一种用于LED驱动的横向恒流器件设计

发布时间：2017-07-29 19:33

  本文关键词：一种用于LED驱动的横向恒流器件设计

  更多相关文章： 整流二极管(CRD) 场板 LED照明 RESURF 可靠性

【摘要】：LED发光效率高、安全环保、使用寿命长,在提倡低碳的今天受到广泛关注,LED驱动作为照明的关键也得到了长足的进步,不同的照明需要使得各种功能的驱动日渐成熟。在一些需要简单、长时间照明的场所,如厂房、办公室、家庭等等,成本较高的集成电路解决方案不利于控制成本,而采用整流器件的驱动方式仅需要将市电全桥整流,再通过恒流器件限流即可直接驱动LED灯具,成本十分低廉。本文主要的研究任务就是设计一款具有低成本高可靠性的整流二极管(CRD,Current Regulator Diode)。本文设计的CRD器件主要分为低沟道掺杂和高沟道掺杂两种结构。通过大量的仿真,对器件的栅长度、阱注入、漂移区长度等关键参数进行了优化,以提高器件的饱和压降、电流饱和度以及耐压。其中低沟道掺杂器件的栅极采用P+注入不推结的方式以实现更高的浓度与更小的结深,阱采用低浓度注入用于减小器件的饱和压降,栅极添加了场板提高器件的电流饱和特性。在高沟道掺杂的器件设计中采用了double RESURF技术保证器件的耐压,并采用更长的栅来减小沟道长度调制效应对器件电流特性的影响。在版图设计上,通过仿真确保了终端部分的耐压以及寄生结构不会影响到器件的正常工作。在可靠性方面,采用了双层金属、增大接触孔面积的方式增加器件的导电面积,以减小电徙动对器件的影响。通过双层金属布线,设计了导热面积更大的封装方式,使器件表面的散热更好,减小芯片发热引起器件失效的几率。最终通过实验获得了单层金属结构的CRD器件,其耐压高于150 V,饱和压降小于4 V,器件具有20 mA,30 mA,60 mA等不同的电流等级,可以适用不同的应用场合,并使用30 mA的CRD器件对LED进行了点亮验证。
【关键词】：整流二极管(CRD) 场板 LED照明 RESURF 可靠性
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM923.34
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 课题背景与研究意义9-10
• 1.2 国内外发展动态和研究现状10-15
• 1.2.1 LED照明的发展10-11
• 1.2.2 LED驱动的发展11-13
• 1.2.3 本文的主要工作13-15
• 第二章 CRD基本结构与原理15-33
• 2.1 CRD的基本结构15-21
• 2.1.1 结型场效应晶体管15-18
• 2.1.2 耗尽型的LDMOS18-19
• 2.1.3 CRD的具体实现方式19-21
• 2.2 器件耐压机理21-29
• 2.2.1 PN结的耐压21-23
• 2.2.2 场板技术23-26
• 2.2.3 RESURF原理26-27
• 2.2.4 横向器件的结终端技术27-29
• 2.3 CRD器件的失效29-31
• 2.3.1 电徙动29-30
• 2.3.2 芯片发热引起的失效30-31
• 2.4 本章小结31-33
• 第三章 CRD器件仿真设计33-54
• 3.1 低沟道掺杂器件设计34-42
• 3.1.1 Nwell对器件特性的影响36-39
• 3.1.2 沟道长度对器件特性的影响39
• 3.1.3 栅极场板对电流特性的影响39-41
• 3.1.4 漂移区长度以及漏极场板对器件的影响41-42
• 3.2 高沟道掺杂器件设计42-48
• 3.2.1 Ptop对器件的影响45-46
• 3.2.2 沟道长度对器件的影响46-47
• 3.2.3 栅场板对器件影响47-48
• 3.3 带有负反馈结构的器件设计48-51
• 3.4 器件的可靠性设计51-53
• 3.5 本章小结53-54
• 第四章 版图设计及实验结果54-69
• 4.1 工艺流程54-58
• 4.2 版图设计58-66
• 4.3 流片结果66-68
• 4.4 本章小结68-69
• 第五章 结论69-70
• 致谢70-71
• 参考文献71-74
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果74-76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 乔明;庄翔;吴丽娟;章文通;温恒娟;张波;李肇基;;Breakdown voltage model and structure realization of a thin silicon layer with linear variable doping on a silicon on insulator high voltage device with multiple step field plates[J];Chinese Physics B;2012年10期

2 胡夏融;张波;罗小蓉;姚国亮;陈曦;李肇基;;A new high voltage SOI LDMOS with triple RESURF structure[J];半导体学报;2011年07期

，

本文编号：590792