电子科技大学功率器件和功率集成电路new
一种基于PWM控制的H桥功率驱动器的设计
ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｂｏｏｔｓｔｒａｐ ｒｉｓｅ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｂｉｓｔａｂｌｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｃｉｒｃｕｉｔ ａｒｅ ｔｈｅ
ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ ｉｄｅａｓ ｉｎ ｔｈｉｓ ｔｈｅｓｉｓ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｕｓｉｎｇ ＥＤＡ ｓｏｆｔｗａｒｅ，ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｏｔａｌ
Ｔｈｅ ｅｍｅｒｇｅｎｃｅ ｏｆ ＳＰＩＣ ｓｈｏｗｓ ａ ｇｒｅａｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ｔｏ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，ｔｈｅ
ｄｅｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｃｏｓｔ，ｗｅｉｇｈｔ ａｎｄ ｖｏｌｕｍｅ，ａｎｄ ｔｏ ｔｈｅ ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｉｎｉａｔｕｒｉｚａｔｉｏｎ，
ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｃｉｒｃｕｉｔ ｇｅｎｅｒａｔｅｓ ｗａｒｎｉｎｇ ａｎｄ ｓｈｕｔｏｆｆ ｓｉｇｎａｌｓ ｉｎ １４５℃ａｎｄ １７０＂Ｃ．
ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ａｎｄ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｓｐｅｅｄ ｃａｎ ｂｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ ２。Ｃ，ａｎｄ ａ ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ
本文首先从系统的角度出发，对电路进行总体设计，确定了电路的功能模块 及模块之间的功能衔接。接着，根据项目的性能指标要求，详细设计并分析了本 电路中的电荷泵电路、自举电路、过温保护电路、电流取样电路四个功能模块及 ＰｗＭ速度反馈控制应用电路。这是本文的重点所在。其中的电荷泵上升时间数 学归纳分析法、自举电路上升时间微分分析法和双稳态过温保护电路是本文的创 新点。最后，本文在厂方提供的模型基础上利用ＥＤＡ软件对各个子电路及整体 电路进行了仿真，确保设计的电路能满足性能指标要求，并给出了仿真结果。
１）输出电流和电压范围，它决定着电路能驱动多大功率的电机。 ２）效率，高的效率不仅意味着节省电源，也会减少驱动电路的发热。要 提高电路的效率，可以从保证功率器件的开关工作状态和防止共态导通（Ｈ桥 或推挽电路可能出现的一个问题，即两个功率器件同时导通使电源短路）入手。 ３）对控制输入端的影响。功率电路对其输入端应有良好的信号隔离，防 止有高电压大电流进入主控电路，这可以用高的输入阻抗或者光电耦合器实现 隔离。 ４）对电源的影响。共态导通可以引起电源电压的瞬间下降造成高频电源 污染；大的电流可能导致地线电位浮动。 ５）可靠性。电机驱动电路应避免过温、过流、过欠压等极端情况的发生。
申请西电集成电路博士
申请西电集成电路博士1. 引言集成电路作为现代科技领域的重要组成部分，已经在各个领域发挥着巨大的作用。
西安电子科技大学（以下简称西电）作为中国乃至全球著名的高等学府，在集成电路领域也具有显著的研究实力和科研声誉。
本文旨在申请西电集成电路博士项目，希望能够加入西电的团队，深入学习和研究集成电路相关知识，并为该领域做出自己的贡献。
2. 研究背景近年来，随着人工智能、物联网等新兴技术的快速发展，对于高性能、低功耗、小尺寸的集成电路需求日益增长。
作为核心器件之一，集成电路设计和制造技术对于现代科技产业的发展至关重要。
然而，在当前国内外集成电路领域仍存在着许多挑战和问题，如功耗优化、故障容忍性设计、可靠性验证等方面。
为了解决这些问题，深入研究集成电路设计与制造技术势在必行。
3. 研究目标本次申请的西电集成电路博士项目的研究目标主要包括以下几个方面：1.深入研究和掌握现代集成电路设计与制造的理论基础和关键技术；2.针对集成电路设计中存在的问题，提出创新性的解决方案；3.开展实验和仿真工作，验证提出方案的可行性和有效性；4.在国内外相关学术会议和期刊上发表高质量论文，积极参与学术交流。
4. 研究方法为了实现上述研究目标，我计划采取以下几种研究方法：1.文献综述：通过阅读国内外相关领域的文献资料，了解当前集成电路设计与制造技术的最新进展和存在的问题。
2.理论分析：对于集成电路设计中存在的问题进行深入分析，并提出相应的理论模型和算法。
3.实验仿真：利用现有的EDA工具（如Cadence、Synopsys等）进行实验仿真，验证提出方案在性能、功耗、面积等方面的优势。
4.数据分析：对实验仿真结果进行数据分析，总结和归纳实验结果，为后续研究提供依据。
5. 预期成果通过本次研究，预期可以获得以下几个方面的成果：1.发表高质量论文：将研究成果发表在国内外知名学术会议和期刊上，扩大研究影响力和学术声誉。
2.获得专利授权：根据研究成果申请相关专利，保护自己的知识产权。
电子薄膜与集成器件国家重点实验室
电子薄膜与集成器件国家重点实验室
闫裔超
【期刊名称】《中国材料进展》
【年(卷),期】2012(031)007
【摘要】电子薄膜与集成器件国家重点实验室（UESTC）是以电子科技大学教育部新型传感器重点实验室、信息产业部电子信息材料及应用重点实验室和功率半导体技术重点实验室为基础，于2006年7月经科技部批准组建，2008年10月通过科技部验收并正式开放运行，现任实验室学术委员会主任为雷清泉院士，
【总页数】1页(P64-64)
【作者】闫裔超
【作者单位】电子科技大学
【正文语种】中文
【中图分类】TN248.4
【相关文献】
1.2012年IEEE国际功率半导体器件（电力电子器件）及功率集成电路会议综述[J], 胡冬青
2.薄膜制冷器与光电子器件的单片集成 [J], 高国龙
3.电子薄膜与集成器件国家重点实验室中山分室 [J],
4.电子薄膜与集成器件国家重点实验室中山分室 [J],
5.电子薄膜与集成器件国家重点实验室在红外隐身结构研究方面取得重要进展 [J], 周佩珩
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集成电路设计与MPW流片介绍new2详解
功率芯片和功率器件要求
PDP控制电源功能
PDP电源是进行AC-DC,DC-DC输出多组直流电压的大功率 开关电源，其调节范围宽，电压高，纹波小，噪声低； 提供控制板、接口板等部件的5V、9V、12V电压和32V音频 电压；
向PDP驱动电路提供维持电压和扫描电压；
采用了PFC技术，使得电源能在输入电压90～265V，50～
1）EMI滤波器电路图
AC220V输入之后，滤除电网中的电磁干扰， 包括共模干扰与串扰。
2）PFC的应用电路
PFC芯片根据前馈与反馈 波形，产生PWM调制信 号，控制开关管的通断， 以达到输入电流跟随输入 电压，改善功率因数。
开关管栅极受PWM信号控 制，利用管子的通断对电感 冲放电，调整输入电流。
器件物理 电路与系统设计 现代制造技术
强化实践性教学环节：包括计算机上机训 练、生产实习、课程设计、毕业设计等。 进行MPW工程流片。
微电子器件物理基础
双极器件和mos器件为主线
器件物理研究（包括小尺寸效应） 器件结构、工作原理以及设计方法 新型微电子器件与特种微电子器件
太阳能电池
220V AC PFC VCC 检测
PFC功率因 数校正电路
PWM控制DC－DC 同步整流 高压ZVS驱动 PWM控制DC－DC PWM控制DC－DC
VS＝195V
供板上芯 片VCC
VA＝65V 逻辑电压：5、 9、12V 音频电压：32V 待机电压： 5.1V
待机 电源
交流 检测
隔离
光 耦 器 件
掌握资料查询、文献检索及运用现代信息技术获取相关信息
的基本方法；具有一定的设计，创造实验条件，归纳、整理、
分析设计结果，撰写论文，参与学术交流的能力。
电子科技大学功率器件和功率集成电路-(功率集成技术)
自隔离D／CMOS集成技术
采用该集成技术可以集成高压LDMOS，低压增强和耗尽型NMOS及 PMOS， 由于采用了自隔离，输出级必须是漏极开路结构， CMOS的 工作电压为15V，输出LDMOS的击穿电压为400V，采用4um硅栅工艺， 逻辑的时钟频率为5MHz。
结隔离D／CMOS IC集成技术
功率集成电路的主要技术
高压功率器件技术 隔离技术 材料技术 工艺兼容技术
材料技术
高阻外延技术 SOI SiC GaN
高阻外延技术
N P
SOI
Si SiO2
Si
Si Si Si Si Si Si
Si
SiO2
Si
隔离岛
键合
SiO2 Si
SiO2 Si
Si SiO2
厚外延BiMOS集成技术
薄外延BiMOS集成技术
功率集成电路的主要技术
高压功率器件技术 隔离技术 材料技术 工艺技术
功率集成中的其他重要问题
高压互连线问题
Metal SiO2
Si
Metal SiO2
Si
Metal SiO2
Si
HV
Metal
SiO2 (Metal) poly silicon
隔离技术
1. SI (自隔离) 2. JI (PN结隔离) 3. DI (介质隔离)
SI (自隔离)
自隔离的HV-LDMOS与CMOS逻辑元件的集成
优点: •工艺较为简单 •集成度高 •高压M05击穿电压高 •在工艺上高压管与低压 管可以兼容。
限制： 1) 高压管必须设计成环形结构，漏区在当中，漏区完全被栅区
采用掺杂的方法使其掺杂浓度稍有提高，更有 利于提高低压器件的性能。 P+隔离和N+埋层联接扩散。
电子科技大学微电子专业开设课程-V1
电子科技大学微电子专业开设课程-V1
电子科技大学微电子专业开设课程
随着微电子产业的不断发展，微电子专业的教育也日渐重要。
为了满
足产业发展的需求，电子科技大学微电子专业开设了多门课程，以培
养更多优秀的微电子技术人才。
一、基础课程
1.微电子学：介绍微电子学的概念、研究范围、历史和发展现状，以
及微电子器件的原理和制造工艺。
2.集成电路设计基础：介绍集成电路设计的基本原理、方法和流程，
以及常用的EDA工具，并通过实验练习加深学生对集成电路设计的理解。
3.模拟电路设计基础：介绍模拟电路设计的基本原理、方法和流程，
以及常用的电路元件和EDA工具，通过实验练习提高学生的设计能力。
二、专业课程
1.微纳电子学：介绍微纳电子学的基本概念和最新发展动态，以及微
纳技术在集成电路、传感器、MEMS和生物芯片等领域的应用。
2.数字电路设计：介绍数字电路设计的原理和方法，包括数字电路的
分析和设计、I/O 接口的设计和测试、数字信号处理、ASIC设计和FPGA设计等内容。
3.模拟集成电路设计：介绍模拟集成电路设计的原理和方法，包括运放电路、数据转换电路、功率放大器、PLL和时钟等元件的设计。
4.射频集成电路设计：介绍射频集成电路设计的原理和方法，包括射频电路理论、射频芯片、高频传输线、滤波器和功率放大器等元件的设计。
以上课程涵盖了微电子专业的基础知识和专业技术，学生在学期间不仅可以加深对微电子学科的理解，还可以提高实践能力。
通过这些课程的学习，毕业生将具备较强的微电子技术应用能力和解决问题的能力，为微电子产业的发展做出重要贡献。
18、电子科技大学(罗萍)张波课题组
（一）课题组成员及导师名单（二）课题组主要研究方向与特点¾Power Devices¾(Bipolar) CMOS DMOS Process¾Power ICs功率集成技术实验室SOI High Voltage ICs:Novel integrated SOI power devices PDP Driver ICs High Voltage Gate Driver ICs High Voltage Control ICs High Voltage IC with Radiation-Hard2010-4-2911功率集成技术实验室功率集成理论－PSoC Power System on Chip2010-4-29Novel Integrated Power Devices Control Mode suited for SPIC Power Integrated Process Digital Assistant Power Design12功率集成技术实验室Power Device Control Theory BCD Process Power IC & PSoC2010-4-29 13功率集成技术实验室（三）课题组部分研究成果展示2010-4-2914Power management IC Series功率集成技术实验室Motor Driver ICs Motor Driver ICs2010-4-2915White LED Driver ICs White LED Driver ICs功率集成技术实验室2010-4-2916Power management IC Series功率集成技术实验室2010-4-2917电路理论功率集成技术实验室Pulse Skip Modulation (PSM)100Efficiency(%)90 80 70 60 50 20 40 60 Vin=2.0V Vin=1.8V Vin=1.5V Vin=1.2V 80 100I-out(mA)2010-4-2918Digitally Assisted Power Integration (DAPI) 功率集成技术实验室复杂负载SoC的低功耗设计问题数模混合SoC SIP2010-4-2919集成电路发展趋势ITRS功率集成技术实验室国 际 半 导 体 技 术 蓝 图2010-4-2920¾Realization of high voltage (> 700 V) in Device Letters¾New high-voltage (> 1200 V) MOSFET with the¾30(3):305-307, 2009 ¾¾ADI ¾NIKO（四）课题组在研的主要项目（五）课题组培养研究生的优势和竞争力（六）课题组对学生的要求。
功率半导体器件发展概述
中国电工技术学会电力电子学会第十届学术年会论文集
相互交叠的 SJ 结构中的电场分布，使传统 VDMOS 中 击穿盾关系，所以，国际 上对横向 SJ(SJ-LDMOS)研究也是一个热点。
图 1 纵向 Super Junction 结构
功率半导体器件的半导体衬底材料是影响功率器件 发展的基础，下面分别以目前应用和研究最广泛的硅基 和 SOI(SOI，Silicon-On-Insulator)基为例对功率器件的发 展作简单的概述。 2.1 硅基功率器件
硅基功率器件是第一代半导体功率器件，在对硅、
锗材料以及与之形成界面的氧化物、硅/金属研究成熟的 基础上，出现了功率晶闸管、功率二极管、功率 MOS、 IGBT 等。功率二极管是功率半导体器件的重要分支。目 前商业化的功率二极管主要是 PiN 功率二极管和肖特基 势垒功率二极管（SBD）[2]。前者有着耐高压、大电流、 低泄漏电流和低导通损耗的优点，但电导调制效应在漂 移区中产生的大量少数载流子降低了关断速度，限制了 电力电子系统向高频化方向发展。具有多数载流子特性 的肖特基势垒功率二极管有着极高的开关频率，但其串 联的漂移区电阻有着与器件耐压成 2.5 次方的矛盾关系， 阻碍了肖特基势垒功率二极管的高压大电流应用，加之 肖特基势垒功率二极管极差的高温特性、大的泄漏电流 和软击穿特性，使得硅肖特基势垒功率二极管通常只工 作在 200 伏以下的电压范围内。
SOI 高压器件作为 SOI SPIC 的核心器件，其击穿电 压取决于横向击穿电压和纵向击穿电压的较低者。由于 常规 SOI 结构埋层限制耗尽区向衬底扩展，衬底不能参 与耐压，同时基于隔离和散热的考虑，顶层硅和埋氧层 都不能做得太厚，因而 SOI 器件的纵向耐压成为限制 SOI 技术在功率集成电路领域应用的主要因素。在最近的 20 年中人们提出了一系列的新技术和新结构[9-10]，分别从 横向和纵向来提高 SOI 高压器件的击穿电压。我们通过 对 SOI 中介质层中电场和击穿电压的分析，提出了一种 提高器件纵向耐压的新技术－介质场增强技术（EnbilfBuried Insulator Layer Field），这种技术通过在传统 SOI 埋层（I 层）中引入低介电系数的材料或通过使用图形化 的结构突破了传统 SOI 结构中受界面电荷为零时的 3 倍 电场关系，通过 Enbilf 技术，使 I 层中的电场大大提高， 纵向击穿电压达到设计的要求。 3 SJ(Super Junction)型功率半导体器件发展展望
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高压功率器件的应用领域
整流 线性功率放大 开关功率变换
线性稳压器 汽车
100 10
AC 马达控制
电流(A)
1 0.1 0.01 0.001 1 10
数字 技术
开关 稳压器
日光灯 镇流器 HVIC
双极 技术
100 电压(V)
1000
高压功率器件的应用领域
整流
Vin
Vin
~
Vout Vout
B.J. Baliga 《Power Smeiconductor
Devices》， PWS publishing company
张波 ，《功率半导体器件》英文器件
能工作在较高电压情况下的半导体器件称为高压 器件。 这里的“高压”是一个较模糊的概念。 数字电路： 25V ～100V 射频电路： 20V～100V 电源电路： 20V～1200V 马达控制电路： 60～1500V 特殊领域：>2000V
功率MOS与高压集成电路 (1)
内容提要
绪论 基本功率电路拓扑结构 雪崩击穿与结终端技术 垂直导电MOS型功率器件 横向高压、功率MOS型器件 功率集成电路与高压集成电路 新型功率器件与功率系统集成
参考书目
陈星弼院士 《功率MOSFET与高压集成电
路》 东南大学出版社， 1996年
功率=电流×电压
功率器件的定义 具有处理较大功率的器件, 一般定义为功率 大于500mW的器件.
高压器件不一定是功率器件. 功率器件的工作电压不一定就高. 注意这里功率是指器件所能处理的功率, 而非 器件自身的功率损耗.
表征高压功率器件的指标
• 优值Q 导通 电阻 的导 纳值
优值Q=
耐压×速度 导通电阻
耐压 一个良好的设计要求Q越高越好
表征高压功率器件的指标
安全工作区SOA 正向安全工作区 反向安全工作区
I 反向安全工作区 电流限制 功耗限制 击穿限制 正向安全工作区 电流限制
击穿限制
V
高压功率器件的研究内容
如何提高耐压 如何提高电流容量 如何提高速度 如何提高安全工作区 如何提高控制能力 如何降低工艺难度
time
Vout
Vin
~ Vin
Vout
time
整流
Vin
Vin
~
控制
Vout Vout
time
功率放大
Vin
Vout
time
智能功率技术的组成图