基本信息
书名：电力半导体元件制造工
定价：41.0元
作者：中国北车股份有限公司写
出版社：中国铁道出版社
出版日期：2015-06-01
ISBN：9787113200008
字数：3171000
页码：
版次：1
装帧：平装
开本：16开
商品重量：0.4kg
编辑推荐
内容提要
本工种以企业职业技能鉴定的内容和形式为主要依据，内容包括职业技能鉴定习题及其答案，以及技能操作考核框架、技能操作考核样题与分析。本书可作为各企业组织职业技能鉴定前培训的辅助教材，也可作为企业申请鉴定人员的自学参考材料，侧重于技术人员的相关知识要求练习和技能要求演练。
目录
作者介绍
中国北车股份有限公司，简称中国北车，是经国资委批准，由中国北方机车车辆工业集团公司联合大同前进投资有限责任公司、中国诚通控股集团有限责任公司和中国华融资产管理公司，于2008年6月26日共同发起设立的股份有限公司，主营铁路机车车辆、城市轨道车辆、工程机械机电子的研发、设计、制造、修理、服务业务。
文摘
序言
时代脉搏的铸造者：电力半导体产业发展史与未来展望 引言 电力半导体元件，作为现代电力电子技术的核心，是驱动工业进步、能源转型和社会发展的关键力量。从早期简单的二极管、三极管，到如今集成度极高、性能强大的功率模块，电力半导体元件的发展历程，是一部技术革新、产业崛起、全球竞争与合作的壮丽史诗。本书旨在系统梳理电力半导体产业的发展脉络，深入剖析技术演进的关键节点，探讨影响产业格局的宏观因素，并展望其在新能源、智能制造、信息通信等前沿领域的广阔未来。 第一章：电力半导体元件的黎明（20世纪初 - 1960年代） 本章追溯电力半导体元件的起源，聚焦于早期真空管技术在电力控制领域应用的局限性，以及半导体材料的发现如何为革命性的技术变革奠定基础。 真空管时代的局限与探索： 在电力电子技术发展的初期，真空管是实现电流控制与开关的主要手段。然而，真空管体积庞大、功耗高、寿命短、易损坏等缺点，严重制约了电力系统的效率和小型化。尽管如此，科学家们仍在不断探索更优的解决方案。 半导体材料的发现与初步应用： 随着量子力学的发展，对半导体材料（如锗、硅）特性的理解逐渐深入。1947年，贝尔实验室发明了晶体管，这标志着固态电子器件时代的开启。尽管最初的晶体管主要应用于信号处理，但其固态、体积小、能耗低的优势，为日后电力半导体元件的发展埋下了伏笔。 硅整流器的诞生与直流输电的初步尝试： 20世纪50年代，高功率硅整流器的出现，是电力半导体元件在电力领域取得的第一次重大突破。它使得高效的交流-直流（AC-DC）转换成为可能，为高压直流输电（HVDC）等关键技术提供了基础。这一时期，电力电子技术开始从实验室走向工业应用，为后续更大规模的电力控制奠定了基础。 第二章：功率器件的崛起与应用拓展（1970年代 - 1990年代） 本章重点介绍功率晶体管（GTO、IGBT等）的出现及其对电力电子技术发展的深远影响，以及电力半导体元件在工业驱动、交通运输等领域的广泛应用。 GTO（门极关断晶闸管）的革命： 1970年代，GTO的问世是功率半导体技术的一大飞跃。与传统的SCR（晶闸管）只能实现门极触发导通、而无法直接门极关断不同，GTO赋予了功率器件更强的控制能力，使得更灵活、高效的电力转换成为可能。这极大地推动了变频器、不间断电源（UPS）等设备的发展。 IGBT（绝缘栅双极型晶体管）的辉煌： 1980年代，IGBT的出现将电压驱动的 MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）的低驱动功率优势，与电流驱动的双极型晶体管（BJT）的耐高压、大电流特性结合起来，成为了当时最先进的功率开关器件。IGBT以其优异的性能，迅速取代了GTO等器件，成为大功率电力电子应用的主流选择，在电机驱动、电力系统控制等领域占据主导地位。 应用领域的爆炸式增长： 随着高性能功率器件的出现，电力半导体元件的应用领域以前所未有的速度拓展。工业驱动（如交流电机变频调速）、电力系统（如高压变频软启动、无功补偿）、交通运输（如电动汽车、轨道交通牵引）、家用电器（如变频空调、电磁炉）等，都受益于电力半导体技术的进步。功率因数校正（PFC）电路、DC-DC转换器等各种电力电子拓扑结构应运而生，进一步提高了能源利用效率。 第三章：宽禁带半导体材料的曙光与下一代技术（2000年代至今） 本章将聚焦于新一代宽禁带半导体材料（如SiC、GaN）的兴起，分析其相比硅基材料的性能优势，以及这些新技术如何为电力电子技术带来革命性的变革。 硅基材料的极限与对新材料的渴望： 尽管硅基功率器件取得了巨大的成功，但其在高温、高频、高电压等方面的性能瓶颈日益凸显。尤其是在新能源汽车、高效电源、高频通信等对功率密度和效率要求极高的领域，硅基材料的局限性越来越难以克服。 SiC（碳化硅）的崛起： 碳化硅具有远高于硅的击穿电场强度、热导率和电子饱和漂移速度。基于SiC的功率器件（如SiC MOSFET、SiC肖特基二极管）能够工作在更高的温度、电压和频率下，并显著降低开关损耗。这使得SiC成为电动汽车充电器、光伏逆变器、工业电源等领域极具潜力的替代材料。 GaN（氮化镓）的飞跃： 氮化镓在电子迁移率和工作频率方面具有优势，尤其适合于高频、低压的应用场景。GaN HEMT（高电子迁移率晶体管）等器件在手机充电器、数据中心电源、射频通信等领域展现出巨大的应用潜力，能够实现更小的尺寸、更高的效率和更快的充电速度。 第三代半导体技术的挑战与机遇： 宽禁带半导体材料的商业化生产仍然面临着衬底制备、器件制造工艺、成本控制等方面的挑战。然而，其带来的性能提升是颠覆性的，有望在未来能源、通信、交通等多个关键领域引发新一轮的技术革命。 第四章：产业格局演变与全球竞争 本章将分析电力半导体产业在不同发展阶段的产业结构、主要参与者、技术壁垒以及全球化进程中的竞争与合作。 早期产业的集中与垂直整合： 在电力半导体产业的初期，技术研发和生产高度集中，少数大型跨国公司凭借技术和资金优势占据主导地位。垂直整合的商业模式（从材料到器件设计、制造、封装）较为普遍。 专业化分工与“无厂半导体”的兴起： 随着产业的成熟和技术复杂度的提高，专业化分工逐渐成为趋势。许多企业专注于器件的设计和销售（无厂半导体公司），而将晶圆制造外包给专业的代工厂。这种模式降低了企业进入门槛，但也加剧了产业链的协同难度。 区域竞争与国家战略： 全球主要经济体都将电力半导体产业视为战略性新兴产业，并投入巨资进行研发和扶持。美国、欧洲、日本、中国等国家和地区在不同领域展开激烈竞争，争夺技术制高点和市场份额。 产业链的全球化与脆弱性： 当前，电力半导体产业链高度全球化，涉及材料供应、晶圆制造、封装测试等多个环节。这种全球化带来了效率提升，但也使得产业链面临地缘政治风险、供应链中断等脆弱性。 第五章：面向未来的挑战与发展趋势 本章将展望电力半导体产业的未来发展方向，分析其在应对全球性挑战（如气候变化、能源危机）中的作用，并预测未来技术发展的重点。 能源转型与绿色发展： 电力半导体是实现能源转型和碳中和目标的核心技术。在新能源发电（风电、光伏）、智能电网、储能系统、电动汽车充电基础设施等领域，对高性能、高可靠性的电力半导体元件的需求将持续爆发。 智能化与集成化： 随着人工智能、物联网等技术的发展，电力半导体元件将更加智能化和集成化。功率模块将集成更多的控制、通信和保护功能，实现更高级别的系统集成和协同控制。 小型化、高效率与高可靠性： 未来电力半导体元件将朝着更小的体积、更高的能量密度、更低的能耗和更长的寿命方向发展。宽禁带材料的应用将是实现这些目标的关键。 数字化转型与仿真设计： 借助先进的EDA（电子设计自动化）工具和仿真技术，将加速电力半导体器件的设计、优化和验证过程，缩短产品开发周期，降低研发成本。 人才培养与自主创新： 面对日益激烈的全球竞争，加强电力半导体领域的专业人才培养，推动自主创新，突破关键技术瓶颈，将是确保国家竞争力的重要战略。 新应用领域的拓展： 除了传统领域，电力半导体技术还将渗透到更多新兴领域，如航空航天、医疗设备、激光技术、高性能计算等，带来新的应用机遇。 结论 电力半导体元件的发展，是人类征服和运用电能的伟大历程。从最初的简单开关，到如今支撑起庞大能源网络和信息社会的关键节点，其技术进步的每一步都凝聚着无数科学家的智慧和工程师的汗水。展望未来，电力半导体产业将继续扮演“时代脉搏的铸造者”的角色，在推动全球能源革命、实现可持续发展的征程中，贡献不可或缺的力量。理解其发展历程，把握其技术脉搏，对于应对未来的挑战，抓住发展的机遇至关重要。
这本书的封面设计确实挺有意思，那种带着点复古工业风的字体和深沉的蓝色调，一下子就把人拉回到那种严谨的科研氛围里。我本来是搞电力系统自动化的，对半导体器件的了解大多停留在应用层面，但这本书的标题——《电力半导体元件制造工》，听起来就非常专业，直指核心的“制造”环节。我拿到书后，首先翻阅了目录，发现它对从原材料提纯到最终封装测试的每一个步骤都做了详尽的梳理。尤其让我好奇的是关于晶圆加工的部分，想象着在无尘室里，那些复杂的刻蚀、薄膜沉积工艺是如何将硅片变成具备特定功能的电力电子“心脏”的，这可不是简单的电路板焊接能比拟的。这本书显然不是写给初学者的入门读物，它的深度足以让行业内的工程师都能从中找到新的思考点。从书名看，它应该侧重于工艺流程的规范性和操作细节的掌握，对于理解高端电力设备可靠性的根源，无疑是一本重要的参考。