氮化鎵功率晶體管 器件、電路與應(yīng)用（原書(shū)第3版）

譯者序
原書(shū)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(kāi)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(kāi)關(guān)拓?fù)?05
7.1引言105
7.2硬開(kāi)關(guān)損耗分析105
7.2.1GaN晶體管的硬開(kāi)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(kāi)關(guān)品質(zhì)因數(shù)123
7.3寄生電感對(duì)硬開(kāi)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(kāi)關(guān)變換器141
8.1引言141
8.2諧振與軟開(kāi)關(guān)技術(shù)141
8.2.1零電壓開(kāi)關(guān)和零電流開(kāi)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(kāi)關(guān)單元144
8.2.6軟開(kāi)關(guān)DC-DC變換器144
8.3諧振和軟開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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
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