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| 編輯推薦： |
本书可以说是集成电路学院、微电子学院、电子信息学院、电气学院必备的一门专业必修课。想选此类教材的教师都可以强烈推荐一下。本书几大特色：
1.作者有器件厂工作十余年的经历，并且有教学20年的经历，让作者写的内容不是浅表的介绍器件的特性，而是从设计者角度，对器件的理解非其他同类书可比拟。
2.丰富的资源，为加深对器件微观世界的理解，创作了器件工艺动画和机理动画，为直观理解器件性能，录制了测量动态特性视频，为深入理解器件难点，作者录制了亲自讲解的视频。为了让读者对器件有总体宏观的认识，绘制了思维导图。为了让学生巩固学习，设计了单元测验题和问答题。值得一体的是，还有对应的课程思政20个，微观世界的原理结合哲学思维，视角独特。
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4.定价低，非常适合选做教材。
5.后续会出版数字教材，可作为从事本专业的科技人员的随身读物，便于随时查询，陪伴学习。
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| 內容簡介： |
本书围绕功率半导体器件的基本结构与原理，从培养高层次专业技术人才、不断提高器件设计水平的目标出发，系统地介绍了各种功率半导体器件的结构类型、制作工艺、工作原理、静动态特性及设计方法。内容包括功率二极管（功率PIN二极管、功率SBD、MPS）、功率晶体管（功率双极型晶体管、功率MOSFET、IGBT）、普通晶闸管及其派生器件（GTO、IGCT、MCT），并简单地介绍了功率半导体器件基础以及功率集成技术。
本书可作为高等院校电子科学与技术、微电子科学与工程、电气工程及其自动化相关专业的专业课教材和教学参考书，也可作为半导体行业工程技术人员的参考书。
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| 關於作者： |
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王彩琳，西安理工大学教授。从事电子科学与技术及微电子科学与工程专业本科生的课堂教学与实践教学工作，主讲本科生的《电力半导体器件》和《半导体工艺原理》等理论课，指导本科生的《微电子技术综合实践 》及《毕业设计》）等实践课。主讲研究生的《器件可靠性与失效分析》、《功率集成》等课程。2013年获得陕西省教学成果奖二等奖1项，成果名称“以培养学生综合实践能力为核心的微电子技术方向教学体系的构建”；2015年主持的“半导体工艺原理”分别获得陕西省质量工程资源共享课和校级精品课程。 主持并完成多项国家自然基金面上项目、教育部和省市级重点科研项目等20余项，作为主要完成者参与其他科研项目20余项。与企业合作开展工程技术研究，为多家企业提供技术咨询服务。主要完成国家“八五”科技攻关项目，于1997年获机械工业部教育司科技进步一等奖和西安市科学技术进步三等奖各1项。
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| 目錄：
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第1章绪论1
1.1功率半导体器件概述1
1.1.1功率半导体器件的归属1
1.1.2功率半导体器件与电力电子技术的关系2
1.2功率半导体器件的特征与分类3
1.2.1定义与特征3
1.2.2分类与特点3
1.3功率半导体器件的发展概况5
1.3.1发展历程与趋势5
1.3.2封装技术的发展7
1.3.3应用技术的发展8
思考与练习题10
参考文献10
第2章功率半导体器件基础11
2.1半导体材料物理基础11
2.1.1半导体能带与载流子浓度11
2.1.2电阻率及其影响因素15
2.1.3非平衡载流子的产生与复合19
2.1.4载流子的扩散和漂移22
2.2半导体器件物理基础24
2.2.1pn结及其基本性质24
2.2.2nn+和pp+结的基本特性30
2.2.3npn和pnp结构及其基本特性30
2.2.4MOS结构及其基本特性33
2.2.5MS结构及其基本特性34
2.3半导体工艺技术基础37
2.3.1掺杂技术37
2.3.2薄膜生长技术41
2.3.3光刻与刻蚀技术48
2.3.4背面减薄与划片技术53
2.3.5载流子寿命控制技术54
本章小结56
思考与练习题57
参考文献57
第3章功率二极管58
3.1PIN二极管58
3.1.1基本结构与制作工艺58
3.1.2工作原理与I U特性59
3.1.3静态与动态特性60
3.1.4安全工作区与使用可靠性68
3.2功率肖特基二极管70
3.2.1结构分类与制作工艺70
3.2.2工作原理与I U特性71
3.2.3静态与动态特性分析72
3.3功率二极管的设计74
3.3.1设计方法概述74
3.3.2整流二极管设计75
3.3.3快恢复二极管设计76
3.3.4快速软恢复二极管设计77
3.3.5功率肖特基二极管设计78
3.4碳化硅二极管79
3.4.14H-SiC PIN二极管79
3.4.2碳化硅肖特基二极管80
3.4.3碳化硅二极管设计82
3.5特点与适用范围85
本章小结85
思考与练习题86
参考文献86
第4章功率双极型晶体管88
4.1功率双极型晶体管的结构与工作原理88
4.1.1基本结构与制作工艺88
4.1.2工作原理与I-U特性89
4.2静态与动态特性91
4.2.1击穿特性91
4.2.2导通特性93
4.2.3开关特性98
4.2.4温度特性99
4.3安全工作区与使用可靠性100
4.3.1安全工作区100
4.3.2二次击穿101
4.3.3开关过程中的电流集中102
4.3.4动态雪崩103
4.4达林顿晶体管的结构104
4.4.1二级达林顿晶体管结构104
4.4.2三级达林顿晶体管结构105
4.5功率双极型晶体管的设计105
4.5.1纵向结构设计105
4.5.2横向结构设计106
4.5.3结终端结构设计108
4.6碳化硅双极型晶体管108
4.6.1碳化硅双极型晶体管结构与工艺108
4.6.2碳化硅双极型晶体管工作原理与特性109
4.6.3碳化硅双极型晶体管发展109
4.7主要特点与适用范围110
本章小结110
思考与练习题111
参考文献111
第5章功率MOSFET112
5.1普通功率MOSFET112
5.1.1结构类型与制作工艺112
5.1.2工作原理与I-U特性114
5.1.3静态与动态特性120
5.2超结MOSFET133
5.2.1超结的定义与特征133
5.2.2基本结构及等效电路133
5.2.3静态与动态特性134
5.3安全工作区与使用可靠性137
5.3.1安全工作区137
5.3.2使用可靠性137
5.4功率MOSFET的设计140
5.4.1平面栅MOSFET的设计140
5.4.2沟槽栅MOSFET的设计142
5.4.3SJMOS的设计144
5.5碳化硅MOSFET145
5.5.14H-SiC MOSFET结构与工艺145
5.5.24H-SiC MOSFET工作原理与特性145
5.5.34H-SiC MOSFET的设计146
5.6发展与适用范围146
5.6.1硅MOSFET发展与应用146
5.6.2碳化硅MOSFET发展与应用147
本章小结147
思考与练习题148
参考文献149
第6章绝缘栅双极型晶体管151
6.1普通IGBT151
6.1.1基本结构与典型工艺151
6.1.2工作原理与I-U特性154
6.1.3静态与动态特性159
6.1.4电子注入增强效应166
6.2IGBT派生器件168
6.2.1逆阻IGBT168
6.2.2逆导IGBT169
6.2.3双向IGBT171
6.2.4超结IGBT172
6.3安全工作区与使用可靠性173
6.3.1安全工作区173
6.3.2闩锁效应175
6.3.3雪崩效应178
6.3.4短路179
6.4IGBT结构设计182
6.4.1纵向结构设计182
6.4.2横向结构设计183
6.4.3终端结构设计185
6.5碳化硅IGBT185
6.5.14H-SiC IGBT结构与工艺185
6.5.24H-SiC IGBT工作原理与特性186
6.5.34H-SiC IGBT设计186
6.6发展与适用范围187
本章小结188
思考与练习题188
参考文献189
第7章普通晶闸管及其派生器件192
7.1普通晶闸管192
7.1.1基本结构与制作工艺192
7.1.2工作原理与I U特性193
7.1.3静态与动态特性197
7.2晶闸管的派生器件206
7.2.1双向晶闸管206
7.2.2逆导晶闸管207
7.3安全工作区与使用可靠性208
7.3.1安全工作区208
7.3.2使用可靠性209
7.4晶闸管的设计210
7.4.1设计方法概述210
7.4.2有源区结构设计212
7.4.3终端结构设计215
7.5碳化硅晶闸管216
7.5.14H-SiC晶闸管的结构与工艺216
7.5.24H-SiC晶闸管的原理与特性217
7.5.3超高压4H-SiC晶闸管的设计218
7.6特点与适用范围218
本章小结219
思考与练习题219
参考文献220
第8章门极关断晶闸管及其派生器件221
8.1门极关断晶闸管221
8.1.1基本结构与制作工艺221
8.1.2工作原理与特性参数222
8.1.3特性分析224
8.1.4门极硬驱动技术228
8.2GTO的派生器件229
8.2.1逆导GTO229
8.2.2双门极GTO230
8.2.3发射极关断晶闸管230
8.2.4MOS关断晶闸管232
8.3GTO的安全工作区与可靠性233
8.3.1GTO的安全工作区233
8.3.2GTO的可靠性234
8.4GTO的设计236
8.4.1纵向结构设计236
8.4.2门-阴极结构设计237
8.5碳化硅GTO晶闸管238
8.5.14H-SiC GTO结构238
8.5.24H-SiC GTO原理及特性239
8.5.34H-SiC GTO设计239
8.6特点与适用范围239
本章小结240
思考与练习题240
参考文献241
第9章集成门极换流晶闸管242
9.1传统IGCT242
9.1.1结构类型与制作工艺242
9.1.2工作原理与特性243
9.1.3静态与动态特性分析246
9.2GCT的派生结构248
9.2.1逆阻GCT248
9.2.2逆导GCT249
9.2.3双模式GCT250
9.2.4双芯GCT251
9.3驱动电路与特性参数251
9.3.1驱动电路原理252
9.3.2测试电路252
9.3.3特性参数252
9.4IGCT芯片的设计254
9.4.1纵向结构设计254
9.4.2横向结构设计256
9.4.3终端结构设计257
9.5碳化硅GCT257
9.6特点与适用范围258
本章小结258
思考与练习题258
参考文献259
第10章MOS控制晶闸管及其派生器件261
10.1MOS控制晶闸管261
10.1.1结构类型与制作工艺261
10.1.2工作原理与特性262
10.1.3静态与动态特性分析264
10.1.4元胞设计267
10.2基区电阻控制晶闸管268
10.2.1结构特点与制作工艺268
10.2.2工作原理与特性268
10.2.3静态与动态特性分析270
10.2.4元胞设计271
10.3发射极开关晶闸管272
10.3.1结构类型与制作工艺272
10.3.2工作原理与特性273
10.3.3静态与动态特性分析276
10.3.4元胞设计280
10.4MCT及其派生器件比较280
10.4.1特性比较280
10.4.2安全工作区比较281
10.5特点与适用范围282
本章小结283
思考与练习题283
参考文献284
第11章功率集成技术285
11.1功率集成概述285
11.1.1功率集成定义与特点285
11.1.2功率集成电路286
11.1.3功率模块286
11.1.4压接式集成封装技术287
11.2横向高压器件289
11.2.1LDMOS结构、原理及特性289
11.2.2电场调制技术290
11.2.3RESURF LDMOS结构、原理及特性291
11.2.4LIGBT结构与原理294
11.2.5LMCT结构与原理296
11.2.6器件性能评价297
11.3单片集成技术298
11.3.1隔离技术298
11.3.2结终端技术299
11.3.3设计技术300
11.3.4工艺技术302
11.3.5发展与适用范围303
11.4功率模块304
11.4.1功率模块的构成304
11.4.2模块封装技术306
11.4.3模块的特性与可靠性307
11.4.4智能功率模块312
11.4.5发展与适用范围314
本章小结316
思考与练习题316
参考文献317
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| 內容試閱：
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半导体是支撑经济社会发展和保障国家安全的战略性产业，反映了国家的科技实力。随着半导体的应用场景越来越广泛，半导体与越来越多的产业联系在一起，半导体产业对经济发展的重要性越加显著。
功率半导体器件是电能变换的基石，是实现“双碳”目标所必需的基础器件，对国民经济发展和基础设施建设有重要的支柱作用。随着新能源、电动汽车、物联网、大数据、人工智能等领域的快速发展，对功率半导体器件的需求大幅度增加。围绕高端、核心技术的开发与使用，半导体行业对高层次人才的争夺更加激烈。高校作为创新型人才培养的重要基地，培养高层次的功率半导体器件设计人才是当务之急。
“功率半导体器件”是西安理工大学电子科学与技术专业开设的一门重要专业课。该课程自1974年开设至今已50多年，2021年被认定为陕西省一流本科课程（线上线下）。1994年由本专业创始人聂代祚教授主编、电子工业出版社出版的《电力半导体器件》曾荣获第二届全国工科电子类专业优秀教材二等奖。
根据教学改革实践和新课程体系要求，并考虑目前电力电子技术的发展及应用范围的不断扩展，电力半导体器件（Power Semiconductor Device）不仅包括半导体分立器件和模块（Semiconductor Discretes & Modules），而且包含了电源管理和驱动IC（Power Management & Driver IC），故该名称已逐渐被功率半导体器件所替代，因此，本书中把两者统一为功率半导体器件。
本书内容包括功率半导体器件基础、功率二极管（功率PIN二极管、功率SBD、MPS）、功率晶体管（功率双极型晶体管、功率MOSFET、IGBT）、普通晶闸管及其派生器件（GTO、IGCT、MCT）以及功率集成技术四个模块，重点介绍各类功率半导体器件的原理及设计等内容，并增加了第三代半导体新材料——碳化硅器件相关内容。本书编者结合了自己多年的教学、科研成果和工艺线路的实践经验，以及国内外同行专家的教学研究成果编写而成，在内容选择和结构安排上充分考虑了各类功率半导体器件及其集成技术的发展，遵循学生对功率半导体器件的认知规律，器件结构按简单→复杂，机理按双极型→单极型→复合型的顺序进行章节编排；针对每种器件，按照结构→制作工艺→工作原理→物理效应→等效电路→静态特性→动态特性→特性设计→应用SOA→特点与适用范围的逻辑关系讲解，将器件结构、制造工艺、原理、特性、可靠性及设计等理论知识相融合，构建了一种模块化、条理化、共性化的教学内容与知识结构体系，以培养学生分析和解决实际问题的综合能力。
本书有配套的多媒体PPT课件，教学资源包括表征单步工艺原理及器件工作微观过程的多媒体动画、特性测试视频，供学生课后学习、拓展；教学视频、学习思维导图、特性影响因素鱼骨图、思考题、单元测验题，供学生课后自学、测验，并设置了单独的设计案例，通过实训提高学生的器件设计能力。
按照教育根本任务——立德树人要求，编者挖掘整理了20个课程思政主题（发布在机械工业出版社的天工讲堂上），通过思维启发把书中若干个核心知识点贯穿起来，使学生更加深入领悟功率半导体器件的本质和内涵，达到“强芯健魂，铸心育人”的目的。
本书由王彩琳教授主编，设计案例、网络资源由杨武华博士负责编写并提供技术支持。
在本书编写过程中，编者听取了许多专家的意见，得到了西安理工大学聂代祚教授、西安工程大学高勇教授的支持和帮助，西安理工大学杨莺教授、杨武华博士、张如亮博士分别对各章节内容给出了很好的建议。此外，张如亮博士还提供了器件特性参数的测试视频，硕士生高秀秀制作了表征器件基本工艺的动画，硕士生张迎晗、何书阳制作了表征器件工作机理的动画(均可以通过扫描相应的二维码观看)，在此一并表示感谢。
本书可作为高等院校电子科学与技术、微电子科学与工程、电气工程及其自动化相关专业的专业课教材和教学参考书，也可作为半导体行业工程技术人员的参考书。
由于编者水平有限，书中难免有错误或不当之处，请读者批评指正！
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