瞬态阻断保护器件的结构与工艺设计
发布时间：2021-05-13 18:36
瞬态阻断保护器件是一种新型的电路保护方案,不同于传统方案,瞬态阻断保护器基于硅技术,利用JFET检测浪涌电流,结合耗尽型VDMOS实现阻断功能。当电流恢复正常时,瞬态阻断保护器两端的电压自动回落,保护器自动重启,实现“自恢复”功能。目前,国内市场仍以传统电路保护方案为主,对瞬态阻断保护器还处在了解的过程。如今,国家对半导体行业的扶持力度不断加大,未来国内对瞬态阻断保护器的需求必定有所增长。本文以此为契机,设计一款能承受瞬态脉冲电压850V、触发电流最小值为500mA的双向瞬态阻断保护器件。本文的设计分为耗尽型VDMOS和控制电路两部分。本文首先概述了JFET以及耗尽型VDMOS的工作原理,并分析了耗尽型VDMOS的动静态特性以及终端理论。基于国内现有工艺平台,分别设计了适用于850V耗尽型VDMOS的高压工艺流程以及控制电路的分立器件的集成工艺流程。利用工艺仿真软件TSUPREM4验证耗尽型VDMOS工艺是否可行,结合二维器件仿真软件MEDICI优化功率VDMOS的元胞、终端的电学参数。最终,耗尽型VDMOS元胞的击穿电压为921V,特征导通电阻为18.7Ω·mm2
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 瞬态阻断保护器的发展概况
1.3 本课题的研究意义
1.4 本论文的主要工作
第二章 瞬态阻断保护器的基本原理
2.1 瞬态阻断保护器的工作原理
2.2 耗尽型JFET的基本理论
2.3 VDMOS的基本理论
2.3.1 VDMOS的基本特性
2.3.2 VDMOS的工作原理
2.3.3 VDMOS的静态参数
2.3.4 VDMOS的开关特性
2.4 终端理论
2.4.1 等位环
2.4.2 场限环
2.4.3 场板
2.5 本章小结
第三章 瞬态阻断保护器的功率管设计
3.1 设计指标
3.2 器件的工艺设计
3.2.1 工艺流程设计
3.2.2 关键工艺步骤设计
3.3 器件元胞设计
3.3.1 元胞尺寸
3.3.2 漂移区电阻率及厚度
3.3.3 JFET区注入剂量及推结时间
3.3.4 P-body区注入剂量
3.3.5 P-body区推结时间
3.3.6 N型积累层注入剂量
3.3.7 元胞设计结果
3.4 器件终端设计
3.5 版图设计
3.6 本章小结
第四章 瞬态阻断保护器的控制电路设计
4.1 设计指标
4.2 工艺设计
4.2.1 工艺流程设计
4.2.2 关键工艺步骤设计
4.3 NMOS管的设计
4.3.1 NMOS管的结构设计
4.3.2 NMOS管的版图设计
4.4 JFET的设计
4.4.1 JFET的结构设计
4.4.2 JFET的版图设计
4.5 多晶电阻的设计
4.5.1 多晶电阻的结构设计
4.5.2 多晶电阻的版图设计
4.6 多晶二极管的设计
4.6.1 多晶二极管的结构设计
4.6.2 多晶二极管的版图设计
4.7 控制电路设计结果
4.8 瞬态阻断保护器的电路整仿
4.9 本章小结
第五章 总结与展望
致谢
参考文献
攻读硕士研究生期间取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]三门核电核级电磁阀电路控制原理分析[J]. 张晓臣. 电子测试. 2018(01)
[2]信号线路浪涌保护器防雷设计[J]. 王肃. 机电信息. 2017(09)
[3]闪电放电形成的等离子体流体受力分析[J]. 李祥超,周中山,陈则煌,陈璞阳,徐乐. 高电压技术. 2015(06)
[4]瞬变电压抑制器的发展与应用[J]. 黎明秀,贾颖,陈凯. 电子元器件应用. 2009(04)
[5]电路保护元件的发展与应用[J]. 张力,马存云. 电子元器件应用. 2002(07)
[6]高频大功率VDMOS场效应晶体管[J]. 郎秀兰,刘英坤,王占利. 半导体技术. 2001(01)
[7]VDMOS场效应管及其特点分析[J]. 张品福,张克善. 半导体杂志. 1997(03)
硕士论文
[1]用于电阻阵列的复合薄膜材料电热学特性的研究[D]. 张志浩.中国科学院研究生院（上海技术物理研究所） 2014
本文编号：3184510
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 瞬态阻断保护器的发展概况
1.3 本课题的研究意义
1.4 本论文的主要工作
第二章 瞬态阻断保护器的基本原理
2.1 瞬态阻断保护器的工作原理
2.2 耗尽型JFET的基本理论
2.3 VDMOS的基本理论
2.3.1 VDMOS的基本特性
2.3.2 VDMOS的工作原理
2.3.3 VDMOS的静态参数
2.3.4 VDMOS的开关特性
2.4 终端理论
2.4.1 等位环
2.4.2 场限环
2.4.3 场板
2.5 本章小结
第三章 瞬态阻断保护器的功率管设计
3.1 设计指标
3.2 器件的工艺设计
3.2.1 工艺流程设计
3.2.2 关键工艺步骤设计
3.3 器件元胞设计
3.3.1 元胞尺寸
3.3.2 漂移区电阻率及厚度
3.3.3 JFET区注入剂量及推结时间
3.3.4 P-body区注入剂量
3.3.5 P-body区推结时间
3.3.6 N型积累层注入剂量
3.3.7 元胞设计结果
3.4 器件终端设计
3.5 版图设计
3.6 本章小结
第四章 瞬态阻断保护器的控制电路设计
4.1 设计指标
4.2 工艺设计
4.2.1 工艺流程设计
4.2.2 关键工艺步骤设计
4.3 NMOS管的设计
4.3.1 NMOS管的结构设计
4.3.2 NMOS管的版图设计
4.4 JFET的设计
4.4.1 JFET的结构设计
4.4.2 JFET的版图设计
4.5 多晶电阻的设计
4.5.1 多晶电阻的结构设计
4.5.2 多晶电阻的版图设计
4.6 多晶二极管的设计
4.6.1 多晶二极管的结构设计
4.6.2 多晶二极管的版图设计
4.7 控制电路设计结果
4.8 瞬态阻断保护器的电路整仿
4.9 本章小结
第五章 总结与展望
致谢
参考文献
攻读硕士研究生期间取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]三门核电核级电磁阀电路控制原理分析[J]. 张晓臣. 电子测试. 2018(01)
[2]信号线路浪涌保护器防雷设计[J]. 王肃. 机电信息. 2017(09)
[3]闪电放电形成的等离子体流体受力分析[J]. 李祥超,周中山,陈则煌,陈璞阳,徐乐. 高电压技术. 2015(06)
[4]瞬变电压抑制器的发展与应用[J]. 黎明秀,贾颖,陈凯. 电子元器件应用. 2009(04)
[5]电路保护元件的发展与应用[J]. 张力,马存云. 电子元器件应用. 2002(07)
[6]高频大功率VDMOS场效应晶体管[J]. 郎秀兰,刘英坤,王占利. 半导体技术. 2001(01)
[7]VDMOS场效应管及其特点分析[J]. 张品福,张克善. 半导体杂志. 1997(03)
硕士论文
[1]用于电阻阵列的复合薄膜材料电热学特性的研究[D]. 张志浩.中国科学院研究生院（上海技术物理研究所） 2014
本文编号：3184510
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3184510.html
