功率半导体器件:封装、测试和可靠性电子书

内容简介

前言

第1章 功率半导体器件

1.1 器件的应用和发展

1.2 材料特性分析

1.2.1 硅材料

1.2.2 碳化硅材料

1.2.3 氮化镓材料

1.2.4 砷化镓材料

1.2.5 其他半导体材料

1.3 功率半导体器件分类

1.4 器件工作原理

1.4.1 PiN二极管

1.4.2 MOS器件

1.4.3 IGBT器件

1.4.4 GaN器件

1.4.5 GaAs二极管

1.5 半导体仿真分析

1.5.1 TCAD仿真概述

1.5.2 仿真结构

1.5.3 物理模型

1.5.4 准静态扫描

1.5.5 瞬态扫描

1.6 晶圆级测试

1.7 小结

参考文献

第2章 功率器件的封装

2.1 封装的目的和意义

2.2 分立式封装

2.2.1 分立式封装的特点

2.2.2 分立式封装的材料

2.2.3 分立式封装的工艺

2.2.4 分立式封装的设备

2.3 模块式封装

2.3.1 模块式封装的特点

2.3.2 模块式封装的材料

2.3.3 模块式封装的工艺

2.3.4 模块式封装的设备

2.4 压接型封装

2.4.1 压接型封装的特点

2.4.2 压接型封装的材料

2.4.3 压接型封装的工艺

2.4.4 压接型封装的设备

2.5 器件数据表的解读

2.5.1 稳态额定值

2.5.2 静态参数

2.5.3 动态参数

2.5.4 热学参数解读

2.5.5 极限能力参数解读

2.6 栅极驱动技术

2.6.1 栅极驱动的必要性及难点

2.6.2 栅极驱动的保护功能

2.7 器件封装的仿真分析

2.7.1 电流均衡仿真技术

2.7.2 结温及分布仿真技术

2.7.3 热应力仿真技术

2.8 小结

参考文献

第3章 器件特性测试

3.1 器件静态参数测试

3.1.1 测试标准分析

3.1.2 测试技术和设备

3.1.3 正向压降测试

3.1.4 栅极漏电流测试

3.1.5 集射极阻断特性测试

3.1.6 阈值电压测试

3.2 器件动态参数测试

3.2.1 测试标准分析

3.2.2 测试技术和设备

3.2.3 测试参数分析

3.2.4 测试难点分析

3.3 器件热学参数测试

3.3.1 热阻的定义

3.3.2 热阻测试标准和方法

3.3.3 热电偶法

3.3.4 瞬态双界面法

3.3.5 结构函数法

3.4 小结

参考文献

第4章 器件结温测量

4.1 结温的定义

4.2 结温测量方法

4.2.1 物理接触法

4.2.2 光学测量法

4.2.3 温敏电参数法

4.2.4 其他方法

4.3 基于通态特性的测试方法

4.3.1 大电流饱和压降法

4.3.2 小电流饱和压降法

4.3.3 阈值电压法

4.4 基于动态特性的测试方法

4.4.1 时间测量

4.4.2 斜率测量

4.5 基于封装特性的测试方法

4.5.1 寄生电感

4.5.2 栅极内部电阻

4.6 结温分布测量

4.6.1 多芯片并联结温分布

4.6.2 单芯片温度分布

4.7 小结

参考文献

第5章 器件极限能力测试

5.1 极限能力的定义

5.1.1 反偏安全工作区（RBSOA）

5.1.2 短路安全工作区（SCSOA）

5.1.3 正偏安全工作区（FBSOA）

5.2 短路能力测试

5.2.1 短路测试标准

5.2.2 短路特性介绍

5.2.3 短路测试原理

5.2.4 短路测试设备

5.2.5 短路保护技术

5.2.6 短路对封装的影响

5.2.7 短路能力提升技术

5.3 极限关断能力测试

5.3.1 极限关断能力的定义

5.3.2 极限关断能力表征

5.3.3 IGBT极限关断能力提升

5.4 浪涌能力测试

5.4.1 浪涌能力测试标准

5.4.2 浪涌能力测试技术和设备

5.4.3 外置反并联二极管浪涌能力

5.4.4 SiC MOSFET体二极管浪涌能力

5.4.5 浪涌能力提升技术

5.5 小结

参考文献

第6章 环境可靠性测试

6.1 可靠性测试理论

6.2 环境可靠性测试分类

6.3 机械振动

6.3.1 测试技术

6.3.2 测试设备

6.3.3 失效机理

6.4 机械冲击

6.4.1 测试技术

6.4.2 测试设备

6.4.3 失效机理

6.5 温度冲击

6.5.1 测试技术

6.5.2 测试设备

6.5.3 失效机理

6.6 高低温存储

6.6.1 测试技术

6.6.2 测试设备

6.6.3 失效机理

6.7 小结

参考文献

第7章 电应力可靠性测试

7.1 寿命可靠性测试分类

7.2 测试技术和设备

7.3 高温栅偏测试

7.3.1 测试原理和方法

7.3.2 失效机理和判定

7.3.3 可靠性提升技术

7.4 高温反偏测试

7.4.1 测试原理和方法

7.4.2 失效机理和判定

7.4.3 可靠性提升技术

7.5 高温高湿反偏测试

7.5.1 测试原理和方法

7.5.2 失效机理和判定

7.5.3 可靠性提升技术

7.6 仿真分析技术

7.6.1 环境温度的仿真

7.6.2 偏置电压的仿真

7.6.3 环境湿度的仿真

7.7 未来发展方向

参考文献

第8章 功率循环测试

8.1 测试标准和技术

8.1.1 IEC标准

8.1.2 MIL标准

8.1.3 JESD标准

8.1.4 AQG 324

8.2 测试方法分类

8.2.1 DC功率循环

8.2.2 带开关损耗的DC功率循环

8.2.3 PWM（AC）功率循环

8.2.4 对比分析

8.3 失效形式和机理分析

8.3.1 键合线失效

8.3.2 焊料失效

8.3.3 表面铝层金属化

8.3.4 其他失效

8.3.5 数值分析

8.4 功率循环测试方法

8.4.1 测试技术

8.4.2 测试方法

8.4.3 测试设备

8.5 寿命模型分析

8.5.1 经验寿命模型

8.5.2 物理寿命模型

8.5.3 关键参数影响机理

8.5.4 寿命预测技术

8.6 数理统计理论

8.6.1 样本选择原则

8.6.2 可靠性数理统计

8.7 有限元仿真技术

8.7.1 仿真模型的校准技术

8.7.2 纯热仿真技术

8.7.3 电热耦合仿真技术

8.7.4 电热力耦合仿真技术

8.7.5 疲劳和寿命仿真技术

8.8 宽禁带器件功率循环测试

8.8.1 SiC MOSFET功率循环测试

8.8.2 GaN HEMT功率循环测试

8.9 小结

参考文献

第9章 宇宙射线失效

9.1 宇宙射线失效定义

9.1.1 宇宙射线来源

9.1.2 宇宙射线失效验证

9.1.3 宇宙射线失效形式

9.2 宇宙射线失效机理

9.2.1 宇宙射线失效模型

9.2.2 器件的基本设计规则

9.2.3 失效率模型

9.3 不同器件的失效特点

9.3.1 Si MOSFET

9.3.2 SiC MOSFET

9.3.3 IGBT

9.4 抗宇宙射线提升技术

9.5 小结

参考文献

第10章 未来发展趋势