基于高压MOS功率器件的高压集成电路的研究

论文摘要

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BCD工艺,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。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 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
• 2.2.3 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
• 2.5.1 漂移区长度的影响
• 2.5.2 栅极场板长度的影响
• 2.5.3 P降场层浓度的影响
• 2.5.4 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