功率集成電路設(shè)計技術(shù)

目錄
序
前言
第1章 引言 1
1.1 功率集成電路的發(fā)展 1
1.2 功率集成電路的概念與分類 4
1.3 功率集成電路的技術(shù)特點 8
參考文獻 9
第2章 可集成功率半導(dǎo)體器件 11
2.1 可集成功率器件概述 11
2.2 功率器件的擊穿機理 13
2.3 結(jié)終端技術(shù) 14
2.3.1 場板技術(shù) 15
2.3.2 溝槽終端技術(shù) 18
2.3.3 結(jié)終端擴展技術(shù) 19
2.3.4 襯底終端技術(shù) 21
2.4 RESURF技術(shù) 23
2.4.1 Single RESURF 23
2.4.2 Double RESURF 28
2.4.3 Triple RESURF 31
2.5 超結(jié)LDMOS 34
2.5.1 橫向超結(jié)器件的襯底輔助耗盡效應(yīng) 35
2.5.2 等效襯底ES模型與理想襯底條件 37
2.5.3 橫向超結(jié)器件典型工藝與實驗結(jié)果 40
2.6 LIGBT 43
2.6.1 降低LIGBT靜態(tài)功耗的典型結(jié)構(gòu) 44
2.6.2 降低LIGBT動態(tài)功耗的典型結(jié)構(gòu) 47
2.6.3 提高LIGBT安全工作區(qū)的典型結(jié)構(gòu) 51
2.7 SOI高壓器件與集成技術(shù) 53
2.7.1 SOI高壓器件介質(zhì)場增強模型與技術(shù) 54
2.7.2 SOI高壓器件介質(zhì)場增強典型技術(shù)和新結(jié)構(gòu) 56
2.7.3 背部刻蝕技術(shù) 60
2.8 GaN功率集成器件與集成技術(shù) 62
參考文獻 69
第3章 功率集成電路工藝 78
3.1 功率集成電路工藝簡介 78
3.1.1 BCD工藝關(guān)鍵技術(shù) 79
3.1.2 BCD工藝技術(shù)分類 79
3.1.3 其他功率集成工藝 81
3.2 功率集成電路工藝發(fā)展動態(tài) 82
3.2.1 體硅功率集成電路工藝發(fā)展動態(tài) 82
3.2.2 SOI基功率集成電路工藝發(fā)展動態(tài) 92
3.3 BCD兼容技術(shù) 97
3.3.1 BCD工藝優(yōu)化規(guī)則 97
3.3.2 BCD工藝兼容設(shè)計實例 97
3.4 隔離技術(shù) 99
3.4.1 自隔離技術(shù) 99
3.4.2 結(jié)隔離技術(shù) 99
3.4.3 介質(zhì)隔離技術(shù) 100
3.5 高壓互連技術(shù) 101
3.5.1 厚介質(zhì)層互連技術(shù) 101
3.5.2 摻雜優(yōu)化技術(shù) 102
3.5.3 場板屏蔽技術(shù) 102
3.5.4 自屏蔽技術(shù) 104
3.6 功率集成電路工藝中的可靠性問題 106
3.6.1 寄生效應(yīng) 106
3.6.2 ESD 108
3.6.3 熱載流子效應(yīng) 109
3.6.4 高溫反偏 110
3.7 工藝仿真及設(shè)計實例 111
3.7.1 工藝仿真軟件介紹 111
3.7.2 TSUPREM-4工藝仿真介紹 112
3.7.3 混合仿真 118
參考文獻 119
第4章 電源轉(zhuǎn)換技術(shù) 124
4.1 概述 124
4.2 隔離式開關(guān)變換器設(shè)計技術(shù) 128
4.2.1 隔離式開關(guān)變換器的分類及工作原理 128
4.2.2 隔離式開關(guān)變換器關(guān)鍵設(shè)計技術(shù) 131
4.3 非隔離式開關(guān)變換器設(shè)計技術(shù) 143
4.3.1 非隔離式開關(guān)變換器的工作原理 144
4.3.2 電壓?？刂品绞皆O(shè)計技術(shù) 147
4.3.3 電流?？刂品绞皆O(shè)計技術(shù) 158
4.3.4 恒定導(dǎo)通時間控制策略 168
4.4 核心模塊設(shè)計技術(shù) 183
4.4.1 基準電路設(shè)計技術(shù) 183
4.4.2 頻率補償設(shè)計技術(shù) 193
4.4.3 LDO核心技術(shù) 203
參考文獻 214
第5章 電源管理技術(shù) 218
5.1 概述 218
5.2 動態(tài)電壓調(diào)節(jié)技術(shù) 220
5.2.1 動態(tài)調(diào)壓DC-DC變換器的發(fā)展現(xiàn)狀 222
5.2.2 動態(tài)調(diào)壓DC-DC變換器設(shè)計技術(shù) 229
5.3 高集成度PMU設(shè)計與數(shù)字輔助功率集成技術(shù) 245
5.3.1 PMU頂層設(shè)計 248
5.3.2 具體電路實施方案 251
5.3.3 數(shù)字輔助精度提升技術(shù) 256
5.3.4 分段功率管驅(qū)動技術(shù) 263
5.4 數(shù)字電源控制器設(shè)計技術(shù) 269
5.4.1 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 270
5.4.2 數(shù)字可編程電源控制器結(jié)構(gòu) 272
5.4.3 數(shù)字可編程電源控制器設(shè)計實現(xiàn) 276
5.5 自適應(yīng)電壓調(diào)節(jié)技術(shù) 284
5.5.1 自適應(yīng)電壓調(diào)節(jié)技術(shù)的概念與基本原理 284
5.5.2 基于PSM的自適應(yīng)電壓調(diào)節(jié)技術(shù) 287
5.5.3 基于ADPS的自適應(yīng)電壓調(diào)節(jié)技術(shù) 292
5.5.4 基于自適應(yīng)電壓調(diào)節(jié)的小能耗點追蹤技術(shù) 301
5.6 數(shù)字控制DC-DC變換器設(shè)計實例 312
5.6.1 概述 312
5.6.2 參數(shù)可配置DPID設(shè)計 312
5.6.3 整體仿真驗證 317
參考文獻 327
第6章 柵驅(qū)動電路 331
6.1 概述 331
6.1.1 光耦隔離柵驅(qū)動集成電路 331
6.1.2 單片式高壓柵驅(qū)動集成電路 333
6.1.3 磁隔離高壓柵驅(qū)動集成電路 334
6.1.4 幾種高側(cè)柵驅(qū)動方式的比較 335
6.2 Si 基功率器件高壓柵驅(qū)動技術(shù) 338
6.2.1 單片高壓柵驅(qū)動電路工作原理 338
6.2.2 高端電平位移電路及技術(shù) 339
6.2.3 片內(nèi)抗dv/dt電路技術(shù) 340
6.2.4 抗di/dt技術(shù) 342
6.2.5 驅(qū)動電流和功率管匹配技術(shù) 343
6.2.6 單片高壓柵驅(qū)動電路及設(shè)計實例 344
6.3 GaN驅(qū)動電路設(shè)計 348
6.3.1 Rdson受驅(qū)動電壓非線性調(diào)制和大柵壓有限的矛盾 350
6.3.2 浮動?xùn)膨?qū)動技術(shù)和Bootstrap技術(shù) 353
6.3.3 di/dt和dv/dt效應(yīng)及其抗干擾設(shè)計 354
6.3.4 自適應(yīng)死區(qū)時間控制 360
6.3.5 柵驅(qū)動斜率控制(slope control) 361
6.3.6 高頻封裝和PCB設(shè)計考慮 365
6.4 GaN柵驅(qū)動設(shè)計實例介紹 369
6.5 SiC驅(qū)動技術(shù) 371
6.5.1 SiC物理特性 372
6.5.2 SiC MOSFET驅(qū)動關(guān)鍵設(shè)計技術(shù) 372
參考文獻 380
第7章 展望 383
7.1 功率集成電路工藝與器件技術(shù)展望 383
7.1.1 集成高壓MOS器件 384
7.1.2 集成功率MOS器件 385
7.1.3 集成高壓/功率二極管 386
7.1.4 新材料集成功率器件及功率集成工藝 386
7.1.5 混合集成技術(shù) 388
7.2 功率集成電路系統(tǒng)拓撲與核心芯片技術(shù)展望 388
7.2.1 基于功率集成電路的開關(guān)電源拓撲發(fā)展趨勢 389
7.2.2 基于功率集成電路的開關(guān)電源性能提升趨勢 390
7.2.3 數(shù)字化開關(guān)電源趨勢 391
7.3 小結(jié) 394
參考文獻 394