前言第1章　SiC MOSFET功率器件及其應用11.1　電力電子中的半導體器件11.1.1　基本性能11.1.2　熱學性能21.1.3　SiC與Si對比31.1.4　SiC MOSFET功率器件31.2　應用中的先進性41.2.1　效率41.2.2　功率密度51.3　應用中的魯棒性71.3.1　短路能力81.3.2　雪崩能力91.4　主流研究方向11前言第1章　SiC MOSFET功率器件及其應用11.1　電力電子中的半導體器件11.1.1　基本性能11.1.2　熱學性能21.1.3　SiC與Si對比31.1.4　SiC MOSFET功率器件31.2　應用中的先進性41.2.1　效率41.2.2　功率密度51.3　應用中的魯棒性71.3.1　短路能力81.3.2　雪崩能力91.4　主流研究方向111.4.1　輕載下的高頻性能111.4.2　器件參數的分散性111.4.3　壽命驗證121.4.4　封裝技術121.5　結論13參考文獻13第2章　多芯片功率模塊的剖析172.1　封裝的功能172.1.1　電氣連接和功能實現182.1.2　電氣隔離和環境絕緣182.1.3　熱-力完整性和穩定性182.2　選擇標準182.2.1　寄生電阻182.2.2　寄生電感192.2.3　寄生電容192.3　材料與工藝192.3.1　芯片192.3.2　釬焊技術202.3.3　引線鍵合212.3.4　襯底222.3.5　基板242.3.6　端子連接242.3.7　灌封252.4　發展趨勢與SiC定制化開發25參考文獻26第3章　SiC功率模塊的設計及應用283.1　SiC MOSFET的應用潛力283.2　高速開關振蕩和過沖303.2.1　關斷振蕩的頻率323.2.2　低回路電感設計333.3　短路能力353.3.1　短路耐受和失效機理363.3.2　基于功率模塊內部寄生電感的短路檢測373.4　功率與成本的折中383.4.1　Si IGBT與Si PiN二極管方案393.4.2　Si IGBT與SiC SBD方案393.4.3　基于傳統焊接工藝的SiC MOSFET方案413.4.4　基于燒結連接工藝的SiC MOSFET方案413.5　SiC MOSFET與Si IGBT的量化對比433.5.1　發掘SiC競爭力的分析方法433.5.2　案例分析：電氣化交通應用453.5.3　開發潛力47參考文獻50第4章　SiC MOSFET的溫度依賴模型544.1　晶體管模型544.2　被測器件和實驗平臺564.3　參數提取過程574.4　界面陷阱的影響60參考文獻61第5章　功率模塊優化設計I：電熱特性635.1　電-熱仿真方法635.1.1　SPICE子電路和被測器件的離散化645.1.2　被測器件的有限元模型665.1.3　基于FANTASTIC的熱反饋模塊推導685.1.4　構建被測器件的宏電路725.2　靜態和動態電-熱仿真73參考文獻75第6章　功率模塊優化設計Ⅱ：參數分散性影響786.1　引言786.2　參數分散性對并聯器件導通和開關性能的影響796.2.1　芯片參數分散性的影響816.2.2　功率模塊寄生參數分散性的影響856.3　SiC MOSFET參數分散性的統計學分析866.4　蒙特卡羅輔助功率模塊設計方法886.4.1　芯片參數分析896.4.2　功率模塊寄生參數分析916.4.3　高可靠功率模塊設計指南926.5　結論94參考文獻95第7章　功率模塊優化設計Ⅲ：電磁特性997.1　功率模塊設計997.1.1　電氣尺寸的設計997.1.2　DBC襯底的尺寸1007.2　功率模塊建模1007.2.1　基于介電視角的建模：利用材料優化電應力1007.2.2　阻性材料1027.2.3　容性材料和阻性材料的比較1037.2.4　基于電磁場的建模：電感和寄生參數建模1067.3　結論115參考文獻115第8章　功率模塊壽命的評估方法1188.1　鍵合線失效1198.1.1　鍵合線跟部開裂1198.1.2　鍵合線脫落1208.2　芯片焊料層開裂1278.2.1　不考慮裂紋擴展的壽命評估方法1278.2.2　考慮裂紋擴展的壽命評估方法1298.2.3　其他壽命評估方法1338.2.4　厚度方向上芯片焊料層失效的壽命評估方法1348.3　功率循環測試和熱循環測試1358.4　研究現狀總結1368.5　未來研究方向137參考文獻138第9章　金屬界面銀燒結的耐高溫SiC功率模塊1499.1　引言1499.2　SiC半導體與功率模塊1499.3　SiC功率模塊的芯片連接技術1509.3.1　高溫焊料連接1519.3.2　瞬態液相鍵合1519.3.3　固態焊接技術1529.3.4　銀燒結技術1539.4　不同金屬表面的銀燒結1559.4.1　鈦/銀金屬化層上的銀燒結連接1559.4.2　鍍金表面的銀燒結連接1599.4.3　直接銅表面的銀燒結連接1669.4.4　鋁襯底上的銀燒結連接1699.5　結論172參考文獻172第10章　芯片焊料層的先進評估技術17910.1　引言17910.1.1　先進功率模塊對芯片連接材料特性的要求17910.1.2　先進功率模塊的熱阻評估18310.2　SiC芯片與銀燒結連接層的熱可靠性測試18410.3　薄膜材料的力學特性分析18610.4　連接層的強度測量與薄膜的拉伸力學特性分析19310.5　結論196參考文獻197第11章　功率模塊的退化監測20411.1　功率模塊的退化20411.2　功率模塊退化的監測方法20611.2.1　熱阻提取20611.2.2　結構函數20811.3　典型案例：牽引逆變器21111.3.1　加熱方法21111.3.2　提取冷卻曲線21411.3.3　測試結果21611.4　結論218參考文獻218第12章　先進熱管理方案22212.1　動態自適應冷卻方法22212.1.1　熱管理與可靠性22212.1.2　動態自適應冷卻方法22312.2　熱阻建模和狀態觀測器設計22412.2.1　實驗提取功率模塊熱阻22512.2.2　熱阻的分析建模22812.2.3　多變量反饋控制22912.2.4　溫度觀測22912.3　冷卻系統設計對功率模塊退化的影響23012.4　結論231參考文獻232第13章　新興的封裝概念和技術23313.1　高性能散熱器23313.2　用于SiC功率模塊的高性能襯底23613.2.1　石墨嵌入式絕緣金屬襯底23613.2.2　襯底的設計和制作23713.2.3　DBC和嵌入石墨襯底之間的分析和比較23913.2.4　逆變器工況下的熱分析24013.3　新興的散熱器優化技術242參考文獻246