横向超结器件及可集成低压电源的研究

发布时间：2023-02-15 14:11

　　为了解决日益紧张的能源问题,世界能源消费结构不断发生变化,其中电能等清洁能源在终端能源消费的比重持续提升。作为一种电能变换技术,电力电子技术能够实现电能的高效转变和控制,这对于节省能源具有非常重要的意义,也与当代环保、可持续发展的主题契合。电力电子技术的进步离不开功率半导体器件的不断发展。从不可控的功率二极管到半控型的晶闸管再到全控型的MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等器件,功率半导体器件的结构不断革新,电学性能发生很大变化。其中,以MOSFET为代表的单极型功率器件由于优异的开关性能得到广泛的应用,但是其击穿电压和比导通电阻之间存在一种矛盾关系即“硅极限”。由陈星弼教授提出的超结耐压理论打破上述“硅极限”,并在纵向MOSFET器件中取得巨大成果。然而,超结耐压技术在横向MOSFET器件应用的研究相对较少,且研究内容主要集中在薄(≤1μm)超结耐压层的电场分布优化方面,而很少针对较厚(>1μm)超结耐压层的电场分布进行优...

【文章页数】：140 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 电力电子技术及功率半导体器件
    1.2 智能功率集成电路
    1.3 电荷平衡耐压原理及RESURF技术
    1.4 平面结终端技术和优化横向变掺杂理论
    1.5 本论文的主要研究工作
第二章 新型多掺杂层电荷补偿的横向耐压结构的研究
    2.1 研究背景
    2.2 横向超结器件优化分析
        2.2.1 衬底辅助耗尽效应分析
        2.2.2 曲率效应分析
        2.2.3 比导通电阻优化分析
    2.3 新型多掺杂层电荷补偿的横向耐压结构
        2.3.1 结构介绍及原理分析
        2.3.2 结构参数优化设计
        2.3.3 优化结果及分析
    2.4 工艺分析及讨论
        2.4.1 工艺参数对新型超结LDMOS结构性能的影响
        2.4.2 超结耐压结构制造工艺流程
    2.5 本章小结
第三章 两种集成工艺平台及测试平台简介
    3.1 一种智能功率集成工艺平台
    3.2 一种IGBT高低压集成工艺平台
    3.3 工艺仿真及参数提取
    3.4 稳态和瞬态特性测试方法
    3.5 本章小结
第四章 具有自钳位功能的多级输出低压正电源研究
    4.1 研究背景
    4.2 具有自钳位功能的两级输出低压正电源
        4.2.1 结构介绍及工作机理分析
        4.2.2 稳态和瞬态仿真结果及分析
        4.2.3 工艺实现难点及解决方法
        4.2.4 流片测试结果及分析
    4.3 低压正电源的应用分析
        4.3.1 四输出低压电源结构的设计
        4.3.2 低压正电源在半桥电路中的应用
    4.4 本章小结
第五章 一种与高压器件集成的低压负电源研究
    5.1 研究背景
    5.2 一种与高压IGBT器件集成的低压负电源
        5.2.1 结构介绍及工作机理分析
        5.2.2 IGBT元胞设计及仿真结果
        5.2.3 低压负电源的仿真结果与分析
    5.3 工艺分析及版图设计
    5.4 测试结果及分析
    5.5 所设计低压负电源的应用
    5.6 本章小结
第六章 全文总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间取得的成果



本文编号：3743349