本文關鍵詞：新型SOI-LDMOS高壓功率器件在開關電源Buck電路中的應用研究

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【摘要】：隨著社會經濟的快速發(fā)展,帶動了各種高壓功率器件的發(fā)展,同時,也對開關電源的需求日益增大。新一代大功率半導體器件——絕緣體上硅的橫向雙擴散金屬-氧化物場效應晶體管(SOI-LDMOS),是高壓智能功率集成電路的核心部件。本研究從高壓功率集成電路(HVIC)出發(fā),引入了功率器件和集成電路。分別從器件的結構和開關電源應用兩個方向進行研究分析,實現功率器件和集成電路的有機結合。(1)器件結構方面。介紹了SOI-LDMOS器件的結構特點,基于ENDIF(ENhanced DIelectric layer Field)理論提出了三角槽SOI-LDMOS器件新結構,隨后對器件的耐壓機理進行分析,并用二維仿真軟件MEDICI進行靜態(tài)、動態(tài)性能仿真,通過與常規(guī)的SOI-LDMOS結構仿真結果進行比較,突出新結構在耐壓、溫度、開關特性上的性能優(yōu)勢。最后,通過大量仿真分析,得到優(yōu)化結構參數后的新型SOI-LDMOS器件結構。(2)開關電源應用方面。首先介紹開關電源的實際應用范圍、工作原理、開關電源的性能指標;隨后重點分析開關電源變換器中的Buck電路,分析Buck電路的工作原理和各元器件的選擇依據。最后,提取兩種SOI-LDMOS器件的PSPICE仿真結構模型,在Cadence環(huán)境下利用PSPICE電路仿真工具進行Buck電路仿真,實現開關電源的DC-DC降壓轉換。在外圍電路相同的條件下,利用SOI-LDMOS和三角槽SOI-LDMOS做開關元件,通過仿真結果,比較二者電壓、電流和功率的輸出情況,突出三角槽SOI-LDMOS器件新結構的性能優(yōu)勢。
【關鍵詞】：SOI LDMOS 擊穿電壓 結構 開關電源
【學位授予單位】：西華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN86
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-16
• 1.1 論文研究背景與意義8
• 1.2 國內外研究進展8-11
• 1.2.1 有關半導體功率器件的研究8-9
• 1.2.2 有關SOI技術的研究9-10
• 1.2.3 有關開關電源的研究10-11
• 1.3 SOI-LDMOS幾個研究方向11-13
• 1.3.1 耐壓的提升11-12
• 1.3.2 降低比導通電阻12
• 1.3.3 改善自熱效應12-13
• 1.4 開關電源中SOI-LDMOS的作用與性能指標13-14
• 1.5 本文的主要工作和創(chuàng)新14-16
• 2 SOI-LDMOS耐壓特性16-41
• 2.1 有關半導體功率器件的研究16-20
• 2.1.1 一維耐壓模型16-18
• 2.1.2 二維耐壓模型18-20
• 2.1.3 RESURF(Reduce Surface Field)判據20
• 2.2 SOI-LDMOS器件新結構研究20-29
• 2.2.1 三角槽SOI-LDMOS器件新結構21-22
• 2.2.2 三角槽SOI-LDMOS新結構耐壓機理22-23
• 2.2.3 三角槽SOI-LDMOS二維電勢分布模型23-26
• 2.2.4 三角槽SOI器件臨界電場與擊穿點的計算26-27
• 2.2.5 三角槽SOI器件RESURF判據27-29
• 2.3 三角槽SOI-LDMOS器件結構仿真29-34
• 2.3.1 仿真參數設置29-30
• 2.3.2 摻雜濃度對器件耐壓的影響30-31
• 2.3.3 三角槽SOI-LDMOS結構耐壓規(guī)律31-34
• 2.4 三角槽SOI-LDMOS結構耐壓特性的影響34-36
• 2.4.1 三角槽SOI-LDMOS器件的電場分布34-35
• 2.4.2 三角槽SOI-LDMOS器件耐壓優(yōu)勢35-36
• 2.5 SOI-LDMOS器件的溫度特性36-40
• 2.5.1 SOI-LDMOS比導通電阻仿真36-39
• 2.5.2 SOI-LDMOS溫度仿真39-40
• 2.6 本章小結40-41
• 3 SOI-LDMOS動態(tài)特性41-51
• 3.1 動態(tài)耐壓特性測試電路41-42
• 3.2 SOI-LDMOS動態(tài)耐壓特性42-46
• 3.2.1 常規(guī)SOI-LDMOS動態(tài)耐壓42-43
• 3.2.2 三角槽SOI-LDMOS器件動態(tài)耐壓43-45
• 3.2.3 SOI-LDMOS表面電場分布45-46
• 3.3 SOI-LDMOS開關特性46-49
• 3.4 SOI-LDMOS動態(tài)溫度特性49-50
• 3.5 本章小結50-51
• 4 SOI-LDMOS在開關電源Buck電路中的應用研究51-66
• 4.1 開關電源概述51
• 4.2 開關電源基本原理51-52
• 4.3 開關電源Buck電路仿真52-65
• 4.3.1 Buck電路工作原理52-54
• 4.3.2 Buck電路仿真參數選擇54-55
• 4.3.3 Buck電路的仿真結果55-65
• 4.4 本章小結65-66
• 結論66-67
• 參考文獻67-70
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表論文及科研成果70-71
• 致謝71-72

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本文編號：1025459