功率集成电路设计技术

《功率集成电路设计技术》介绍功率集成电路设计领域的基础理论与方法。从功率集成电路的特点出发，以功率集成电路设计基本原理为主线，从构成功率集成电路的核心器件入手，贯穿工艺制造、芯片级电路设计和系统级电源转换技术。《功率集成电路设计技术》共7章，内容包括功率集成电路发展、分类及技术特点；可集成功率半导体器件；功率集成电路工艺；电源转换技术；电源管理技术；栅驱动电路和功率集成电路发展展望。

序
前言
第1章引言1
1.1功率集成电路的发展1
1.2功率集成电路的概念与分类4
1.3功率集成电路的技术特点8
参考文献9
第2章可集成功率半导体器件11
2.1可集成功率器件概述11
2.2功率器件的击穿机理13
2.3结终端技术14
2.3.1场板技术15
2.3.2沟槽终端技术18
2.3.3结终端扩展技术19
2.3.4衬底终端技术21
2.4RESURF技术23
2.4.1SingleRESURF23
2.4.2DoubleRESURF28
2.4.3TripleRESURF31
2.5超结LDMOS34
2.5.1横向超结器件的衬底辅助耗尽效应35
2.5.2等效衬底ES模型与理想衬底条件37
2.5.3横向超结器件典型工艺与实验结果40
2.6LIGBT43
2.6.1降低LIGBT静态功耗的典型结构44
2.6.2降低LIGBT动态功耗的典型结构47
2.6.3提高LIGBT安全工作区的典型结构51
2.7SOI高压器件与集成技术53
2.7.1SOI高压器件介质场增强模型与技术54
2.7.2SOI高压器件介质场增强典型技术和新结构56
2.7.3背部刻蚀技术60
2.8GaN功率集成器件与集成技术62
参考文献69
第3章功率集成电路工艺78
3.1功率集成电路工艺简介78
3.1.1BCD工艺关键技术79
3.1.2BCD工艺技术分类79
3.1.3其他功率集成工艺81
3.2功率集成电路工艺发展动态82
3.2.1体硅功率集成电路工艺发展动态82
3.2.2SOI基功率集成电路工艺发展动态92
3.3BCD兼容技术97
3.3.1BCD工艺优化规则97
3.3.2BCD工艺兼容设计实例97
3.4隔离技术99
3.4.1自隔离技术99
3.4.2结隔离技术99
3.4.3介质隔离技术100
3.5高压互连技术101
3.5.1厚介质层互连技术101
3.5.2掺杂优化技术102
3.5.3场板屏蔽技术102
3.5.4自屏蔽技术104
3.6功率集成电路工艺中的可靠性问题106
3.6.1寄生效应106
3.6.2ESD108
3.6.3热载流子效应109
3.6.4高温反偏110
3.7工艺仿真及设计实例111
3.7.1工艺仿真软件介绍111
3.7.2TSUPREM-4工艺仿真介绍112
3.7.3混合仿真118
参考文献119
第4章电源转换技术124
4.1概述124
4.2隔离式开关变换器设计技术128
4.2.1隔离式开关变换器的分类及工作原理128
4.2.2隔离式开关变换器关键设计技术131
4.3非隔离式开关变换器设计技术143
4.3.1非隔离式开关变换器的工作原理144
4.3.2电压模控制方式设计技术147
4.3.3电流模控制方式设计技术158
4.3.4恒定导通时间控制策略168
4.4核心模块设计技术183
4.4.1基准电路设计技术183
4.4.2频率补偿设计技术193
4.4.3LDO核心技术203
参考文献214
第5章电源管理技术218
5.1概述218
5.2动态电压调节技术220
5.2.1动态调压DC-DC变换器的发展现状222
5.2.2动态调压DC-DC变换器设计技术229
5.3高集成度PMU设计与数字辅助功率集成技术245
5.3.1PMU顶层设计248
5.3.2具体电路实施方案251
5.3.3数字辅助精度提升技术256
5.3.4分段功率管驱动技术263
5.4数字电源控制器设计技术269
5.4.1国内外发展现状270
5.4.2数字可编程电源控制器结构272
5.4.3数字可编程电源控制器设计实现276
5.5自适应电压调节技术284
5.5.1自适应电压调节技术的概念与基本原理284
5.5.2基于PSM的自适应电压调节技术287
5.5.3基于ADPS的自适应电压调节技术292
5.5.4基于自适应电压调节的小能耗点追踪技术301
5.6数字控制DC-DC变换器设计实例312
5.6.1概述312
5.6.2参数可配置DPID设计312
5.6.3整体仿真验证317
参考文献327
第6章栅驱动电路331
6.1概述331
6.1.1光耦隔离栅驱动集成电路331
6.1.2单片式高压栅驱动集成电路333
6.1.3磁隔离高压栅驱动集成电路334
6.1.4几种高侧栅驱动方式的比较335
6.2Si基功率器件高压栅驱动技术338
6.2.1单片高压栅驱动电路工作原理338
6.2.2高端电平位移电路及技术339
6.2.3片内抗dv/dt电路技术340
6.2.4抗di/dt技术342
6.2.5驱动电流和功率管匹配技术343
6.2.6单片高压栅驱动电路及设计实例344
6.3GaN驱动电路设计348
6.3.1Rdson受驱动电压非线性调制和大栅压有限的矛盾350
6.3.2浮动栅驱动技术和Bootstrap技术353
6.3.3di/dt和dv/dt效应及其抗干扰设计354
6.3.4自适应死区时间控制360
6.3.5栅驱动斜率控制(slopecontrol)361
6.3.6高频封装和PCB设计考虑365
6.4GaN栅驱动设计实例介绍369
6.5SiC驱动技术371
6.5.1SiC物理特性372
6.5.2SiCMOSFET驱动关键设计技术372
参考文献380
第7章展望383
7.1功率集成电路工艺与器件技术展望383
7.1.1集成高压MOS器件384
7.1.2集成功率MOS器件385
7.1.3集成高压/功率二极管386
7.1.4新材料集成功率器件及功率集成工艺386
7.1.5混合集成技术388
7.2功率集成电路系统拓扑与核心芯片技术展望388
7.2.1基于功率集成电路的开关电源拓扑发展趋势389
7.2.2基于功率集成电路的开关电源性能提升趋势390
7.2.3数字化开关电源趋势391
7.3小结394
参考文献394