基于高压MOS功率器件的高压集成电路的研究

摘要

功率集成电路(PIC)的出现对提高系统的可靠性，降低其成本、重量和体积，实现汽车电子、工业控制、通讯等领域中系统的小型化、智能化有着重要的意义。本文设计的脉宽调制功率放大器是用于中小功率直流电机控制的PIC系统，该系统包含了控制电路，驱动电路和高压H桥。 在高压器件的研究中，设计了适用于高低压电路集成的LDMOS器件结构，采用Double RESURF技术和场板技术，耐压可达700伏。本文借助二维器件模拟软件MEDICI，分析了器件的参数对击穿电压和导通电阻的影响，从而实现了器件的高耐压和低导通电阻的要求。 在电路设计中，本文给出了系统及各子电路的设计，同时使用Cadence下的EAD工具对电路进行了仿真模拟。仿真结果表明，所设计电路的性能参数基本满足设计指标。 以标准的P阱CMOS工艺为基础，参考了国际上流行的BCDI艺，设计了适合本电路的高低压兼容工艺，在此工艺基础上完成了电路的版图设计。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

§1.1课题背景

§1.2功率集成电路发展概况

§1.3 BCD集成电路技术的发展状况

§1.4本文研究的内容和意义

§1.5本文的主要工作

第二章 高压MOS功率器件的研究

§2.1器件击穿的理论分析

§2.1.1碰撞电离

§2.1.2雪崩击穿

§2.2结终端技术

§2.2.1场板技术

§2.1.3场限环技术

§2.2.3 RESURF技术

§2.3高压LDMOS器件结构

§2.3.1器件结构分析

§2.3.2 Double RESRUF的电荷平衡

§2.4 MEDICI使用简介

§2.4.1可分析的对象

§2.4.2物理模型

§2.4.3边界条件

§2.4.4仿真原理

§2.5器件耐压的二维仿真模拟及分析

§2.4.1漂移区长度的影响

§2.4.2栅极场板长度的影响

§2.4.3 P降场层浓度的影响

§2.4.4 P降场层长度的影响

§2.6器件导通电阻的分析

第三章 电路设计与仿真

§3.1系统的组成及原理介绍

§3.2系统参数特征及设计指针

§3.3控制电路的设计

§3.3.1压控振荡器的设计

§3.3.2积分器的设计

§3.3.3比较器的设计

§3.3.4数字逻辑部分的设计

§3.3.5控制电路的模拟仿真

§3.4驱动电路的设计

§3.4.1信号处理电路的设计

§3.4.2电平位移电路

§3.4.3高、低压驱动级电路的设计

第四章工艺及版图设计

§4.1工艺设计

§4.1.1兼容工艺设计

§4.1.2高低压兼容工艺流程

§4.2版图设计

§4.2.1版图设计的步骤

§4.2.2版图设计的一般要求

§4.2.3部分版图

第五章 总结与展望

§5.1总结

§5.2展望

致谢

参考文献

作者在读期间的研究成果

附录