套装 GaN晶体管实用指南 氮化镓电子器件热管理 氮化镓功率晶体管 器件、电路与应用 全2册 半导体 芯片 集成电路

商品名称：

GaN晶体管实用指南 氮化镓电子器件热管理 氮化镓功率晶体管 器件、电路与应用（全2册）

作 者：

[美]亚历克斯？利多（Alex Lidow）等； [美]马尔科·J.塔德尔（Marko J. Tadjer） 特拉维斯·J.安德森（Travis J. Anderson）

市 场 价：

307.00元

ISBN 号：

9787111695523； 9787111764557

出 版 社：

机械工业出版社

《氮化镓功率晶体管——器件、电路与应用（原书第3版）》

译者序

原书前言

致谢

第1章 GaN技术概述1

1.1硅功率MOSFET（1976～2010年）1

1.2GaN基功率器件1

1.3GaN和SiC材料与硅材料的比较2

1.3.1禁带宽度Eg3

1.3.2临界电场Ecrit3

1.3.3导通电阻RDS（on）3

1.3.4二维电子气4

1.4GaN晶体管的基本结构5

1.4.1凹槽栅增强型结构6

1.4.2注入栅增强型结构7

1.4.3pGaN栅增强型结构7

1.4.4混合增强型结构7

1.4.5GaN HEMT反向导通8

1.5GaN晶体管的制备9

1.5.1衬底材料的选择9

1.5.2异质外延技术10

1.5.3晶圆处理11

1.5.4器件与外部的电气连接12

1.6GaN集成电路13

1.7本章小结16

参考文献16

第2章 GaN晶体管的电气特性19

2.1引言19

2.2器件的额定值19

2.2.1漏源电压19

2.3导通电阻RDS(on)23

2.4阈值电压25

2.5电容和电荷27

2.6反向传输29

2.7本章小结31

参考文献31

第3章 GaN晶体管的驱动特性33

3.1引言33

3.2栅极驱动电压34

3.3栅极驱动电阻36

3.4用于栅极注入晶体管的电容电流式栅极驱动电路37

3.5dv/dt抗扰度39

3.5.1导通时dv/dt控制39

3.5.2互补器件导通39

3.6di/dt抗扰度42

3.6.1器件导通和共源电感42

3.6.2关断状态器件di/dt43

3.7自举和浮动电源 43

3.8瞬态抗扰度46

3.9考虑高频因素48

3.10增强型GaN晶体管的栅极驱动器48

3.11共源共栅、直接驱动和高压配置49

3.11.1共源共栅器件49

3.11.2直接驱动器件51

3.11.3高压配置51

3.12本章小结52

参考文献52

第4章 GaN晶体管电路布局56

4.1引言56

4.2减小寄生电感56

4.3常规功率回路设计58

4.3.1横向功率回路设计58

4.3.2垂直功率回路设计59

4.4功率回路的优化59

4.4.1集成对于寄生效应的影响60

4.5并联GaN晶体管61

4.5.1单开关应用中的并联GaN晶体管61

4.5.2半桥应用中的并联GaN晶体管64

4.6本章小结66

参考文献67

第5章 GaN晶体管的建模和测量68

5.1引言68

5.2电学建模68

5.2.1建模基础68

5.2.2基础建模的局限性70

5.2.3电路模拟的局限性72

5.3GaN晶体管性能测量73

5.3.1电压测量要求75

5.3.2探测和测量技术77

5.3.3测量未接地参考信号79

5.3.4电流测量要求80

5.4本章小结80

参考文献81

第6章 散热管理83

6.1引言83

6.2热等效电路83

6.2.1引线框架封装中的热阻83

6.2.2芯片级封装中的热阻84

6.2.3结-环境热阻85

6.2.4瞬态热阻86

6.3使用散热片提高散热能力87

6.3.1散热片和热界面材料的选择87

6.3.2用于底部冷却的散热片附件88

6.3.3用于多边冷却的散热片附件89

6.4系统级热分析90

6.4.1具有分立GaN晶体管的功率级热模型90

6.4.2具有单片GaN集成电路的功率级热模型92

6.4.3多相系统的热模型93

6.4.4温度测量94

6.4.5实验表征96

6.4.6应用实例98

6.5本章小结101

参考文献102

第7章 硬开关拓扑105

7.1引言105

7.2硬开关损耗分析105

7.2.1GaN晶体管的硬开关过程106

7.2.2输出电容COSS损耗108

7.2.3导通重叠损耗110

7.2.4关断重叠损耗116

7.2.5栅极电荷QG损耗118

7.2.6反向导通损耗PSD118

7.2.7反向恢复电荷QRR损耗123

7.2.8硬开关品质因数123

7.3寄生电感对硬开关损耗的影响124

7.3.1共源电感LCS的影响125

7.3.2功率回路电感对器件损耗的影响126

7.4频率对磁特性的影响129

7.4.1变压器129

7.4.2电感130

7.5降压变换器实例130

7.5.1与实验测量值比较135

7.5.2考虑寄生电感136

7.6本章小结139

参考文献139

第8章 谐振和软开关变换器141

8.1引言141

8.2谐振与软开关技术141

8.2.1零电压开关和零电流开关141

8.2.2谐振DC-DC变换器142

8.2.3谐振网络组合142

8.2.4谐振网络工作原理143

8.2.5谐振开关单元144

8.2.6软开关DC-DC变换器144

8.3谐振和软开关应用中的关键器件参数145

8.3.1输出电荷QOSS145

8.3.2通过制造商数据表确定输出电荷145

8.3.3GaN晶体管和硅 MOSFET输出电荷比较147

8.3.4栅极电荷QG148

8.3.5谐振和软开关应用中栅极电荷的确定148

8.3.6GaN晶体管和硅MOSFET栅极电荷比较148

8.3.7GaN晶体管和硅 MOSFET性能指标比较149

8.4高频谐振总线变换器实例150

8.4.1谐振GaN和硅总线变换器设计152

8.4.2GaN和硅器件比较153

8.4.3零电压开关转换153

8.4.4效率和功率损耗比较155

8.4.5器件进一步改进对性能的影响157

8.5本章小结158

参考文献158

第9章 射频性能160

9.1引言160

9.2射频晶体管和开关晶体管的区别161

9.3射频基础知识162

9.4射频晶体管指标163

9.4.1射频晶体管高频特性的确定164

9.4.2考虑散热的脉冲测试165

9.4.3s参数分析166

9.5使用小信号s参数的放大器设计169

9.5.1条件稳定的双边晶体管放大器设计169

9.6放大器设计实例170

9.6.1匹配和偏置器的网络设计172

9.6.2实验验证174

9.7本章小结176

参考文献177

第10章 DC-DC功率变换179

10.1引言179

10.2非隔离DC-DC变换器179

10.2.1带分立器件的12VIN-1.2VOUT降压变换器179

10.2.212VIN-1VOUT单片半桥集成电路负载点模块183

10.2.3更高频12VIN单片半桥集成电路负载点模块185

10.2.428VIN-3.3VOUT负载点模块187

10.2.5大电流应用中带并联GaN晶体管的48VIN-12VOUT降压变换器187

10

《氮化镓电子器件热管理》

译者序

原书序

原书前言

第1章宽禁带半导体器件中的热问题

1.1器件工作状态下的热产生

1.1.1功率器件的工作状态

1.1.2射频器件的工作状态

1.2热对器件特性和工作状态的影响

1.2.1最大工作电流密度

1.2.2器件特性：载流子迁移率及电流崩塌效应

1.2.3可靠性及鲁棒性

1.2.4最高工作温度和结温

1.3宽禁带半导体器件热管理问题

1.3.1高导热材料的集成

1.3.2器件设计

1.3.3封装级热管理

1.4小结

致谢

参考文献

第2章氮化镓（GaN）及相关材料的第一性原理热输运建模

2.1引言

2.2建模机制

2.2.1结构

2.2.2声子

2.2.3非谐相互作用

2.2.4晶格热导率

2.2.5非本征声子散射

2.2.6相关声子性质

2.3氮化镓及其相关材料的应用

2.3.1氮化镓

2.3.2其他Ⅲ族氮化物和非氮化物纤锌矿结构

2.4小结

致谢

参考文献

第3章多晶金刚石从介观尺度到纳米尺度的热输运

3.1引言

3.2介观尺度的热传导：集合平均性质

3.2.1几何模型：晶粒结构对热导率的影响

3.2.2实验表征各向异性和与z相关的热输运

3.2.3关于DARPA金刚石循环计划的简要说明

3.3纳米尺度下的声子传输：晶界附近的热导率抑制效应

3.3.1声子晶界散射的微观图像

3.3.2晶界附近的空间分辨热导率测量

3.3.3声子的漫散射导致热导率的非局部降低

3.4结论与展望

致谢

参考文献

第4章固体界面热输运基本理论

4.1引言

4.2谐波匹配界面间的热输运

4.3TBC的非弹性贡献

4.4界面键合对TBC的影响

4.5TBC建模方法的比较

致谢

参考文献

第5章氮化镓界面热导上限的预测和测量

5.1引言

5.2GaN界面热导理论上限

5.3实验测量ZnO/GaN高界面热导

5.4稳态热反射（SSTR）作为一种新型薄膜和界面的热导率测量技术：以GaN为例

致谢

参考文献

第6章AlGaN/GaN HEMT器件物理与电热建模

6.1引言

6.2AlGaN/GaN HEMT

6.2.12DEG的形成

6.2.2AlGaN/GaN HEMT的自热效应

6.2.3HEMT建模方案

6.2.4全耦合三维电热建模方案综述

6.32D TCAD模型

6.3.1HEMT器件物理

6.3.2Sentaurus技术计算机辅助设计

6.3.3校准程序

6.4三维有限元热学模型

6.4.1器件描述

6.4.2模型描述

6.4.3电热耦合

6.4.4模型验证

6.5小结

附录

参考文献

第7章氮化镓器件中热特性建模

7.1引言

7.2线性热电弹性理论

7.3Ⅲ族氮化物高电子迁移率晶体管的二维热模拟

7.4GaN HEMT的二维与三维热模拟对比

7.5使用CVD金刚石改善散热

7.6GaN HEMT的电热力学模拟

7.7小结

致谢

参考文献

第8章AlGaN/GaN HEMT器件级建模仿真

8.1引言

8.2第一部分：新的或需强调的物理特性

8.3第二部分：老化建模

8.4第三部分：其他重要注意事项

8.4.1维度和对称性

8.4.2偏压依赖性

8.4.3正确求解问题

8.5第四部分：其他仿真提示与技巧

8.5.1合理的网格划分

8.5.2收敛性

8.6小结

参考文献

第9章基于电学法的热表征技术——栅电阻测温法

9.1引言

9.2稳态分析

9.2.1电流驱动

9.2.2电压驱动

9.2.3电阻温度系数

9.2.4确定热阻

9.3瞬态分析

9.3.1时域特性

9.3.2灵敏度分析

9.3.3频域

9.4射频工作条件

9.5小结

参考文献

第10章超晶格梯形场效应晶体管的热特性

10.1超晶格梯形场效应晶体管

10.2SLCFET 中的热输运

10.2.1SLCFET 上的栅极电阻热成像

10.2.2SLCFET上的拉曼热成像

10.3降低SLCFET的峰值温度

10.4小结

参考文献

第11章用于氮化镓器件高分辨率热成像的瞬态热反射率法

11.1引言

11.2方法与背后的物理学

11.2.1温度和热

11.2.2反射率热成像

11.3结果

11.3.1同步稳态采集

11.3.2同步瞬态采集

11.3.3异步瞬态采集

11.3.4热反射响应的非线性

11.4小结

致谢

参考文献

第12章热匹配QST衬底技术

12.1引言

12.2QST结构

12.3QST热导率和QST堆的热阻

12.4QST上的GaN外延

12.5功率器件

12.5.1QST上的横向功率器件

12.5.2QST上的垂直功率器件

12.6射频器件

致谢

参考文献

第13章用于电子器件散热的低应力纳米金刚石薄膜

13.1引言

13.2纳米金刚石化学气相沉积

13.2.1衬底表面预处理

13.2.2爆轰纳米金刚石引晶工艺

13.2.3纳米金刚石化学气相沉积

13.3纳米金刚石薄膜的应力优化

13.4小结

致谢

参考文献

第14章金刚石基氮化镓材料及器件技术综述

14.1引言

14.2为什么选择金刚石基氮化镓

14.3制备金刚石基GaN的方法

14.3.1金刚石基GaN的所有制备方法

14.3.2金刚石基GaN单晶的直接生长

14.3.3GaN与金刚石键合

14.3.4在GaN背面直接合成金刚石：直接金刚石合成（DDF）技术

14.3.5在GaN正面直接合成金刚石

14.4可制造性

14.5热特性和应力特性

14.6电气和机械特性

14.7小结

参考文献

第15章金刚石与氮化镓的三维集成

15.1引言

15.2AlGaN HEMT器件的自热效应及其热限制

15.3在多晶CVD金刚石上生长Ⅲ族氮化物的挑战

15.4在GaN上直接生长金刚石面临的挑战

15.5GaN-金刚石直接集成

15.5.1金刚石的选择性沉积

15.5.2GaN横向外延生长（ELO）

15.5.3金刚石条纹上GaN的ELO

15.6小结

致谢

参考文献

第16章基于室温键合形成的高导热半导体界面

16.1引言

16.2热测试技术

16.3GaN块体材料和薄膜的热导率

《氮化镓功率晶体管——器件、电路与应用（原书第3版）》

《氮化镓功率晶体管——器件、电路与应用（原书第3版）》共17章，第1章概述了氮化镓（GaN）技术；第2章为GaN晶体管的器件物理；第3章介绍了GaN晶体管驱动特性；第4章介绍了GaN晶体管电路的版图设计；第5章讨论了GaN晶体管的建模和测量；第6章介绍了GaN晶体管的散热管理；第7章介绍了硬开关技术；第8章介绍了软开关技术和变换器；第9章介绍了GaN晶体管射频性能；第10章介绍了DC-DC功率变换；第11章讨论了多电平变换器设计；第12章介绍了D类音频放大器；第13章介绍了GaN晶体管在激光雷达方面的应用；第14章介绍了包络跟踪技术；第15章讨论了高谐振无线电源；第16章讨论了GaN晶体管的空间应用；第17章分析了GaN晶体管替代硅功率晶体管的原因。

《氮化镓功率晶体管——器件、电路与应用（原书第3版）》适合作为从事GaN功率半导体技术研究的科研工作者、工程师、高年级本科生和研究生的参考书，也可以作为高等院校微电子科学与工程、集成电路科学与工程、电力电子技术专业的教材。

《氮化镓电子器件热管理》

《氮化镓电子器件热管理》概述了业界前沿研究者所采取的技术方法，以及他们所面临的挑战和在该领域所取得的进展。具体内容包括宽禁带半导体器件中的热问题、氮化镓（GaN）及相关材料的第一性原理热输运建模、多晶金刚石从介观尺度到纳米尺度的热输运、固体界面热输运基本理论、氮化镓界面热导上限的预测和测量、AlGaN/GaN HEMT器件物理与电热建模、氮化镓器件中热特性建模、AlGaN/GaN HEMT器件级建模仿真、基于电学法的热表征技术——栅电阻测温法、超晶格梯形场效应晶体管的热特性、用于氮化镓器件高分辨率热成像的瞬态热反射率法、热匹配QST衬底技术、用于电子器件散热的低应力纳米金刚石薄膜、金刚石基氮化镓材料及器件技术综述、金刚石与氮化镓的三维集成、基于室温键合形成的高导热半导体界面、AlGaN/GaN器件在金刚石衬底上直接低温键合技术、氮化镓电子器件的微流体冷却技术、氮化镓热管理技术在Ga2O3整流器和MOSFET中的应用。

本书可作为氮化镓半导体器件研究人员、开发人员和工程技术人员的参考用书，也可以作为高等院校相关专业高年级本科生和研究生的参考用书。

《氮化镓功率晶体管——器件、电路与应用（原书第3版）》

Alex Lidow博士，美国宜普电源转换（EPC）公司CEO、国际整流器公司原CEO，获得斯坦福大学博士学位。

Michael de Rooij博士，美国EPC公司应用工程副总裁，获得约翰内斯堡大学博士学位。

Johan Strydom博士，美国德州仪器公司Kilby实验室的高级开发经理，获得约翰内斯堡大学博士学位。

David Reusch博士，美国VPT公司首席科学家，获得弗吉尼亚理工大学博士学位。

John Glaser，美国EPC公司应用工程总监。

《氮化镓电子器件热管理》

马尔科·J.塔德尔（Marko J. Tadjer）博士就职于华盛顿特区美国海军研究实验室。他于2002年获得阿肯色大学(University of Arkansas)电气和计算机工程学士学位，2004年获得杜克大学(Duke University)电气工程硕士学位，2010年获得马里兰大学帕克分校(University of Maryland, College Park)电气工程博士学位。他在功率器件方面的研究重点是将金刚石等具有吸引力的材料与更成熟的GaN和SiC技术相结合，以及探索用于电力电子应用的新型氧化物，如Ga2O3。

特拉维斯·J.安德森（Travis J.Anderson）博士是美国海军研究实验室电力电子部门的负责人，于2008 年获得美国佛罗里达大学化学工程博士学位，并于 2004 年获得乔治亚理工学院化学工程学士学位。