功率集成電路設計技術

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特點 8
參考文獻 9
第2章 可集成功率半導體器件 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 結終端技術 14
2.3.1 場板技術 15
2.3.2 溝槽終端技術 18
2.3.3 結終端擴展技術 19
2.3.4 襯底終端技術 21
2.4 RESURF技術 23
2.4.1 Single RESURF 23
2.4.2 Double RESURF 28
2.4.3 Triple RESURF 31
2.5 超結LDMOS 34
2.5.1 橫向超結器件的襯底輔助耗盡效應 35
2.5.2 等效襯底ES模型與理想襯底條件 37
2.5.3 橫向超結器件典型工藝與實驗結果 40
2.6 LIGBT 43
2.6.1 降低LIGBT靜態(tài)功耗的典型結構 44
2.6.2 降低LIGBT動態(tài)功耗的典型結構 47
2.6.3 提高LIGBT安全工作區(qū)的典型結構 51
2.7 SOI高壓器件與集成技術 53
2.7.1 SOI高壓器件介質場增強模型與技術 54
2.7.2 SOI高壓器件介質場增強典型技術和新結構 56
2.7.3 背部刻蝕技術 60
2.8 GaN功率集成器件與集成技術 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工藝關鍵技術 79
3.1.2 BCD工藝技術分類 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 97
3.3.1 BCD工藝優(yōu)化規(guī)則 97
3.3.2 BCD工藝兼容設計實例 97
3.4 隔離技術 99
3.4.1 自隔離技術 99
3.4.2 結隔離技術 99
3.4.3 介質隔離技術 100
3.5 高壓互連技術 101
3.5.1 厚介質層互連技術 101
3.5.2 摻雜優(yōu)化技術 102
3.5.3 場板屏蔽技術 102
3.5.4 自屏蔽技術 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 106
3.6.2 ESD 108
3.6.3 熱載流子效應 109
3.6.4 高溫反偏 110
3.7 工藝仿真及設計實例 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 電源轉換技術 124
4.1 概述 124
4.2 隔離式開關變換器設計技術 128
4.2.1 隔離式開關變換器的分類及工作原理 128
4.2.2 隔離式開關變換器關鍵設計技術 131
4.3 非隔離式開關變換器設計技術 143
4.3.1 非隔離式開關變換器的工作原理 144
4.3.2 電壓?？刂品绞皆O計技術 147
4.3.3 電流?？刂品绞皆O計技術 158
4.3.4 恒定導通時間控制策略 168
4.4 核心模塊設計技術 183
4.4.1 基準電路設計技術 183
4.4.2 頻率補償設計技術 193
4.4.3 LDO核心技術 203
參考文獻 214
第5章 電源管理技術 218
5.1 概述 218
5.2 動態(tài)電壓調(diào)節(jié)技術 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變換器設計技術 229
5.3 高集成度PMU設計與數(shù)字輔助功率集成技術 245
5.3.1 PMU頂層設計 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 256
5.3.4 分段功率管驅動技術 263
5.4 數(shù)字電源控制器設計技術 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構 272
5.4.3 數(shù)字可編程電源控制器設計實現(xiàn) 276
5.5 自適應電壓調(diào)節(jié)技術 284
5.5.1 自適應電壓調(diào)節(jié)技術的概念與基本原理 284
5.5.2 基于PSM的自適應電壓調(diào)節(jié)技術 287
5.5.3 基于ADPS的自適應電壓調(diào)節(jié)技術 292
5.5.4 基于自適應電壓調(diào)節(jié)的小能耗點追蹤技術 301
5.6 數(shù)字控制DC-DC變換器設計實例 312
5.6.1 概述 312
5.6.2 參數(shù)可配置DPID設計 312
5.6.3 整體仿真驗證 317
參考文獻 327
第6章 柵驅動電路 331
6.1 概述 331
6.1.1 光耦隔離柵驅動集成電路 331
6.1.2 單片式高壓柵驅動集成電路 333
6.1.3 磁隔離高壓柵驅動集成電路 334
6.1.4 幾種高側柵驅動方式的比較 335
6.2 Si 基功率器件高壓柵驅動技術 338
6.2.1 單片高壓柵驅動電路工作原理 338
6.2.2 高端電平位移電路及技術 339
6.2.3 片內(nèi)抗dv/dt電路技術 340
6.2.4 抗di/dt技術 342
6.2.5 驅動電流和功率管匹配技術 343
6.2.6 單片高壓柵驅動電路及設計實例 344
6.3 GaN驅動電路設計 348
6.3.1 Rdson受驅動電壓非線性調(diào)制和大柵壓有限的矛盾 350
6.3.2 浮動柵驅動技術和Bootstrap技術 353
6.3.3 di/dt和dv/dt效應及其抗干擾設計 354
6.3.4 自適應死區(qū)時間控制 360
6.3.5 柵驅動斜率控制(slope control) 361
6.3.6 高頻封裝和PCB設計考慮 365
6.4 GaN柵驅動設計實例介紹 369
6.5 SiC驅動技術 371
6.5.1 SiC物理特性 372
6.5.2 SiC MOSFET驅動關鍵設計技術 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 388
7.2 功率集成電路系統(tǒng)拓撲與核心芯片技術展望 388
7.2.1 基于功率集成電路的開關電源拓撲發(fā)展趨勢 389
7.2.2 基于功率集成電路的開關電源性能提升趨勢 390
7.2.3 數(shù)字化開關電源趨勢 391
7.3 小結 394
參考文獻 394