内容简介

在全球功率半导体器件供需不平衡、SiC功率半导体器件机遇凸显的背景下，本书应运而生。全书共5章，首先讲解了包括功率半导体器件基础，如种类、结构、在电路中的作用等；接着阐述了硅功率半导体器件现状，重点聚焦SiC功率半导体器件，并深入探讨了SiC-MOSFET的结构、原理、应用、发展现状、面临挑战及解决方法，详细论述了其耐受能力指标，如短路、关断等耐受能力，最后讲解了SiC-MOSFET封装技术的关键技术要素。本书以丰富图文，为大专院校师生、行业研发人员，系统地呈现SiC功率半导体器件与封装技术知识，助力相关领域发展。

目录

前言

1.1引言

1.2逆变器电路的种类

1.3功率半导体器件的作用和面临的问题

1.4功率半导体器件的开发方向

1.5功率半导体器件的重要参数

1.6功率半导体器件的种类

1.7现代功率半导体器件的主角：MOSFET和IGBT

2.1硅功率半导体器件的研发趋势不减

2.2支撑硅基功率器件的最新技术

2.2.1基本元胞结构

2.2.2Si-MOSFET的进展

2.2.3Si-IGBT的进展

2.3IGBT模块封装技术的进展

2.4提升器件性能的研究方向

参考文献

3.1引言

3.2SiC材料的优点

3.3SiC-MOSFET还是SiC-IGBT

3.4SiC-MOSFET

3.4.1SiC-MOSFET的研究现状

3.4.2SiC-MOSFET市场化的困难

3.4.3晶体生长与晶圆加工工艺

3.4.4降低导通电阻和芯片成本

目录图解高可靠性SiC功率半导体器件与封装技术3.4.5更快的开关速度

3.4.6内置PIN二极管正向导通压降的退化

3.4.7内置肖特基势垒二极管（SBD）的SiC-MOSFET

3.5SiC-MOSFET的未来

3.5.1超结SiC-MOSFET

3.5.2FinFET结构

3.5.3SiC功率集成电路技术

参考文献

4.1引言

4.2安全工作区

4.3短路耐受能力

4.3.1当直流电压较高时

4.3.2当直流电压较低时

4.3.3内置SBD的SiC-MOSFET器件短路耐受能力分析及改进策略

4.3.4增加导热铜片后器件的短路耐受能力

4.4关断耐受能力

4.5非钳位感性负载开关（UIS）耐受能力

4.6SiC-MOSFET内置二极管的正向浪涌电流耐受能力

4.6.1正向浪涌电流耐受能力

4.6.2内置SBD的槽栅SiC-MOSFET器件正向浪涌电流耐受能力测试

4.6.3增加导热铜片后器件的正向浪涌电流耐受能力

参考文献

5.1引言

5.2关键技术要素

5.3SiC-MOSFET封装关键技术

5.3.1高强度焊接技术

5.3.2低电感技术

5.3.3耐高温技术

5.3.4高效散热技术

参考文献

前言/序言

从2020年开始的全球半导体芯片短缺，也就是所谓的“缺芯”，到了2023年似乎终于得到了一定的缓解。然而功率半导体器件供需不平衡的问题仍然严峻，其原因之一是在汽车电动化的进程中，为了力争实现二氧化碳的“零排放”，车规功率半导体器件的需求剧增。目前，硅基功率器件在功率半导体市场中仍然占据着压倒性优势。然而近年来，以碳化硅（SiC）为代表的新型功率器件产品崭露头角。近年随着汽车制造等行业的迅速复苏，市场需求日益旺盛，SiC功率半导体器件必将迎来新的机遇。本书通俗地介绍了功率半导体器件的基本情况，及其在能源高效利用方面的独特优势，着重讨论了其中最受瞩目的SiC-MOSFET器件，介绍了其发展现状、面临的挑战，以及解决这些挑战的技术。本书也是2019年9月出版的《车规功率半导体器件设计与应用》的续作，但更侧重于SiC-MOSFET的技术。因此，本书并不涉及MOSFET、IGBT、二极管等器件的结构、电气特性及制造工艺等内容。如果读者对这些内容感兴趣，建议参考《车规功率半导体器件设计与应用》一书。

本书第1章介绍了功率半导体器件的种类、结构，以及研发的方向和定位，还解释了电子电路中最常用的逆变器电路的工作原理，探讨了功率半导体器件在电子电路中的作用。接着，第2章具体介绍了当前主流的Si-MOSFET和Si-IGBT器件的现状，以及它们的产品和封装技术。第3章介绍了SiC功率半导体器件的结构、工作原理，以及主要的应用。这些内容对于了解SiC-MOSFET的技术来说是必不可少的，部分内容可能与《车规功率半导体器件设计与应用》一书中的内容有所重叠，敬请见谅。

第3~5章详细讨论了在未来具有巨大发展潜力的SiC-MOSFET器件，涵盖了发展现状、未来挑战和解决方案，以及封装技术。虽然SiC-MOSFET器件尚未商业化，但本书依然讨论了一些可能的研发思路。特别是第4章详细论述了SiC-MOSFET器件在可靠性方面非常关键的“耐受能力”指标，列举了分析结果。本章还解释了为何SiC-MOSFET器件比Si-IGBT器件更为可靠，并详细讨论了进一步提升可靠性的技术。

图解高可靠性SiC功率半导体器件与封装技术本书面向的读者包括大专、本科、研究生相关专业的师生，以及在相关行业工作的研发人员，力求让各领域和层次的读者都能充分理解“材料”“封装”“电路”“系统”等方面知识。特别是通过大量图示，以简明易懂的方式解释了SiC-MOSFET器件技术、器件失效机制、器件应用，以及相关背景技术等。希望本书能够为功率电子技术和功率半导体器件的发展做出贡献。

最后，感谢在本书出版过程中给予大力支持的科学信息出版株式会社编辑部的水田浩世先生，以及其他所有给予帮助的各位。