高效功率器件驅(qū)動與保護(hù)電路設(shè)計及應(yīng)用實例

前言

　　半導(dǎo)體功率器件在現(xiàn)代電力電子技術(shù)中占據(jù)著重要的地位，它正向高頻化、大功率化、智能化和模塊化方向發(fā)展，其中在模塊化應(yīng)用領(lǐng)域的研究更為廣泛和深入。自從將模塊原理引入電力電子技術(shù)領(lǐng)域以來，已開發(fā)和生產(chǎn)出多種內(nèi)部電路連接形式不同的電力半導(dǎo)體模塊，諸如雙向晶閘管、MOSFET、IGBT和智能功率模塊等，使得半導(dǎo)體功率器件模塊化技術(shù)得以更快地發(fā)展?！　?0世紀(jì)80年代，以MOS結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代高效半導(dǎo)體器件的研發(fā)成功，奠定了半導(dǎo)體功率器件在現(xiàn)代電力電子技術(shù)中的地位。MOSFET和IGBT器件采用電壓型驅(qū)動方式，具有驅(qū)動功率小、開關(guān)速度快、飽和壓降低以及可耐高電壓、大電流等一系列應(yīng)用上的優(yōu)點，并可用集成電路實現(xiàn)驅(qū)動和控制，進(jìn)而發(fā)展到集成MOSFET和IGBT芯片，快速二極管芯片，控制和驅(qū)動電路，過壓、過流、過熱和欠壓保護(hù)電路，鉗位電路以及自診斷電路等在同一絕緣外殼內(nèi)的智能功率模塊（Intelligent Power Module，IPM）。這為電力電子電源的高頻化、小型化、高可靠性和高性能奠定了器件基礎(chǔ)?！　∧壳?，半導(dǎo)體功率器件應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)成為新世紀(jì)應(yīng)用最廣泛和最受關(guān)注的技術(shù)之一，隨著新型半導(dǎo)體功率器件開發(fā)和應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，它己成為一個涉及領(lǐng)域廣闊的學(xué)科，可以說凡是涉及電能應(yīng)用的場合便有其用武之地。時至今日，它不僅已發(fā)展成為高科技的一個分支，而且還是許多高科技的支撐?！　榇?，本書結(jié)合國內(nèi)外電力電子器件的發(fā)展方向，在簡要介紹MOSFET和IGBT結(jié)構(gòu)與特性的基礎(chǔ)上，重點闡述了高效半導(dǎo)體功率器件的驅(qū)動、保護(hù)電路的設(shè)計及應(yīng)用實例。本書盡量做到有針對性和實用性，力求做到通俗易懂和結(jié)合實際，使得從事半導(dǎo)體功率器件開發(fā)、設(shè)計和應(yīng)用的人員從中獲益。讀者可以以此為“橋梁”，系統(tǒng)地了解和掌握MOSFET和IGBT的最新應(yīng)用技術(shù)?！　⒓颖緯帉懝ぷ鞯挠兄苤久?、紀(jì)愛華、周紀(jì)海、劉建秀、顧發(fā)娥、紀(jì)達(dá)安、劉淑芬、紀(jì)和平等。本書寫作過程中，在資料收集和技術(shù)信息交流上都得到了國內(nèi)外專業(yè)學(xué)者和半導(dǎo)體功率器件制造商的大力支持，在此表示衷心的感謝?！　∮捎跁r間倉促，作者水平有限，書中難免有不足之處，敬請讀者批評指正。

內(nèi)容概要

本書結(jié)合國內(nèi)外高效功率器件（以MOSFET和IGBT為主）的發(fā)展和最新應(yīng)用技術(shù)，系統(tǒng)地講解了半導(dǎo)體功率器件基礎(chǔ)知識、高效功率器件驅(qū)動與保護(hù)電路、高效功率器件集成驅(qū)動電路、現(xiàn)代功率器件模塊化技術(shù)、功率器件應(yīng)用設(shè)計實例等內(nèi)容。    本書內(nèi)容新穎實用，文字通俗易懂，具有較高的實用價值，可供電信、信息、航天、軍事、工控、電氣傳動及家電等領(lǐng)域從事功率器件應(yīng)用設(shè)計的工程技術(shù)人員閱讀，也可供高等院校相關(guān)專業(yè)的師生參考。

書籍目錄

第1章  半導(dǎo)體功率器件基礎(chǔ)知識  1.1　半導(dǎo)體功率器件    1.1.1　功率半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展    1.1.2　功率半導(dǎo)體器件的發(fā)展趨勢　1.2　功率MOSFET    1.2.1  功率MOSFET的結(jié)構(gòu)與工作原理    1.2.2　功率MOSFET的發(fā)展與研發(fā)　1.3  IGBT    1.3.1  IGBT的結(jié)構(gòu)與工作原理    1.3.2  IGBT的基本特性    1.3.3  IGBT的鎖定效應(yīng)和安全工作區(qū)    1.3.4  IGBT的主要參數(shù)    1.3.5  IGBT的技術(shù)發(fā)展趨勢第2章  高效功率器件驅(qū)動與保護(hù)電路  2.1　功率MOSFET的驅(qū)動與保護(hù)技術(shù)    2.1.1　功率MOSFET的驅(qū)動技術(shù)    2.1.2　功率MOSFET的保護(hù)技術(shù)  2.2　IGBT的驅(qū)動技術(shù)    2.2.1  IGBT柵極驅(qū)動    2.2.2  IGBT驅(qū)動電路　2.3　IGBT的保護(hù)技術(shù)    2.3.1　IGBT的過壓保護(hù)    2.3.2  IGBT的過流保護(hù)    2.3.3  IGBT的短路保護(hù)    2.3.4　IGBT的過流保護(hù)方案設(shè)計    2.3.5　具有快速短路保護(hù)的中頻電源第3章  高效功率器件集成驅(qū)動電路　3.1　MOSFET集成驅(qū)動器    3.1.1  FA5310/FA5311集成驅(qū)動器    3.1.2  STSR3同步整流驅(qū)動器    3.1.3  TEAl504電流模式的PWM驅(qū)動器    3.1.4  UCl864電流型驅(qū)動器    3.1.5  UC3825 PWM驅(qū)動器    3.1.6  UC3842電流型驅(qū)動器    3.1.7  UC3843集成驅(qū)動器    3.1.8  UC3846電流型驅(qū)動器    3.1.9  UCC39421/UCC39422多模高頻型驅(qū)動器    3.1.10  UCC3960初級啟動型驅(qū)動器    3.1.11  HL601A厚膜集成電路    3.1.12  TLP250集成驅(qū)動器　3.2  IGBT集成驅(qū)動器    3.2.1  M57957L/M57958L系列IGBT集成驅(qū)動器    3.2.2  IGBT模塊專用驅(qū)動器M57962L    3.2.3  IGBT驅(qū)動模塊M57962AL    3.2.4  SCALE系列集成驅(qū)動器    3.2.5  EXB系列集成驅(qū)動器    3.2.6  IGD系列IGBT智能柵極驅(qū)動模塊    3.2.7  TX—KAl01系列驅(qū)動器    3.2.8  TX—KBl02系列驅(qū)動器    3.2.9  TX.KC102系列驅(qū)動器    3.2.10  TX.KD系列驅(qū)動器第4章  現(xiàn)代功率器件模塊化技術(shù)　4.1　功率模塊    4.1.1　功率模塊的構(gòu)造    4.1.2　功率模塊的性能    4.1.3　IGBT模塊新技術(shù)    4.1.4　IGBT模塊的最新發(fā)展  4.2　新型IGBT模塊    4.2.1  IR系列IGBT模塊    4.2.2  高壓IGBT模塊    4.2.3　新一代的IGBT模塊    4.2.4　集成IGBT變頻器模塊  4.3　智能功率模塊    4.3.1　IPM的特點與分類　　……第5章　功率器件應(yīng)用設(shè)計實例參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第4章　現(xiàn)代功率器件模塊化技術(shù)　　4.1　功率模塊　　4.1.1　功率模塊的構(gòu)造　　1.功率器件的模塊化　　所謂模塊就是把兩個或兩個以上的電力半導(dǎo)體芯片按一定電路連接在一起，并與輔助電路共同封裝在一個絕緣的樹脂外殼內(nèi)而制成。自20世紀(jì)70年代Semikron公司把模塊原理引入電力電子技術(shù)領(lǐng)域以來，由于模塊外形尺寸和安裝尺寸的標(biāo)準(zhǔn)化以及芯片間的連線已在模塊內(nèi)部連成，因而它與同容量的分立器件相比，具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、外接線簡單、互換性好、便于維修和安裝、結(jié)構(gòu)重復(fù)性好、裝置的機(jī)械設(shè)計可簡化、總價格（包括散熱器）比分立器件低等優(yōu)點。又因模塊化是使電力電子裝置的效率、重量、體積、可靠性、價格等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)更進(jìn)一步改善和提高的重要措施，所以，一開始就受到世界各國電力半導(dǎo)體器件公司的高度重視，這些公司投入大量的人力和財力，開發(fā)研制出各種內(nèi)部連接形式的電力半導(dǎo)體模塊，如晶閘管、整流二極管、雙向晶閘管、逆導(dǎo)晶閘管、光控晶閘管、可關(guān)斷晶閘管、功率晶體管GTR、MOS可控晶閘管MCT、功率MOSFET以及IGBT等，使模塊技術(shù)得以蓬勃發(fā)展?！　∧壳?，功率器件的封裝形式主要有塑封單管和底板與各主電極相互絕緣的模塊形式，大功率器件也有平板壓接形式。由于模塊封裝形式對設(shè)計散熱器極為方便，因此，被各大器件生產(chǎn)公司廣泛采用。由于功率器件生產(chǎn)工藝復(fù)雜，在制造過程中要做十幾次精細(xì)的光刻和套刻，并經(jīng)相應(yīng)次數(shù)的高溫加工，因此要制造大面積即大電流的單片功率器件，其成品率將大大降低。由于IGBT的MOS特性，其更易并聯(lián)，所以模塊封裝形式更適于制造大電流IGBT。

編輯推薦

　　1.適用面廣。本書通過典型實例介紹了這兩種高效功率器件的應(yīng)用技術(shù)，適合各類電子電路設(shè)計人員和電力電子技術(shù)人員閱讀?！　?．實例豐富，可操作性強(qiáng)，設(shè)計人員可以直接或稍加改動后用于自己的設(shè)計中?！　?．內(nèi)容新穎。本書所介紹的設(shè)計方法和芯片都是最近幾年比較流行的。

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