Silicon RF Power Mosfets pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:World Scientific Pub Co Inc

作者:Baliga, B. Jayant

出品人:

页数:320

译者:

出版时间:2005-4

价格:$ 160.00

装帧:HRD

isbn号码:9789812561213

丛书系列:

图书标签:

science
RF功率器件
Silicon MOSFET
射频功率
功率电子
半导体
无线通信
微波电路
器件物理
电路设计
高频电路

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具体描述

The world-wide proliferation of cellular networks has revolutionized telecommunication systems. The transition from Analog to Digital RF technology enabled substantial increase in voice traffic using available spectrum, and subsequently the delivery of digitally based text messaging, graphics and even streaming video. The deployment of digital networks has required migration to multi-carrier RF power amplifiers with stringent demands on linearity and efficiency. This book describes the physics, design considerations and RF performance of silicon power Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistors (MOSFETs) that are at the heart of the power amplifiers. The recent invention and commercialization of RF power MOSFETs based on the super-linear mode of operation is described in this book for the first time. In addition to the analytical treatment of the physics, extensive description of transistor operation is provided by using the results of numerical simulations. Many novel power MOSFET structures are analyzed and their performance is compared with those of the laterally-diffused (LD) MOSFET that are currently used in 2G and 3G networks.

电子器件与功率管理领域的前沿探索：一部洞察未来电子系统的深度指南本册著作聚焦于半导体技术在当前及未来电子系统设计中的核心作用，尤其侧重于那些驱动高性能、高能效应用的关键技术。全书结构严谨，内容涵盖了从基础物理原理到尖端器件集成与系统优化的多层次探讨，旨在为电子工程师、系统架构师以及研究人员提供一套全面而深入的知识体系。本书的核心叙事线索，围绕着如何通过精妙的半导体材料科学和结构设计，实现对电能的精准控制、高效转换以及对复杂信号的快速处理。我们不再局限于对单一器件特性的描述，而是深入剖析了这些器件在真实工作环境下的动态表现、可靠性挑战以及如何通过系统级优化来释放其全部潜力。第一部分：基础材料科学与器件物理的深度解析本部分奠定了理解现代功率和射频电子学的基础。我们首先对构成当代电子学核心的几种关键半导体材料——包括高性能硅基材料的极限，以及新兴宽禁带（WBG）材料如碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）的结构特性和潜在优势——进行了详尽的比较分析。晶体结构与载流子迁移率：深入探讨了不同晶体结构对电子和空穴迁移率的影响，解析了这些微观参数如何直接决定了器件的开关速度和导通损耗。我们详细考察了 SiC 的高临界电场强度和 GaN 的高电子饱和速度是如何在理论上超越传统硅基技术的。界面工程与钝化技术：现代功率器件的性能瓶颈往往出现在半导体与绝缘层（如二氧化硅或氮化物）的界面。本章将系统介绍先进的界面处理技术，包括原子层沉积（ALD）和高质量氧化物生长，这些技术对于降低栅氧电容、提高栅极击穿电压和提升器件的长期可靠性至关重要。热力学行为与热管理基础：任何高功率密度电子系统都面临散热的挑战。本部分引入了先进的热力学模型，用于预测器件在不同工作负载下的温度分布。我们探讨了导热封装材料的选择，以及如何通过微结构设计（如散热鳍片和热过孔）来有效管理局部热点，确保器件在高频、大电流应用中的稳定性。第二部分：面向特定应用的先进功率转换拓扑本书的重点之一是连接器件的物理特性与实际的系统应用。本部分详细介绍了用于解决当前能源效率和功率密度的挑战的先进拓扑结构。高频开关模式电源设计：我们探讨了如何利用高频特性来减小无源元件的尺寸，并分析了 LLC 谐振转换器、有源钳位 ZVS/ZCS 拓扑在服务器电源、电动汽车充电桩中的最新应用进展。书中详尽对比了这些拓扑在瞬态响应、电磁兼容性（EMC）和整体效率上的表现差异。先进的逆变器架构：针对电机驱动和可再生能源并网，本章着重讨论了三电平、五电平 NPC（中点箝位）逆变器以及基于中点箝位T型（T-type）拓扑的优势与局限性。特别关注了分立元件和集成模块化多电平变流器（MMC）的控制策略优化，以最小化共模噪声和输出电压谐波。面向恶劣环境的保护电路设计：现代电子系统越来越需要在高电压、高温度或高辐射环境下工作。本部分深入研究了过压保护（OVP）、欠压锁定（UVLO）以及短路保护（SCP）电路的快速响应机制，强调了在设计中集成自适应阈值和预测性故障检测的重要性。第三部分：高频与射频前端的性能瓶颈突破本章将目光投向了通信、雷达以及微波加热等对信号完整性要求极高的领域。这里的核心挑战在于如何在极高的频率下保持高增益、高线性度和优异的功率效率。非线性失真与线性化技术：在射频功率放大器设计中，功率附加效率（PAE）与信号的线性度（如EVM）之间存在固有的权衡。本部分系统性地介绍了先进的数字预失真（DPD）技术，包括基于模型的辨识算法和基于反馈的实时校正架构，以实现在高输出功率下满足严格的频谱掩蔽要求。宽带匹配网络的设计与优化：随着通信带宽的扩展，实现宽带、低损耗的输入/输出匹配网络变得至关重要。本书介绍了分布元件（如线宽、间距的优化）和集总元件（如高Q值电容和电感）在高带宽放大器中的应用策略，特别是针对多频带操作的切换匹配技术。噪声分析与低相位噪声振荡器：对于接收机前端和本地振荡器而言，低噪声和低相位噪声是关键指标。本章详细分析了器件内部的闪烁噪声（1/f noise）和热噪声来源，并探讨了如何通过优化晶体管偏置点和采用特殊反馈结构来设计出具有优异相位噪声性能的压控振荡器（VCO）。第四部分：封装、集成与系统级可靠性先进的半导体器件性能的发挥，最终依赖于其与外部电路的连接方式和整体系统的散热设计。先进封装技术对电气性能的影响：本部分剖析了从传统的引线键合到先进的倒装芯片（Flip-Chip）和系统级封装（SiP）对器件寄生参数（电感和电容）的剧烈影响。我们展示了如何通过电磁场仿真来精确建模封装内的电感路径，并提出优化封装几何形状以降低高频损耗的实用方法。可靠性加速测试与寿命预测模型：讨论了在不同应力条件下（如温度循环、偏置应力）器件失效的机制，包括疲劳、空穴陷阱效应和电迁移。本书提供了基于物理模型和大数据分析的寿命预测框架，帮助设计者建立更为稳健的产品生命周期保证。系统级热-电-机械耦合分析：这是一个跨学科的分析领域。我们展示了如何使用有限元分析（FEA）工具来模拟芯片、封装基板和散热器之间的热膨胀差异，预测机械应力如何导致焊点开裂或器件内部应力集中，从而指导结构设计以提高长期可靠性。本书致力于提供一个面向工程实践的、前瞻性的视角，指导读者驾驭下一代电子系统对高性能、高密度功率和高频信号处理日益增长的需求。它不仅仅是一本器件手册，更是一部关于如何将前沿半导体物理转化为可信赖、高效率商业产品的综合性参考。