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内容大纲
本书讲述了功率半导体器件的基本原理，涵盖Si器件、SiC器件，GaN器件以及GaAs器件等；综合分析和呈现了不同类型器件的封装形式、工艺流程、材料参数、器件特性和技术难点等；将功率器件测试分为特性测试、极限能力测试、高温可靠性测试、电应力可靠性测试和寿命测试等，并详细介绍了测试标准、方法和原理，同步分析了测试设备和数据等；重点从测试标准、方法、理论和实际应用各方面，详细介绍了高温可靠性测试和封装可靠性测试及其难点。本书结合企业实际需求，贴近工业实践，知识内容新颖，可为工业界以及高校提供前沿数据，为高校培养专业人才奠定基础。
本书可作为功率半导体领域研究人员、企业技术人员的参考书，也可作为电力电子、微电子等相关专业高年级本科生和研究生教材。 -
作者介绍
邓二平，工学博士，合肥工业大学教授，安徽省海外高层次人才，中国能源学会专家委员。主要研究方向为功率器件的封装、热设计管理、可靠性评估技术、失效机理、在线状态监测和寿命评估等。 长期从事功率半导体器件的封装及可靠性研究，包括压接型IGBT器件的封装设计、可靠性测试方法、测试技术和测试设备的开发等。近5年以第一或通讯作者累计发表高水平论文100余篇，其中SCI/EI检索论文70余篇；承担各类企业合作项目20余项，国家级项目3项，等等。 -
目录
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
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
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