功率|曾正:SiC功率器件的封装测试与系统集成

SiC功率器件是电能变换的核心,是下一代电气装备的基础,在消费电子、智能电网、电气化交通、国防军工等领域,具有不可替代的作用。SiC功率器件的性能表征、封装测试和系统集成,具有重要的研究价值和应用前景。
经过四十多年的开发,基于Si 半导体材料的功率器件,各项性能已经接近物理极限。SiC 半导体材料具有更高的能隙、击穿场强、热导率等优异性能,为高压、高效、高温、高频的功率器件带来了崭新机遇,为高效、高功率密度、高可靠的功率变换器提供了技术可能。然而,SiC 功率器件突破了Si 功率器件的技术体系,在性能表征、封装集成、暂态测试和系统应用等方面,缺乏基础理论和关键技术支撑,面临新的严峻挑战。

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▲ 功率器件封装的发展趋势
在国家重点研发计划、国家自然科学基金、国家重点实验室和双一流学科等经费的支持下,我们研究团队从器件、封装、测试和应用的层面,系统研究了SiC 功率器件的封装集成与系统应用,在SiC 功率器件的电-热表征、封装优化设计、多物理场建模、多芯片并联均流、精确稳定测试和系统集成等方面,取得了较为丰硕的研究成果,积累了较为丰富的研究经验。《SiC功率器件的封装测试与系统集成》(曾正著. 北京 : 科学出版社, 2020.9)一书是作者过去六年研究工作的总结与凝练,系统介绍SiC 功率器件的建模、仿真和实验结果,期待能为从事宽禁带器件研发的科研人员和工程师提供参考。
全书内容共12 章。
▋ 第1 章 绪论
介绍功率器件的应用背景和技术需求,阐述功率器件的完整产业链,介绍功率器件的发展趋势,简述SiC 器件的电热性能和封装需求。

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▲ 功率器件的产业链
功率器件是电能变换的核心器件,是国际前沿研究领域与新兴战略方向。功率器件的完整产业链包括晶圆、芯片、封装和应用等多个环节,涉及材料、微电子、热物理、电气等多个学科。随着多学科交叉融合,功率器件的技术工艺日趋成熟,功率器件的电学性能和可靠性不断提升,成本不断降低,在各种严苛的应用领域,发挥着不可替代的作用。
▋ 第2 章 SiC 器件的基本特性
器件结构是器件性能的基础。围绕二极管和晶体管器件,本章介绍各种SiC 器件的基本结构,以及各自的优缺点。此外,围绕伏安特性、跨导特性和温敏特性,介绍SiC 器件的静态特性。以最常见的半桥电路为例,对比分析SiC 器件的动态特性。然后,探索SiC器件的参数分散性,及其对器件并联的影响。最后,介绍SiC 器件的寄生参数,及其测量方法。