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目录 1

第一章 电力半导体器件的物理基础 1

第一节 金属、绝缘体与半导体 1

一、原子结构及其稳定性 1

二、晶体中电子的共有化运动——能带的形成 3

三、绝缘体、金属和半导体的导电能力 4

第二节 半导体的导电机构 6

一、半导体中的载流子——电子和空穴 6

二、本征半导体和掺杂半导体的载流子来源 6

三、费米能级和热平衡载流子浓度 9

四、载流子的漂移运动和迁移率 11

五、电导率或电阻率 14

第三节 非平衡条件下的半导体 15

一、大注入和小注入的概念 15

二、载流子的产生和复合 16

三、复合中心的复合 17

四、表征非平衡条件下半导体特性的三个物理量——寿命、扩散长度和表面复合速度 18

第四节 PN结原理 21

一、平衡PN结 21

二、正偏PN结 24

三、反偏PN结 27

一、PN结的击穿 32

第五节 PN结的几个重要特性 32

二、PN结表面电特性 35

三、PN结耐压的温度特性 37

第六节 金属半导体接触 38

一、肖特基势垒 38

二、有外加偏压时势垒的变化 40

三、一种载流子输运电荷 41

参考文献 41

第二章 整流管 43

第一节 硅整流管 43

一、大功率硅整流管的结构 43

三、大功率整流管设计制造和应用的困难 44

二、大功率硅整流管的主要电参数 44

第二节 快速整流管 45

一、反向恢复时间 45

二、快速整流管高频应用原理 45

三、快速整流管的电参数 46

第三节 肖特基整流管 47

一、肖特基势垒的伏安特性 47

二、肖特基整流管的结构及其电参数的特色 48

参考文献 51

三、展望 52

二、应用领域的扩展 52

一、国内外生产水平 52

第一节 大功率晶体管概述 52

第三章 大功率晶体管 52

第二节 功率晶体管工作原理 56

一、晶体管内电流传输情形 56

二、晶体管的饱和态与截止态 57

三、大电流条件下发生的效应 58

第三节 功率晶体管的静态参数 60

一、直流参数 60

二、极限参数 64

一、开关过程简介 67

第四节 晶体管的开关特性 67

二、影响开关时间的因素 69

三、实际测量时确定开关时间的标准 74

四、功率晶体管的开关特性参数 74

第五节 二次击穿和安全工作区 75

一、二次击穿特性 75

二、安全工作区 76

三、研究实例 77

第六节 功率晶体管的结构特点 77

第七节 功率晶体管的应用特点 79

一、应用特点 79

二、举例说明 80

参考文献 82

第四章 普通晶闸管 83

第一节 引言 83

第二节 晶闸管的耐压能力 85

一、PNPN结构的反向转折电压 85

二、PNPN结构的正向转折电压 89

三、提高VBF的方法 91

第三节 晶闸管的控制特性 92

一、IG≠0时的特性曲线方程 92

二、IG对阻断特性曲线段及转折电压的影响 94

三、IG对关断点的影响 97

四、IG对维持电流的影响 98

五、具有短路发射结晶闸管的控制特性 100

第四节 晶闸管的通态特性 104

一、晶闸管通态的特征 104

二、通态伏安特性 105

第五节 晶闸管导通的动态过程 116

一、引言 116

二、晶闸管导通时的电流电压变化 116

三、延迟及上升阶段 117

四、扩展阶段 124

第六节 晶闸管的di/dt耐量 126

一、晶闸管承受电流上升率（di/dt）的能力 126

二、强触发电流法 128

四、横向场阴极 129

三、放大门极法 129

五、再生门极结构 130

第七节 电压上升率（dv/dt）耐量 131

第八节 晶闸管的关断过程 132

一、概述 132

二、晶闸管关断的物理过程 133

第九节 晶闸管的功率损耗 137

一、通态损耗PF 138

二、正、反向阻断损耗PD 140

三、开通损耗Po？ 140

第十节 普通晶闸管的主要参数 142

一、普通晶闸管的电压定额 142

五、门极损耗PG 142

四、关断损耗PRc 142

二、普通晶闸管的电流定额 143

三、晶闸管的门极定额 144

四、动态参数和结温 145

参考文献 145

第五章 高频晶闸管 146

第一节 概述 146

第二节 晶闸管中的损耗与频率的关系 147

第三节 高频晶闸管的特点 150

第四节 高频晶闸管的性能指标 154

第五节 选用高频晶闸管的注意事项 155

第六节 高频晶闸管典型应用线路 164

参考文献 170

第六章 双向晶闸管 171

第一节 概述 171

第二节 双向晶闸管触发原理 173

一、Ⅰ+触发 173

二、I-触发 174

三、Ⅲ-触发 175

四、Ⅲ+触发 175

第三节 双向晶闸管的特性及主要参数 176

一、额定电流IT 177

三、换向特性 178

二、浪涌电流ITSM 178

第四节 双向晶闸管应用的基本工作方式和常用电路 180

一、静态开关 180

二、相位控制（交流调压器） 183

三、零压开关（调功器） 187

四、固体继电器和固体接触器 190

五、附录双向触发二极管（DIAC） 191

第七章 逆导晶闸管 195

第一节 逆导晶闸管的发展概况及主要类型 195

第二节 逆导晶闸管换流特性分析、结构特点和电气性能特点 201

一、逆导晶闸管的换流特性分析 201

二、逆导晶闸管的结构特点 206

三、逆导晶闸管的电性能特点 210

第三节 主要特性参数及若干动态参数的测试特点 213

一、主要特性参数的说明 216

二、若干动态参数的测试特点 217

第四节 逆导晶闸管的典型应用及其使用特点 231

一、典型应用电路 231

二、逆导晶闸管的应用特点 235

参考文献 239

第八章 可关断晶闸管 241

第一节 概述 241

第二节 基本原理 243

第三节 基本参数 249

第四节 门极控制 256

第五节 阳极控制 270

第六节 可关断晶闸管的典型应用 283

第九章 散热器 289

第一节 概述 289

第二节 冷却方式的类型、选用和维护知识 290

一、自冷散热器 291

二、风冷散热器 294

三、水冷散热器 296

四、油冷散热器 298

五、沸腾冷却散热器 299

一、热阻 303

第三节 散热器的选配计算 303

二、耗散功率（平均值） 306

三、瞬态热阻抗的计算关系和应用实例 308

第四节 散热器安装工艺要求 319

一、压合接触表面的要求 319

二、螺栓式器件与散热器组装的注意事项 319

三、平板器件与散热器组装的注意事项 320

四、组合器件中的组装注意事项 322

五、附录——露点温度的确定 322

参考文献 325

第二节 门极电流对晶闸管Ⅴ-Ⅰ特性的影响 327

第一节 概述 327

第十章 晶闸管门极触发特性 327

第三节 晶闸管门极－阴极间的Ⅴ-Ⅰ特性 328

第四节 各种因素对晶闸管触发特性的影响 330

一、温度 330

二、门极－阴极间外接电阻 331

三、门极－阴极间外接电容 331

四、门极－阴极间接电感 331

五、门极正偏压 331

六、门极负偏压 332

第五节 门极直流触发和脉冲触发特性 332

第六节 基本的触发器件和电路 333