
8.2.5諧振開關(guān)單元144
8.2.6軟開關(guān)DC-DC變換器144
8.3諧振和軟開關(guān)應(yīng)用中的關(guān)鍵器件參數(shù)145
8.3.1輸出電荷QOSS145
8.3.2通過(guò)制造商數(shù)據(jù)表確定輸出電荷145
8.3.3GaN晶體管和硅 MOSFET輸出電荷比較147
8.3.4柵極電荷QG148
8.3.5諧振和軟開關(guān)應(yīng)用中柵極電荷的確定148
8.3.6GaN晶體管和硅MOSFET柵極電荷比較148
8.3.7GaN晶體管和硅 MOSFET性能指標(biāo)比較149
8.4高頻諧振總線變換器實(shí)例150
8.4.1諧振GaN和硅總線變換器設(shè)計(jì)152
8.4.2GaN和硅器件比較153
8.4.3零電壓開關(guān)轉(zhuǎn)換153
8.4.4效率和功率損耗比較155
8.4.5器件進(jìn)一步改進(jìn)對(duì)性能的影響157
8.5本章小結(jié)158
參考文獻(xiàn)158
第9章 射頻性能160
9.1引言160
9.2射頻晶體管和開關(guān)晶體管的區(qū)別161
9.3射頻基礎(chǔ)知識(shí)162
9.4射頻晶體管指標(biāo)163
9.4.1射頻晶體管高頻特性的確定164
9.4.2考慮散熱的脈沖測(cè)試165
9.4.3s參數(shù)分析166
9.5使用小信號(hào)s參數(shù)的放大器設(shè)計(jì)169
9.5.1條件穩(wěn)定的雙邊晶體管放大器設(shè)計(jì)169
9.6放大器設(shè)計(jì)實(shí)例170
9.6.1匹配和偏置器的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)172
9.6.2實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證174
9.7本章小結(jié)176
參考文獻(xiàn)177
第10章 DC-DC功率變換179
10.1引言179
10.2非隔離DC-DC變換器179
10.2.1帶分立器件的12VIN-1.2VOUT降壓變換器179
10.2.212VIN-1VOUT單片半橋集成電路負(fù)載點(diǎn)模塊183
10.2.3更高頻12VIN單片半橋集成電路負(fù)載點(diǎn)模塊185
10.2.428VIN-3.3VOUT負(fù)載點(diǎn)模塊187
10.2.5大電流應(yīng)用中帶并聯(lián)GaN晶體管的48VIN-12VOUT降壓變換器187
10.3基于變壓器的DC-DC變換器192
10.3.1第八磚變換器實(shí)例192
10.3.2高性能48V降壓LLC直流變壓器195
10.4本章小結(jié)199
參考文獻(xiàn)200
第11章 多電平變換器201
11.1引言201
11.2多電平變換器的優(yōu)點(diǎn)201
11.2.148V應(yīng)用的多電平變換器202
11.2.2高壓（400V）應(yīng)用的多電平變換器204
11.3柵極驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)204
11.4GaN晶體管自舉電源解決方案205
11.5PFC應(yīng)用的多電平變換器209
11.6實(shí)驗(yàn)實(shí)例210
11.6.1低壓情況210
11.6.2高壓情況211
11.7本章小結(jié)212
參考文獻(xiàn)213
第12章 D類音頻放大器216
12.1引言216
12.1.1總諧波失真217
12.1.2互調(diào)失真219
12.2GaN晶體管D類音頻放大器實(shí)例219
12.2.1閉環(huán)放大器220
12.2.2開環(huán)放大器220
12.3本章小結(jié)224
參考文獻(xiàn)224
第13章 激光雷達(dá)226
13.1激光雷達(dá)簡(jiǎn)介226
13.2脈沖激光驅(qū)動(dòng)器概述227
13.2.1脈沖要求227
13.2.2半導(dǎo)體光源228
13.2.3基本驅(qū)動(dòng)電路229
13.2.4驅(qū)動(dòng)開關(guān)特性230
13.3基本設(shè)計(jì)過(guò)程231
13.3.1諧振電容放電激光驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)231
13.3.2雜散電感的定量效應(yīng)233
13.4硬件驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)233
13.5實(shí)驗(yàn)結(jié)果234
13.5.1高速激光驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)實(shí)例234
13.5.2超快激光驅(qū)動(dòng)器235
13.5.3超大電流激光驅(qū)動(dòng)器235
13.5.4低壓激光雷達(dá)236
13.6其他注意事項(xiàng)237
13.6.1諧振電容237
13.6.2充電過(guò)程237
13.6.3電壓探測(cè)238
13.6.4電流傳感238
13.6.5雙邊控制240
13.7本章小結(jié)241
參考文獻(xiàn)241
第14章 包絡(luò)跟蹤技術(shù)242
14.1引言242
14.2高頻GaN晶體管243
14.3包絡(luò)跟蹤電源拓?fù)?45
14.3.1多相變換器245
14.3.2多電平變換器246
14.4柵極驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)246
14.5設(shè)計(jì)實(shí)例：跟蹤20MHz LTE包絡(luò)信號(hào)247
14.6本章小結(jié)250
參考文獻(xiàn)250
第15章 高諧振無(wú)線電源253
15.1引言253
15.2無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)概述253
15.3無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)放大器257
15.3.1E類放大器257
15.3.2零電壓開關(guān)D類放大器257
15.4用于無(wú)線功率放大器的晶體管258
15.4.1無(wú)線功率放大器拓?fù)涞钠焚|(zhì)因數(shù)258
15.4.2無(wú)線充電應(yīng)用中GaN晶體管的評(píng)估259
15.5基于GaN晶體管的無(wú)線功率放大器實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證260
15.5.1差模E類放大器實(shí)例261
15.5.2差模ZVS D類放大器實(shí)例263
15.6本章小結(jié)267
參考文獻(xiàn)268
第16章 GaN晶體管的空間應(yīng)用270
16.1引言270
16.2失效機(jī)理270
16.3輻射暴露標(biāo)準(zhǔn)和容差270
16.4伽馬輻射容差271
16.5單粒子效應(yīng)測(cè)試272
16.6中子輻射（位移損傷）274
16.7GaN晶體管與Rad-Hard硅MOSFET的性能比較275
16.8本章小結(jié)276
參考文獻(xiàn)277
第17章 替代硅功率MOSFET279
17.1什么控制使用率279
17.2GaN晶體管實(shí)現(xiàn)的新功能279
17.3GaN晶體管易于使用281
17.4成本與時(shí)間282
17.4.1原材料282
17.4.2材料外延生長(zhǎng)282
17.4.3晶圓制造283
17.4.4芯片測(cè)試和封裝283
17.5GaN晶體管的可靠性283
17.6GaN晶體管的未來(lái)發(fā)展方向284
17.7本章小結(jié)284
參考文獻(xiàn)285
附錄 術(shù)語(yǔ)表286
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