双色图文详解二极管及应用电路 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:胡斌

出品人:

页数:182

译者:

出版时间:2009-7

价格:29.00元

装帧:

isbn号码:9787115208668

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图书简介：功率半导体器件与系统设计 主题聚焦： 本书旨在全面深入地探讨现代电力电子系统中至关重要的功率半导体器件，从其基本物理原理出发，逐步深入到器件的选型、优化设计、热管理、以及在复杂系统中的集成应用。本书不仅关注器件的静态特性，更侧重于其在动态工作条件下的性能表现、可靠性挑战以及前沿技术发展趋势。 --- 第一部分：功率半导体器件基础与物理机制 第1章：半导体基础与能带理论回顾 本章首先对半导体材料的电学特性进行系统回顾，包括载流子输运机制、掺杂过程对材料导电性的影响。随后，深入探讨晶体结构、晶格振动以及能带理论在理解PN结、肖特基结等基本结构特性中的关键作用。重点分析材料带隙对器件工作温度和耐压能力的影响。 第2章：功率器件的物理结构与工作原理 本章详细剖析主流功率半导体器件的内部结构。首先介绍经典的双极型晶体管（BJT）在高功率下的局限性。随后，集中讨论功率金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的导通机制、阈值电压控制、以及导通电阻（$R_{DS(on)}$）与击穿电压之间的权衡关系。接着，详细解析绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的混合导通模式，阐明其在高压、大电流应用中的优势，包括“二次击穿”现象的物理根源。 第3章：先进功率器件的崛起 本章聚焦于下一代功率半导体技术。深入介绍碳化硅（SiC）MOSFET和肖特基二极管（SBD）的材料特性优势，包括其极高的临界电场强度、更低的开关损耗，以及在高温环境下的稳定性。探讨氮化镓（GaN）在高频、高密度功率集成中的应用潜力，特别是其对快速开关特性的贡献。对比Si、SiC、GaN在器件性能图谱（如$R_{DS(on)} imes$ 面积、开关频率）上的差异。 第4章：器件的非理想特性与寄生效应 本章着眼于真实器件中的损耗和限制因素。详细分析开关过程中的动态损耗（导通损耗、关断损耗、栅极驱动损耗），并建立精确的损耗模型。讨论寄生电容、寄生电感对高频开关性能的影响，特别是在快速上升沿和下降沿中产生的电压和电流尖峰问题。解析器件的瞬态热阻抗模型及其在周期性工作下的热响应预测。 --- 第二部分：器件的封装、驱动与热管理 第5章：功率模块化封装技术 本章从工程实施角度，探讨功率半导体器件的封装技术。介绍TO-220、TO-247等传统封装与先进的扁平封装（如D2Pak, LFPAK）的结构特点。深入分析模块化封装（如半桥模块、全桥模块）中的引线键合、烧结技术、以及内部互连的电感优化。重点讨论封装材料的热膨胀系数不匹配对长期可靠性的影响。 第6章：栅极驱动电路的设计与优化 高质量的驱动信号是保证功率器件性能的关键。本章系统阐述MOSFET和IGBT的栅极驱动需求，包括电压摆幅、峰值电流能力和上升时间要求。详细设计高效率、低延迟的隔离式驱动电路，并讨论如何通过驱动电阻（$R_G$）的优化来平衡开关速度与过冲/振荡问题。针对SiC和GaN器件，分析其对驱动电路的苛刻要求，例如负偏压的应用和共模噪声抑制。 第7章：功率器件的热管理工程 热量是功率半导体器件寿命的首要杀手。本章将热分析提升到系统层面。介绍热阻的概念（结壳热阻、封装热阻、散热器热阻），并讲解如何利用瞬态热阻抗曲线（$Z_{th(t)}$）进行准确的温度估算。详细探讨散热器的设计原则，包括自然冷却、强制风冷、以及更先进的液冷方案在不同功率密度下的适用性。讨论热界面材料（TIMs）的选择与应用。 --- 第三部分：系统级应用与可靠性分析 第8章：电流和电压的精确监测与保护 在实际应用中，对器件的实时状态监测至关重要。本章讲解电流传感技术，包括基于霍尔效应、分流器（Shunt）和集成电流感应（如DMOSFET内置传感器）的优缺点。深入讨论过流保护（OCP）和过压保护（OVP）的硬件实现逻辑，特别是如何利用快速响应的关断机制（如Desaturation检测）来保护IGBT和MOSFET免受灾难性故障。 第9章：功率电子系统的电磁兼容性（EMC） 大功率开关过程产生的高频电流和电压变化是电磁干扰的主要来源。本章阐述功率电路的EMC设计原则。重点分析导线电感、回路面积对辐射发射（RE）和传导发射（CE）的影响。介绍屏蔽技术、PCB布局布线规则（包括去耦电容的放置策略），以及吸收/钳位元件在抑制开关噪声中的作用。 第10章：故障模式与器件可靠性评估 本章聚焦于功率系统的长期可靠性工程。分类讨论器件的主要故障模式，包括过温失效、电气过载失效（如雪崩或过压）、机械疲劳失效（如热循环导致的键合线断裂）以及软击穿。介绍加速寿命试验（ALT）的设计方法，特别是如何基于统计学原理（如Weibull分布）来预测器件的平均无故障时间（MTTF）。 第11章：功率变换器拓扑与器件选型实例 本章将理论知识应用于实际系统设计。分析主流DC/DC变换器（如LLC谐振变换器、有源钳位整流器）和逆变器拓扑（如三电平、中点钳位）对器件动态性能的具体要求。提供一套系统的器件选型流程：根据目标功率密度、工作频率、效率要求和成本约束，选择最适合的Si、SiC或GaN器件，并验证其在特定拓扑下的可行性。 --- 目标读者： 本书面向电子工程、电力电子、自动化控制等领域的工程师、研发人员、高校研究生及高年级本科生。读者应具备扎实的半导体物理基础和电路理论知识。 本书特点： 侧重于工程实践和物理理解的结合，提供大量的定量分析模型和设计案例，帮助读者从“使用器件”迈向“设计和优化器件应用系统”。

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这本书的排版和装帧质量，简直是业界良心。我拿到手的时候就感觉分量很足，纸张质量很好，拿在手里沉甸甸的，完全没有那种廉价教材的敷衍感。最值得称赞的是它的“双色”设计理念，它很巧妙地利用色彩的区分来突出重点和信号流向。比如，在讲解正向偏置时，高亮显示电流路径和电压降落区域，而在讲解反向恢复时间时，用另一种颜色来标注电荷存储区。这种视觉上的引导作用，极大地减轻了阅读时大脑的负担，让复杂的电子流变过程变得直观、可视化。对于需要长时间阅读和对照的读者来说，这种细节上的精良制作，极大地提升了阅读的愉悦度和学习效率。

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作为一名电子爱好者，我更注重实践性。我家里攒了一堆吃灰的旧电器，总想着拆开看看能不能“复活”或者DIY点什么小玩意儿。我看过不少网络上的零散教程，但总觉得知识点零碎，不成体系。这本《双色图文详解二极管及应用电路》给我的感觉是系统性非常强。它不仅仅是告诉你“这个二极管能做什么”，更重要的是讲解了“为什么它能这么做，以及在什么情况下它会失效”。书中关于保护电路和限流电路的讲解，配有大量的实际应用案例，比如如何用稳压管保护MCU的I/O口，这个技巧我立马就应用到我正在做一个的小型温度控制器上了，效果立竿见影。图示的清晰度极高，特别是那些剖面图和符号演变过程，让人印象深刻，简直是为动手族量身定做的指南。

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说实话，我之前对二极管的理解仅停留在“单向导通”的基础概念上，总觉得它是个很简单的元件，直到我开始接触射频电路和光电器件时，才发现自己知识的匮乏。这本书的广度和深度恰到好处地填补了我的认知空白。它不仅覆盖了基础的整流、开关应用，还非常详尽地介绍了光电二极管、激光二极管的工作原理和选型考量，甚至还涉及到了肖特基二极管在高速开关电路中的优势和局限性。特别是关于器件的参数解读那一章，教会了我如何真正看懂数据手册（Datasheet），而不是望文生义。这本书更像是一本工具书，可以随时拿出来查阅和印证，它提供的不仅仅是知识，更是一种严谨的工程思维方式。

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我是一名在职工程师，平时工作会接触到一些电源管理和信号处理的项目，说实话，很多基础知识点其实是随着工作压力被慢慢遗忘的，或者说，很多新进来的同事对这些基础的概念理解得不够深入。我找这本书来复习，目的就是想找一本能快速“唤醒”我旧知识、并且能用现代视角重新审视二极管应用的参考书。这本书在理论深度上并没有妥协，它深入剖析了雪崩击穿和齐纳击穿的区别与应用场景，这对于设计高可靠性电路至关重要。更让我欣赏的是，书中对不同工作模式下二极管的非线性特性描述得非常到位，这在仿真和实际调试中，是避免落入“理想模型陷阱”的关键。那种感觉就像是重新上了一堂高质量的大学专业课，只是这次的教材更贴合工程实践，结构紧凑，毫不拖泥带水。

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这本书实在是太棒了，我一个刚入门的小白，本来对电子元件的概念还很模糊，尤其是那些复杂的电路图，简直是噩梦。但是这本《双色图文详解二极管及应用电路》真的让我眼前一亮。它不像市面上那些晦涩难懂的教科书，动不动就抛出一大堆公式和专业术语。这本书的编排非常人性化，它用清晰明了的图文结合的方式，把二极管的工作原理、不同类型的特性，以及在实际电路中的应用，都讲解得极其透彻。特别是它对于一些关键节点的解析，简直是手把手带着你走。我记得有一次我对着一个整流电路研究了半天都没搞懂，换了这本书，只是看了一页关于桥式整流的讲解，立马就茅塞顿开。作者的功力可见一斑，能在保证专业性的前提下，做到如此易懂，确实不易。对于想快速上手、建立扎实基础的读者来说，这本书绝对是首选。

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