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《功率半导体器件基础》课程教学大纲

课程编号：

课程名称：功率半导体器件基础/FundamentalsofPowerSemiconductorDevices

课程总学时/学分：48/3.0（其中理论36学时，实验12学时）

适用专业：电子科学与技术专业

一、教学目的和任务

功率半导体器件基础是电子科学与技术本科专业必修的一门专业核心课程。

功率半导体器件基础讲述功率半导体器件的原理、结构、特性和可靠性技术，在此基础

上分析当前电力电子技术中使用的各种类型功率半导体器件，包括二极管、晶闸管、

MOSFET、IGBT和功率集成器件，并包含了制造工艺、测试技术和损坏机理分析。根据电

子科学与技术本科专业的特点和应用需要，使学生对功率半导体器件的基础理论和必威体育精装版发展

有一个全面而系统的认识，并培养学生在工程实践中的应用能力，提高学生的创新能力。

二、教学基本要求

通过对计算机控制技术课程的学习，要求学生：

（1）了解如何使用和选择功率半导体，以及半导体和PN结的物理特性以及功率器件的

工艺。

（2）熟悉功率器件的可靠性和封装，以及在电力电子系统中的应用。

（3）掌握pin二极管、双极型晶体管、晶闸管、MOS晶体管、IGBT的结构与功能模

式及物理特性。

三、教学内容与学时分配

第一章（知识领域1）：功率半导体器件概述（2学时）。

（1）知识点：装置、电力变流器和功率半导体器件；使用和选择功率半导体；功率半

导体的应用。

（2）重点与难点：重点是装置、电力变流器和功率半导体器件；使用和选择功率半导

体；功率半导体的应用。

第二章（知识领域2）：半导体的性质（2学时）。

（1）知识点：晶体结构；禁带和本征浓度；能带结构和载流子的粒子性质；掺杂的半

导体；电流的输运；半导体器件的基本功式。

（2）难点与重点：重点是晶体结构、禁带和本征浓度和载流子的粒子性质

第三章（知识领域3）：PN结（2学时）。

（1）知识点：热平衡状态下的PN结；PN结的I-V特性；PN结的阻断特性和击穿；

发射区的注入效率；PN结的电容。

（2）难点与重点：重点是热平衡状态下的PN结；PN结的I-V特性；PN结的阻断特

性和击穿；发射区的注入效率；PN结的电容。

第四章（知识领域4）：功率器件和功率（2学时）。

（1）知识点：晶体生长；通过中子嬗变来调整晶片的参杂；外延生长、扩散和离子注

入；氧化和掩蔽、边缘终端。

（2）重点与难点：重点是晶体生长、通过中子嬗变来调整晶片的参杂、外延生长和扩

散和离子注入。

第五章（知识领域5）：Pin二极管（2学时）。

（1）知识点：Pin二极管的结构和I-V特性；Pin二极管的设计和阻断电压；Pin二极

管的正向导通特性；储存电荷和正向电压之间的关系；功率二极管的开通特性和反向恢复。

（2）重点与难点：重点是Pin二极管的结构和I-V特性和Pin二极管的设计和阻断电

压。难点是功率二极管的开通特性和反向恢复。

第六章（知识领域6）：SilvacoTCAD仿真软件（2学时）。

（1）知识点：SilvacoTCAD软件的使用方法。

（2）重点与难点：重点是SilvacoTCAD软件的使用方法。

第七章（知识领域7）：双极型晶体管（4学时）。

（1）知识点：双极型晶体管的工作原理；功率双极型晶体管的结构；功率晶体管的I-V

特性；双极型晶体管的阻断特性；双极型晶体管的电流增益；基区展宽、电场再分布和二次

击穿；硅双极型晶体管的局限性；SiC双极型晶体管。

（2）重点与难点：重点是功率双极型晶体管的结构、功率晶体管的I-V特性和双极型

晶体管的阻断特性。难点是双极型晶体管的电流增益、基区展宽和电场再分布。

第八章（知识领域8）：晶闸管（4学时）。

（1）知识点：结构与功能模型；晶闸管的I-V特性和阻断特性；发射极短路点的作用；

晶闸管的触发方式和前沿扩展；晶闸管关断和恢复时间。

（2）重点与难点：重点是晶闸管的I-V特性和阻断特性和发射极短路点的作用。难点

是晶闸管的触发方式和前沿扩展。

第九章