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靜態功耗的典型結構44
2.6.2降低LIGBT動態功耗的典型結構47
2.6.3提高LIGBT安全工作區的典型結構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展動態82
3.2.1體矽功率集成電路工藝發展動態82
3.2.2 SOI基功率集成電路工藝發展動態92
3.3 BCD兼容技術97
3.3.1 BCD工藝優化規則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電壓模控制方式設計技術147
4.3.3電流模控制方式設計技術158
4.3.4恆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動態電壓調節技術220
5.2.1動態調壓DC-DC變換器的發展現狀222
5.2.2動態調壓DC-DC變換器設計技術229
5.3高集成度PMU設計與數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數字輔助精度提陞技術256
5.3.4分段功率管驅動技術263
5.4數字電源控制器設計技術269
5.4.1國內外發展現狀270
5.4.2數字可編程電源控制器結構272
5.4.3數字可編程電源控制器設計實現276
5.5自適應電壓調節技術284
5.5.1自適應電壓調節技術的概念與基本原理284
5.5.2基於PSM的自適應電壓調節技術287
5.5.3基於ADPS的自適應電壓調節技術292
5.5.4基於自適應電壓調節的小能耗點追踪技術301
5.6數字控制DC-DC變換器設計實例312
5.6.1概述312
5.6.2參數可配置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製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功率集成電路系統拓撲與核心芯片技術展望388
7.2.1基於功率集成電路的開關電源拓撲發展趨勢389
7.2 .2基於功率集成電路的開關電源性能提升趨勢390
7.2.3數字化開關電源趨勢391
7.3小結394
參考文獻394