低漏电流功率开关集成电路

摘要

该电路是与某军事科研研究所合作,主要应用于火炮系统的点火装置,具有重要的军事运用价值.整个电路难度主要在于漏电流和导通电阻的要求比较高.为此,提出了两种设计方案:单片式和双片式.单片式电路是工作于30V电源电压的BiCMOS电路,结合合作方工艺条件,自主设计了一种符合该电路各参数指标要求的工艺流程,并通过工艺模拟软件TSUPREM4验证.从外延层载流子寿命与晶体管放大倍数,表面复合率与漏电流,以及外延层载流子寿命与晶体管开关速度等方面对于输出级纵向PNP管进行了较为详细的设计与分析,达到了电路中对输出级纵向PNP管主要参数指标的要求.同时,也给出了大面积铺铝的横向PNP管中发射极电极铝条宽度与集电极电流的关系,称之为

目录

文摘

英文文摘

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第一章引言

1.1器件结构与工艺步骤

1.1.1工艺步骤

1.1.2自对准双极晶体管

1.1.3 n沟和p沟MOS管

1.1.4金属化工艺

1.2电学性能

1.2.1 npn管和CMOS参数

1.2.2基本门单元

1.3课题背景和意义

1.4本文主要的工作

第二章电路原理与设计

2.1电流源基本单元电路原理

2.1.1基本型恒流源

2.1.2电阻比例恒流源

2.1.3基本型PNP恒流源

2.1.4基本MOS管恒流源

2.2基准源基本单元电路原理

2.2.1双极型二管能隙基准源

2.2.2双极型三管能隙基准源

2.3单片式

2.3.1主回路

2.3.2输出保护电路

2.3.3工作电源保护电路

2.4双片式

2.4.1电路工作原理

2.4.2输入滞回比较器

2.4.3电源电压保护电路

2.4.4基准电压源

2.4.5整体仿真

第三章仿真结果与分析

3.1输入信号转折电平

3.2输出电流

3.3漏电流

3.4驱动管宽长比对导通电阻的影响

3.5输出管面积因子对导通电阻的影响

3.6部分电阻对输出电压、输出电流和导通电阻的影响

3.7电路正常工作时的电源电压范围

3.8部分电阻阻值之和对输入转折电平的影响

3.9功耗估算

3.10导通电阻

3.11开关速度

第四章纵向PNP管的设计

4.1整体结构

4.2纵向剖面图

4.3基区宽度

4.4外延层载流子寿命

4.5反向分析

4.5.1理论分析

4.5.2模拟分析

4.5.3表面产生电流

4.5.4开关速度

4.6材料与工艺

第五章工艺与版图设计

5.1工艺概述

5.2主要器件纵向剖面图

5.3材料制备

5.4版图概述

5.5横向PNP晶体管结构及版图

5.5.1典型横向PNP晶体管结构与特性

5.5.2可控增益横向PNP管的结构与特性

5.5.3扩展电极增强电流法

5.6纵向PNP晶体管的结构及版图

5.6.1典型纵向PNP晶体管结构和特性

5.6.2芯片中纵向PNP晶体管结构和特性

5.7 NMOS场效应管结构及版图

5.7.1典型NMOS场效应管结构与特性

5.7.2芯片中的NMOS管

5.8集成电阻器

5.9齐纳击穿阻值修正工艺

5.10版图设计规则

5.11主要版图验证函数

第六章总结

参考文献

致谢

附录一

附录二

附录三

附录四

附录五

附录六

附录七

附录八

附录九