-
第
1
章
引言
1
功率半导体分类
功率处理：
变频，
变流，
变压，
功
率管理，
功率放大。
半导体器件：
功率
二极管，功率开关管，功率集成电路
功率器件又分为：
Power
Rectifier
，
Power Switch
2
理想功率开关与整流器
-
目标：
Zero power dissipation
On-Resistance
(Rds)=0
Ω
，
Breakdown
V
oltage
(BVds)=
∞
，
Capacitance (Gate
Charge)=0F (0C)
，
Free
$$0.00Long life and easy
上图说
明：器件可以双向导电，即能工作在第一和第三象限。常关
器件，导通时没有损耗、电流
可任意大，电流可被控制栅控制且没
有不饱和现象，控制（驱动）功耗为零，截止时没有
漏电流且可阻
断任意大电压。
第二章
结击穿技术
1
击
穿
的
机
理
：
雪
崩
、<
/p>
齐
纳
、
热
击
穿
条
件
：
NPT
-
?
x
d
?
35
E
7
0
< br>?
dx
?
1
?
?
1
.
8
?
10
E
(
x
)
?
qN<
/p>
A
?
(
x
d
?
x
)
=>
s
W
?
7
/
8
c
< br>,
PP
?
2
.
67
?
10
10
N
A
x
2
?
s
V
A
=>
d
?
BV
?
5
.
34<
/p>
?
10
13
N<
/p>
?
3
/
4
qN
PP
A
A
E
2
qN
A
V
A
=>
1
/
8
1.
n=3.76e15for1000/9v
，
m
?
?
E
C
,
PP
?
4010
?
N
A
s
w=6.28um;
2.
n=5e14---
v=505v,w=37um
PT-
E
1
?
W
c
,
PP
?
W
P<
/p>
=>
2
qN
D<
/p>
E
V
E
qN
W
2
2
?
E
2
PT
?
c
,
PP
W
P
?
D
< br>P
c
,
PP
?
E
c
,
PP
?
?
V
P
T
c
,
PP
W
c
,
PP
s<
/p>
W
s
P
?
qN
D
?
s
2.
The
plane
junction
=The
parallel
plane
junction=One-Dimensional
Diode = Ideal P-N junction.
The
junction
is
assumed
infinite
and
its
electric
field
is
one-
dimensional.
3 Diffused Guard
Ring
，
Field Plate (FP)
Resistive Field Plate (RFP). Field
Limiting Ring (FLR)
Junction
Termination
Extension
(JTE)
，
Variation
of
Lateral
Doping
(VLD)
第三章
功率二极管
1
P-i-N diode
-
耐高压、大
电流、低泄漏电流和低导通损耗，但电导
调制在漂移区产生大量少数载流子降低了开关速
度。
SBD
-
具有多子载流子特性的
SBD
有极高的开关频率，但其串联的
漂移区电阻有着与耐压成
2.5
次方的
矛盾关系，
且
SBD
高温特性极
差、泄漏电流很大和软击穿特性，阻碍了其高压大电流的应用，通
常只
工作在
200V
以下。
2
2
PI
N
：
J
?
qD
2
i
n
n
i
L
?
qWn
?
L
?
qD
p
n
i
L
SC
n<
/p>
N
A
p
N
D
V
F
?
V
i
?
V
p
?
?
V
n
< br>?
3
SBD
：
thermionic
emission current
，
tunneling
current
，
recombination
current
，
minority
carrier current
J
F
?
AT
2
exp(
< br>?
q
?
bn
/
kT
)
?
exp(
qV
FB
/
kT
)
J
< br>F
?
J
S
exp(
qV
FB
/
kT
)
V
< br>FB
?
kT
J
< br>
V
F
?
V
FB
?
J
F
R
s
<
/p>
R
3
1
?
9
q
ln(
F
J
)
D
,
S
P
?
5.
5
?
0
B
V
2
.
5
P
P
S
W
(
V
2
?
s
R
)
?
qN
(
V
R
?
V
bi
)
R
T
??
J
R
??
D
,
SP
?
1.67
?
10
29
D
?
15/8
n
N
D
?
bn
??
V
FB
?
第四章
功率三极管
?
bn
??
J
R
?
Quasi-
saturation region
- B-C junction
is
still
forward
biased,
but
modulation
of the N- drift
region is reduced due to
high collector
bias
1,
the
collector
bias
is
much
lower
than
the avalanche breakdown voltage;
M(the
collector
multiplication
bias
is
comparable
factor),
with
the
the
avalanche breakdown voltage.
?
?
?
I
n
E
increment
?
electr
on
?
current
?
from
?
?
I
?
the
?
emitter
E
in
cremental
?
total
?<
/p>
emitter
?
current
BV
BV
CB
0
CE
0
?
?
1
?
I
?
T
?
n
cosh(
W
)
?
nC
incremental
?
electron
?
c
urrent
?
reaching
?<
/p>
T
?
0
L
nB
?
I
?
collector
nE
incrementa
l
?
electron
?
current
?
from
?
the
?
emitter
n=4 for N+P junction;
?
?
?
I
C
i
ncremental
?
total
?
collector
?
current
C
?
I
?
nC
incremental
?
electron
?
current
?
reacing
?
col
lector
n=6 for P+N junction.
第六章
VDMOS
器件
V
Q
SS
?
2
?
qN
A
?
S
?
FB
TH
?
?<
/p>
ms
?
C
FB<
/p>
?
2
C
?
ox
OX
?
OX
C
OX
t
?
FB
?
kT
N
ox
q
ln(
A
n
)
i
velocity
saturation
：
horizontal
electric
field
is
approximately
104
V/cm
I
D
(
sat
)
?
WC
ox
(
V
GS
?
V
TH
)
?
sat
I
ox<
/p>
Z
?
n
D
(
SAT
)
?
?
2
t
(
V
G
?
V
th
)
2
2
Bipolar
to
DMOS:
V
oltage
control,high
ox
L
input
impedance
in
steady-state,small gate currents
provided by integrated circuit, Unipolar
device,
fast
switching
speed,
Superior
ruggedness,
Negative
temperature
coefficient-- be paralleled easily.
(
电流集中，电场集中
)
（无
JFET
）
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