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作者:张波 单位:电子科技大学 四川成都610054
摘要:功率集成电路出现于70年代后期,由于单芯片集成,功率集成电路减少了系统中的元件数、互连数和焊点数,不仅提高了系统的可靠性、稳定性,而且减少了系统的功耗、体积、重量和成本。但由于当时的功率器件主要为双极型晶体管(BJT)、晶闸管等,功率器件所需的驱动电流大,驱动和保护电路复杂,功率集成电路的研究并未取得实质性进展。直至80年代,由金属氧化层半导体场效晶体管(MOSFET)栅控制、具有高输入阻抗、低驱动功耗、容易保护等特点的新型MOSFET功率器件如功率MOSFET、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等的出现,使得驱动电路简单且容易与功率器件集成,才迅速带动了功率集成电路的发展.但是复杂的系统设计和昂贵的工艺成本限制了功率集成电路的应用。进入90年代以后,功率集成电路的设计与工艺水平不断提高,性价比不断改进。逐步进入了实用阶段。迄今已经有系列功率集成电路产品问世,包括功率MOSFET智能开关、电源管理电路、半桥或全桥逆变器、两相步进电机驱动器、三相无刷电机驱动器、直流电机单相斩波器、脉宽调制器专用集成电路、线性集成稳压器、开关集成稳压器等。
作者:雷剑梅 胡盛东 金晶晶 朱志 单位:重庆大学 通信工程学院 重庆400044
摘要:研究了两种具有埋界面漏的槽型技术(Trench)功率金属氧化层半导体场效晶体管(MOSFET)。利用埋于整个界面的漏n’层缩短开态时载流子在高电阻率n-漂移区的运动路径,从而降低器件比导通电阻,缓解功率MOSFET器件比导通电阻与击穿电压之间的矛盾。详细研究了器件结构参数对比导通电阻和击穿电压的影响。器件1为50-70V级器件;器件2利用P型硅条增强降低表面电场(RESURF)效应及优化体内电场分布,使得器件性能进一步提高.在133V的击穿电压时获得0.85mΩ·cm2的低比导通电阻。
作者:石艳梅 姚素英 刘继芝 丁燕红 单位:天津大学 电子信息工程学院 天津300072 天津理工大学 电子信息工程学院 天津300384 电子科技大学 微电子与固体电子学院 四川成都610054
摘要:针对绝缘体上硅(SOI)器件较低的纵向耐压,提出一种基于衬底偏压(SB)的部分SOI(PSOI)横向高压器件新结构。在衬底偏压的作用下,部分漏端电场被引入到源端,使器件电场优化分布,同时,硅窗口的存在,使衬底耗尽层也承担了部分电压,器件击穿电压由漏端下方的硅层耗尽层、埋氧层、衬底耗尽层以及由于衬底偏压作用转移到源端下方的耗尽层共同承担,显著提高了器件耐压。借助二维数值仿真软件MEDICI详细分析了衬底偏压对器件击穿特性的影响,结果表明:在顶层硅厚度为2μm时,该结构击穿电压比传统SOI结构及SBSOI结构分别提高了89%和60%。
作者:吴文杰 乔明 何逸涛 周锌 单位:电子科技大学 电子薄膜与集成器件国家重点实验室 四川成都610054 中国电子科技集团公司第五十八研究所 江苏无锡214035
摘要:提出一种用于横向高压器件的曲率结扩展技术,并在横向双扩散MOSFET(LDM0s)上进行了实验验证。该技术采用一个轻掺杂的p-sub层,插入LDMOS的曲率结区域,从而将高掺杂的小曲率半径p-body/n.drift突变结调整为低掺杂的大曲率半径p-sub/n—drift结,降低了p-body/n.drift突变结的电场峰值,避免了在该处发生提前的雪崩击穿。该技术己成功应用于超结LDMOS,实验结果显示,应用了该技术的超结器件击穿电压达800V。
作者:马书娜 王少荣 张爱军 单位:华润上华科技有限公司 江苏无锡214061
摘要:安全工作区(SOA)是MOSFET器件设计中的一个关键参数。传统CMOS在衬底电流.栅极电压曲线上只出现一个衬底电流峰值,该峰值可直接反映出热载流子注入(HCI)效应最强的位置,因此可以容易地给出其SOA;而对于横向双扩散MOSFET(LDMOS)器件,由于Kirk效应的发生,造成其衬底电流峰值不明显。此时的衬底电流已经不能再完全反映HCI效应的强弱,单纯使用Hu模式或衬底电流模式对SOA测试和分析都不合适。针对发生严重Kirk效应的LDMOS,此处提出一套更合理的HCISOA测试方法,该方法既能节省测试时间,同时准确性又高。
作者:于朝辉 刘斯扬 张春伟 孙伟锋 单位:东南大学 国家专用集成电路系统工程技术研究中心 江苏南京210096
摘要:依据退化实验结果,并结合半导体器件工艺模拟软件TCAD仿真,详细研究了高压绝缘体d2@(SOI)p型横向双扩散MOSFET(pLDMOS)~电流的热载流子退化机理,以及不同沟道长度和漂移区长度对器件热载流子退化的影响。研究结果表明,在应力初始阶段,热电子注入机制强于界面态机制,饱和电流随着应力时间的增加而增加;应力后期,界面态机制强于电子注入机制,饱和电流逐渐减小。此外,研究还发现,器件沟道越长,饱和电流退化越小;漂移区越长,饱和电流退化也越小。
作者:何骁伟 吴世利 刘玉伟 苏巍 单位:无锡华润上华科技有限公司 江苏无锡214000
摘要:为获得更高性能晶体管。传统的体硅衬底材料逐渐被绝缘体上硅(SOI)衬底取代。主要讨论SOI器件中栅氧化层完整性(GOI)的相关问题,并针对SOI器件设计专用的栅氧可靠性测试结构。由于体硅与SOI的差异导致GOI的性能也有较大差异,在同样工艺条件下SOI器件GOI特性表现更差。经大量实验数据验证,给出了较好的解决方案,通过多晶硅栅刻蚀后的修复工艺优化,在不影响器件特性前提下提升了GOI性能。
作者:刘小红 陈倩 张爱军 曹玉文 单位:无锡华润上华科技有限公司 江苏无锡214000
摘要:等离子体显示板(PDP)作为目前市场上主流的平板显示器,具有显示效果好、寿命长、视角广、响应快等优点。某一种高压PDP行扫描驱动功率集成芯片在某制造厂家工艺开发阶段遇到了低良率及高温运行寿命测试(HTOL)可靠性失效问题。对其进行失效分析,发现失效是中测(CP)测试导致平板电脑(PAD)裂纹造成;而失效根源与PAD结构的设计、CP测试和制造工艺的匹配性、工艺的进一步优化都直接相关。
作者:宁开明 金锋 徐向明 钱文生 单位:上海华虹宏力半导体制造有限公司 上海201206
摘要:低成本高可靠性超高压双极型CMOS—DMOS(BCD)工艺技术是功率器件的发展方向。提出了一种利用非外延技术开发出的超高压BCD工艺.仅用14层光刻就能支持1P2M。该工艺平台包含7.5V/40V/200V/700V以及结型场效应管(JFET)、双极结型晶体管(BJT)等器件,甚至可实现耐压为1kV的nLDMOS器件。其中关键器件700VnLDMOS可向用户提供不同尺寸的器件,非隔离(Non_ISO)和隔离(ISO)类型器件的比导通电阻分别为11.3Ω·mmz,11.1n·mmz,且该器件具有更高的可靠性。同时,该平台已用于量产,工艺十分稳定。
作者:孙江 张波 贺江平 单位:西南交通大学 四川成都610031 电子科技大学 四川成都610054
摘要:随着集成度不断提高,电子产品越来越小,越来越薄,散热问题也越发突出,因此无刷直流散热微电机被广泛使用。根据无刷直流散热微电机不同应用电压,分3部分总结了单芯片无刷直流散热微电机驱动电路解决方案。阐述了驱动电路涉及的软开关控制法、电机锁死检测与自动重启、线性及开关型桥式驱动、无定位传感器转子检测法、电机软启动、转速控制等技术。通过分析现有单芯片驱动电路方案.展望了无刷直流散热微电机驱动电路未来的发展方向。
作者:刘丽 吴丽娟 杨宗帅 单位:成都信息工程学院 通信工程学院 四川成都610225
摘要:设计了采用峰值电流模式控制技术和斜坡补偿技术实现Boost开关电源控制器中电感电流的检测电路,其中SenseFET器件作为电流检测部分。芯片采用0.6μm.30V.BCD工艺,输入电压为2.5--5.5V的直流电压,频率为1MHz,占空比达到80%~95%情况下验证了电流检测精度可达96%。该电路结构简单,不消耗额外功耗,响应速度快,同时在很大的负载电流情况下也能有效实现电流检测功能。
作者:王炎宝 张太之 俞居正 孙伟锋 单位:东南大学 国家专用集成电路工程技术研究中心 江苏南京210096
摘要:单级功率因数校正(PFC)反激变换器易存在启动失效的问题。采用过程分析方法对其进行研究,详细分析了该类拓扑结构变换器的瞬态启动过程并对其进行理论推导,定量分析了对主控芯片启动过程有重要影响的供电电容电压的变化情况,以及输出端电容的电压积累公式。基于对启动过程的定量分析,得出影响系统正常启动的参数和条件,并给出优化方案。最后通过一款18w的单级PFC反激变换器样机验证所推导理论和分析的正确性。
作者:安觅 刘伊莎 夏晨阳 单位:南京工业大学 电气与自动化学院 江苏南京211816
摘要:分析了单级反激高功率因数发光二极管(LED)照明驱动电源控制芯片MP4021的工作原理,通过与传统的L6562+恒流反馈芯片方案进行对比可知,MP4021控制的LED驱动电源具有高功率因数和低成本优势,并设计出一种基于MP4021的高功率因数LED驱动电源电路。详细介绍了芯片内部的功率因数校正(PFC)电路原理和主要的参数设计,并经过实验验证该电源电路能实现较高的功率因数,且能高效稳定地运行。
作者:胡彪 苍晓羽 焦翔 单位:哈尔滨工业大学深圳研究生院 广东深圳518055 中国船舶重工集团公司第七0三研究所 黑龙江哈尔滨150078
摘要:提出了一种适用于级联多电平光伏并网逆变器的功率分配策略,在逆变器三相输入功率不同时,可保证三相输出电流对称,满足并网电流的要求。通过对输出参考注入零序向量,保证在逆变器三相输出相电压不对称时.逆变器三相输出线电压对称。最后以三相七电平级联型光伏并网逆变器为例,通过仿真和实验验证了理论分析的正确性。
作者:张政华 裴云庆 陈锋 余贵强 单位:西安交通大学 陕西西安710049
摘要:为提高中点箝位(NPC)三电平逆变器的性能,针对电路中直流中点电压不平衡的问题,提出了一种基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)的精确中点电流控制方法。基于传统方法利用P型和n型小矢量对中点电流作用效果相反的原理,讨论了逆变器输出电流与电网电压同相和存在相位差时,各区域小矢量的分配比例和矢量合成方式的切换时刻。以该方法构成的直流侧中点电压控制环,可在理论的极限范围内消除中点电压的直流偏置及交流波动,实验结果证明了该方法的有效性。