本書以功率集成電路的“功率器件—制造工藝—電路單元—芯片設計”為主線，結(jié)合技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，首先介紹功率集成電路中的特有器件LDMOS與LIGBT的結(jié)構(gòu)、原理和特性，進而闡述典型的功率集成電路模塊的原理、設計方法及難點問題，包括高壓柵極驅(qū)動集成電路、電源管理集成電路等；最后介紹智能功率模塊和功率集成電路的可靠性。本書注重實踐性和前沿性，每部分電路均增加了仿真實例，每章后提供習題和挑戰(zhàn)性拓展，并融入數(shù)字化思政元素，強調(diào)教材的“兩性一度”。本書提供配套的電子課件PPT、習題參考答案、教學大綱、仿真電路圖、軟件操作文檔等。 本書可作為高等院校相關(guān)專業(yè)本科生和研究生的教材，以及從事功率集成電路設計的專業(yè)技術(shù)人員的參考用書。
楊媛，西安理工大學二級教授、博士生導師，電子科學與技術(shù)一級博士學科帶頭人，微電子科學與工程專業(yè)負責人，陜西省教學名師，陜西省科技創(chuàng)新團隊負責人，陜西省新能源功率半導體器件及智能系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心主任，陜西省智能物聯(lián)網(wǎng)集成電路與系統(tǒng)引智基地主任，國家級一流本科課程負責人，陜西省課程思政精品課程負責人。長期從事半導體集成電路教學和研究工作，主持國家級重點項目1項、國家自然科學基金項目4項以及陜西省重點研發(fā)項目、企業(yè)重大成果轉(zhuǎn)化等科研項目40余項。獲陜西省科學技術(shù)獎一等獎1項、二等獎3項，西安市科學技術(shù)獎一等獎2項，陜西省高等學校科學技術(shù)一等獎2項，陜西省高等教育教學成果特等獎1項、一等獎2項、二等獎1項。先后在IEEE Transaction on Power Electronics等期刊發(fā)表論文200余篇，授權(quán)國家發(fā)明專利20余項，出版教材3部、專著2部，并受到國家科學技術(shù)學術(shù)著作出版基金資助。
第1章 概述 1
1.1 功率集成電路的概念 1
1.1.1 功率集成電路的基本概念 1
1.1.2 功率集成電路的分類 2
1.1.3 功率集成電路的特點 4
1.2 功率集成電路的發(fā)展歷程 5
1.3 功率集成電路的挑戰(zhàn)和機遇 6
習題 8
挑戰(zhàn)性拓展 8
第2章 功率集成器件 9
2.1 功率集成器件概述 9
2.1.1 定義與分類 9
2.1.2 關(guān)鍵問題 9
2.1.3 技術(shù)趨勢 10
2.2 功率MOS集成器件 10
2.2.1 傳統(tǒng)MOSFET 10
2.2.2 橫向雙擴散MOSFET 11
2.2.3 縱向雙擴散MOSFET 13
2.2.4 高壓CMOS的集成結(jié)構(gòu) 14
2.3 電場調(diào)制LDMOS器件 15
2.3.1 電場調(diào)制技術(shù) 15
2.3.2 RESURF LDMOS 17
2.3.3 超結(jié)LDMOS 22
2.4 橫向IGBT器件 24
2.4.1 平面柵LIGBT 24
2.4.2 RESURF LIGBT 26
2.4.3 溝槽柵LIGBT 28
2.4.4 功率集成器件特性評價 29
2.5 SOI基功率集成器件 30
2.5.1 SOI襯底及耐壓原理 30
2.5.2 SOI RESURF器件 31
2.5.3 介質(zhì)場增強SOI器件 34
技術(shù)前沿：GaN HEMT功率集成器件 38
習題 41
挑戰(zhàn)性拓展 42
第3章 功率集成電路工藝 43
3.1 典型BCD工藝 43
3.1.1 BCD工藝簡介 43
3.1.2 BCD工藝中的核心器件 44
3.1.3 BCD工藝中的關(guān)鍵技術(shù) 46
3.1.4 BCD工藝流程 54
3.2 其他BCD工藝 63
3.2.1 SOI BCD工藝 63
3.2.2 集成LIGBT器件的BCD工藝 66
技術(shù)前沿：GaN基單片功率集成技術(shù) 68
習題 70
挑戰(zhàn)性拓展 70
第4章 功率器件驅(qū)動電路 71
4.1 柵控功率器件及開關(guān)特性 71
4.1.1 結(jié)構(gòu)及工作原理 71
4.1.2 開關(guān)特性 73
4.1.3 重要參數(shù) 79
4.2 柵極驅(qū)動電路 81
4.2.1 柵極驅(qū)動電路概述 81
4.2.2 柵極驅(qū)動電路的分類 82
4.2.3 柵極驅(qū)動電路的構(gòu)成與工作原理 85
4.3 柵極驅(qū)動電路基本單元 87
4.3.1 輸入接口電路 87
4.3.2 死區(qū)時間電路 91
4.3.3 延時電路 92
4.3.4 電平移位電路 93
4.3.5 自舉電路 97
4.3.6 輸出驅(qū)動電路 98
4.3.7 芯片內(nèi)部保護電路 100
4.3.8 仿真實例 102
4.4 柵極驅(qū)動關(guān)鍵技術(shù) 109
4.4.1 抗di/dt技術(shù) 109
4.4.2 抗dv/dt技術(shù) 110
4.4.3 短路和過載保護技術(shù) 115
技術(shù)前沿：GaN器件驅(qū)動 120
習題 121
挑戰(zhàn)性拓展 121
第5章 電源管理技術(shù) 122
5.1 電源電路概述 122
5.1.1 隔離式DC-DC變換技術(shù) 123
5.1.2 非隔離式DC-DC變換技術(shù) 127
5.2 線性穩(wěn)壓電源 128
5.2.1 基本原理 128
5.2.2 關(guān)鍵性能參數(shù) 130
5.2.3 典型模塊設計 134
5.2.4 仿真驗證實例 137
5.3 DC-DC開關(guān)電源 142
5.3.1 基本原理 142
5.3.2 關(guān)鍵性能參數(shù) 149
5.3.3 典型模塊設計 152
5.3.4 仿真驗證實例 159
5.4 電荷泵 163
5.4.1 基本原理 164
5.4.2 關(guān)鍵性能參數(shù) 175
5.4.3 典型模塊設計 176
5.4.4 仿真驗證實例 177
技術(shù)前沿：數(shù)字電源 179
習題 180
挑戰(zhàn)性拓展 181
第6章 智能功率模塊 182
6.1 IPM的結(jié)構(gòu)和特點 182
6.1.1 傳統(tǒng)功率模塊的結(jié)構(gòu) 182
6.1.2 IPM的結(jié)構(gòu) 186
6.1.3 IPM的特點 187
6.2 IPM封裝工藝 188
6.2.1 常規(guī)焊接技術(shù) 188
6.2.2 低溫燒結(jié)技術(shù) 190
6.2.3 冷焊接技術(shù) 191
6.2.4 壓力連接技術(shù) 191
6.2.5 端子與安裝 192
6.2.6 封裝技術(shù) 193
6.3 IPM測量和保護功能 193
6.3.1 測量功能 193
6.3.2 保護功能 196
6.4 IPM發(fā)展新技術(shù) 198
6.4.1 芯片技術(shù) 198
6.4.2 封裝技術(shù) 198
6.4.3 保護技術(shù) 199
習題 199
挑戰(zhàn)性拓展 200
第7章 功率集成電路的可靠性 201
7.1 安全工作區(qū) 201
7.1.1 安全工作區(qū)簡介 201
7.1.2 安全工作區(qū)的構(gòu)成 201
7.2 熱載流子注入效應 203
7.2.1 熱載流子的產(chǎn)生 203
7.2.2 熱載流子注入效應對器件的影響 203
7.2.3 LDMOS的熱載流子注入效應 204
7.3 有源寄生效應 204
7.3.1 集成雙極型晶體管的有源寄生效應 204
7.3.2 MOS集成電路的有源寄生效應 206
7.4 靜電放電 208
7.4.1 ESD簡介 208
7.4.2 ESD模型分類 208
7.4.3 ESD失效種類 210
7.4.4 ESD保護 211
7.4.5 功率集成電路的ESD保護 214
技術(shù)前沿：雙向ESD保護器件 216
習題 217
挑戰(zhàn)性拓展 217
參考文獻 218
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