硅基功率集成電路設計技術
孫偉鋒等
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商品描述
本書重點講述硅基功率集成電路及相關集成器件的設計技術理論和應用。第1章綜述功率集成電路基本概念、特點及發展；第2～3章介紹功率集成電路最核心的兩種集成器件(LDMOS和SOI-LIGBT)的結構、原理及可靠性；在器件基礎上，第4～6章重點闡述高壓柵驅動集成電路、非隔離型電源管理集成電路及隔離型電源管理集成電路三種常見典型功率集成電路的設計方法及難點問題。
本書除講述基本原理，還闡明近年來國際一流學術團體、一流企業在功率集成電路及相關集成器件設計技術方面的最新研究成果，以追求內容的先進性和實用性。
本書除講述基本原理，還闡明近年來國際一流學術團體、一流企業在功率集成電路及相關集成器件設計技術方面的最新研究成果，以追求內容的先進性和實用性。
目錄大綱
目錄
序
前言
第1章 緒論 1
1.1 功率集成電路基本概念 2
1.1.1 功率集成電路的定義 2
1.1.2 功率集成電路的發展歷程 3
1.1.3 功率集成電路技術的特點 5
1.2 功率集成電路核心器件概述 6
1.2.1 功率半導體器件發展歷程 7
1.2.2 功率集成電路的核心器件 9
1.3 功率集成電路基本結構 10
1.4 功率集成電路的挑戰和機遇 13
參考文獻 15
第2章 集成型功率LDMOS器件設計 17
2.1 功率LDMOS器件結構及工作原理 17
2.1.1 功率LDMOS器件結構 17
2.1.2 功率LDMOS器件工作原理 18
2.2 功率LDMOS器件耐壓提升技術 20
2.2.1 場板技術 20
2.2.2 溝槽隔離技術 23
2.2.3 埋層技術 29
2.2.4 漂移區變摻雜技術 33
2.2.5 超結技術 35
2.3 功率LDMOS器件可靠性 39
2.3.1 熱載流子可靠性 40
2.3.2 安全工作區可靠性 45
2.3.3 HTRB可靠性 51
2.3.4 ESD可靠性 55
參考文獻 60
第3章 集成型功率SOI-LIGBT器件設計 62
3.1 SOI技術概述 62
3.1.1 SOI工藝特點 62
3.1.2 SOI工藝在高壓集成電路領域的優勢 65
3.2 功率SOI-LIGBT器件的結構及工作原理 67
3.2.1 SOI-LIGBT器件的結構 67
3.2.2 耐壓原理 68
3.2.3 導通原理 70
3.2.4 開關原理 70
3.3 功率SOI-LIGBT器件電流密度提升技術 72
3.3.1 發射極優化技術 72
3.3.2 漂移區優化技術 82
3.3.3 集電區優化技術 84
3.4 功率SOI-LIGBT器件關斷速度提升技術 86
3.4.1 載流子存儲優化技術 86
3.4.2 載流子抽取加速技術 103
3.5 功率SOI-LIGBT器件的可靠性 106
3.5.1 閂鎖可靠性 106
3.5.2 短路可靠性 109
參考文獻 114
第4章 高壓柵驅動集成電路設計 117
4.1 高壓柵驅動芯片概述 117
4.1.1 高壓柵驅動芯片功能與應用 117
4.1.2 高壓柵驅動芯片工藝概述 118
4.2 高壓柵驅動集成電路關鍵技術 121
4.2.1 抗dV/dt噪聲能力提升技術 121
4.2.2 集成自舉技術 130
4.2.3 抗VS負過沖能力提升技術 133
4.2.4 輸出驅動技術 138
4.3 高壓柵驅動集成電路測試技術 147
4.3.1 高壓柵驅動芯片測試系統設計難點 147
4.3.2 測試系統設計考慮 149
參考文獻 156
第5章 非隔離型電源管理集成電路設計 158
5.1 非隔離型電源及控制電路概述 158
5.1.1 電路拓撲及分類 158
5.1.2 控制電路概述 162
5.2 線性穩壓電源電路設計 163
5.2.1 基本工作原理 163
5.2.2 高效率設計技術 166
5.3 Buck型開關電源電路設計 172
5.3.1 基本工作原理 172
5.3.2 高效率設計技術 173
5.3.3 高頻化全集成設計技術 196
5.3.4 單電感多輸出設計技術 221
5.4 Boost型PFC電源電路設計 258
5.4.1 基本工作原理 259
5.4.2 DCM Boost型PFC變換器功率因數提升控制原理 270
5.4.3 DCM Boost型PFC變換器電路架構設計與驗證 276
參考文獻 289
第6章 隔離型電源管理集成電路設計 291
6.1 隔離型電源及控制電路概述 291
6.1.1 電源拓撲結構及分類 292
6.1.2 控制電路簡介 296
6.2 反激式開關電源電路設計 298
6.2.1 反激式開關電源工作原理 298
6.2.2 多模式高效率控制技術 304
6.2.3 高精度電壓、電流補償技術 310
6.2.4 高動態響應技術 329
6.2.5 單管諧振控制技術 345
6.3 半橋型LLC諧振變換器設計 368
6.3. 半橋型LLC諧振變換器工作原理 369
6.3. LLC諧振變換器控制芯片的一般功能模塊簡介 376
6.3. LLC諧振變換器的PFM穩壓調制技術 377
6.3. LLC諧振變換器的小信號模型與環路補償技術 384
6.3. LLC諧振變換器的軟啟動技術 389
6.3. 基於ON/OFF控制的LLC振變換器的輕載效率優化技術 393
6.3. LLC控制芯片的容性保護技術 395
參考文獻 397
序
前言
第1章 緒論 1
1.1 功率集成電路基本概念 2
1.1.1 功率集成電路的定義 2
1.1.2 功率集成電路的發展歷程 3
1.1.3 功率集成電路技術的特點 5
1.2 功率集成電路核心器件概述 6
1.2.1 功率半導體器件發展歷程 7
1.2.2 功率集成電路的核心器件 9
1.3 功率集成電路基本結構 10
1.4 功率集成電路的挑戰和機遇 13
參考文獻 15
第2章 集成型功率LDMOS器件設計 17
2.1 功率LDMOS器件結構及工作原理 17
2.1.1 功率LDMOS器件結構 17
2.1.2 功率LDMOS器件工作原理 18
2.2 功率LDMOS器件耐壓提升技術 20
2.2.1 場板技術 20
2.2.2 溝槽隔離技術 23
2.2.3 埋層技術 29
2.2.4 漂移區變摻雜技術 33
2.2.5 超結技術 35
2.3 功率LDMOS器件可靠性 39
2.3.1 熱載流子可靠性 40
2.3.2 安全工作區可靠性 45
2.3.3 HTRB可靠性 51
2.3.4 ESD可靠性 55
參考文獻 60
第3章 集成型功率SOI-LIGBT器件設計 62
3.1 SOI技術概述 62
3.1.1 SOI工藝特點 62
3.1.2 SOI工藝在高壓集成電路領域的優勢 65
3.2 功率SOI-LIGBT器件的結構及工作原理 67
3.2.1 SOI-LIGBT器件的結構 67
3.2.2 耐壓原理 68
3.2.3 導通原理 70
3.2.4 開關原理 70
3.3 功率SOI-LIGBT器件電流密度提升技術 72
3.3.1 發射極優化技術 72
3.3.2 漂移區優化技術 82
3.3.3 集電區優化技術 84
3.4 功率SOI-LIGBT器件關斷速度提升技術 86
3.4.1 載流子存儲優化技術 86
3.4.2 載流子抽取加速技術 103
3.5 功率SOI-LIGBT器件的可靠性 106
3.5.1 閂鎖可靠性 106
3.5.2 短路可靠性 109
參考文獻 114
第4章 高壓柵驅動集成電路設計 117
4.1 高壓柵驅動芯片概述 117
4.1.1 高壓柵驅動芯片功能與應用 117
4.1.2 高壓柵驅動芯片工藝概述 118
4.2 高壓柵驅動集成電路關鍵技術 121
4.2.1 抗dV/dt噪聲能力提升技術 121
4.2.2 集成自舉技術 130
4.2.3 抗VS負過沖能力提升技術 133
4.2.4 輸出驅動技術 138
4.3 高壓柵驅動集成電路測試技術 147
4.3.1 高壓柵驅動芯片測試系統設計難點 147
4.3.2 測試系統設計考慮 149
參考文獻 156
第5章 非隔離型電源管理集成電路設計 158
5.1 非隔離型電源及控制電路概述 158
5.1.1 電路拓撲及分類 158
5.1.2 控制電路概述 162
5.2 線性穩壓電源電路設計 163
5.2.1 基本工作原理 163
5.2.2 高效率設計技術 166
5.3 Buck型開關電源電路設計 172
5.3.1 基本工作原理 172
5.3.2 高效率設計技術 173
5.3.3 高頻化全集成設計技術 196
5.3.4 單電感多輸出設計技術 221
5.4 Boost型PFC電源電路設計 258
5.4.1 基本工作原理 259
5.4.2 DCM Boost型PFC變換器功率因數提升控制原理 270
5.4.3 DCM Boost型PFC變換器電路架構設計與驗證 276
參考文獻 289
第6章 隔離型電源管理集成電路設計 291
6.1 隔離型電源及控制電路概述 291
6.1.1 電源拓撲結構及分類 292
6.1.2 控制電路簡介 296
6.2 反激式開關電源電路設計 298
6.2.1 反激式開關電源工作原理 298
6.2.2 多模式高效率控制技術 304
6.2.3 高精度電壓、電流補償技術 310
6.2.4 高動態響應技術 329
6.2.5 單管諧振控制技術 345
6.3 半橋型LLC諧振變換器設計 368
6.3. 半橋型LLC諧振變換器工作原理 369
6.3. LLC諧振變換器控制芯片的一般功能模塊簡介 376
6.3. LLC諧振變換器的PFM穩壓調制技術 377
6.3. LLC諧振變換器的小信號模型與環路補償技術 384
6.3. LLC諧振變換器的軟啟動技術 389
6.3. 基於ON/OFF控制的LLC振變換器的輕載效率優化技術 393
6.3. LLC控制芯片的容性保護技術 395
參考文獻 397
