单片式智能功率IC功率管及使能电路设计

摘要

单片式智能功率集成电路具有成本低、体积小、工作稳定等诸多优点，自20世纪90年代中期问世以来已得到广泛应用。功率半导体器件是单片式智能功率集成电路发展的关键所在，如何提高功率半导体器件的耐压、降低其导通电阻以及解决其工艺兼容性直接关系着单片式智能功率集成电路的发展。RESURF（REduced SURface Field）技术是设计横向功率半导体器件的关键技术之一，它能够在保证横向功率半导体器件击穿电压不变的同时，降低横向功率半导体器件的导通电阻。
　　本论文的主要目标是设计一款单片式智能功率集成电路中的功率管及使能电路。要求芯片集成高压（600V）、中压（40V）、低压（5V）器件于一体。该芯片属于反激隔离型开关电源，耐压600V，最大输出功率为9W，开关频率为132kHZ，采用PWM（Pulse Width Modulation）与PSM（Pulse Skipping Modulation）相结合的调制方式，具有过热、过流、欠压等自动保护功能和比较宽的工作温度范围。
　　本文研究了一种新型Triple-RESURF LDMOS结构。通过理论分析以及数值模拟证明Triple-RESURF LDMOS能够在保持LDMOS击穿电压不变的同时，极大地降低LDMOS的导通电阻。本文给出了制作Triple-RESURF LDMOS的工艺流程，针对Triple-RESURF LDMOS工艺实现两大难题，给出了解决方案，该工艺流程为兼容高压（600V）、中压（40V）、低压（5V）的BCD工艺流程。同时本文还设计优化了Triple-RESURF LDMOS的版图。
　　本文具体研究设计了项目涉及的单片式智能功率集成电路中的使能线欠压检测模块以及X2信号产生模块。通过数值分析以及软件仿真结合的手段设计优化了组成模块的相关器件的参数，同时设计优化了两个模块的版图。

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第一章 绪论

1.1单片式智能功率集成电路简介

1.2功率半导体器件简介

1.3本文主要工作

第二章 Triple-RESURF LDMOS

2.1器件结构分析

2.2器件耐压特性分析

2.3器件二维仿真数值分析

2.4 Triple-RESURF LDMOS的工艺实现

2.5小结

第三章 单片式智能功率IC使能电路分析与设计

3.1整体电路介绍

3.2使能线欠压检测模块分析与设计

3.3 X2信号产生模块分析与设计

3.4小结

第四章 版图设计

4.1版图设计规则说明

4.2功率管及相关子模块版图设计

4.3小结

第五章 结论

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果