功率集成電路技術(shù)進(jìn)展總結(jié)(編輯修改稿)
2025-08-26 05:40 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 功率IC中的高壓LDMOS，它是各種LED驅(qū)動(dòng)器、開關(guān)調(diào)節(jié)器、電池IC、音頻放大器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、各種顯示驅(qū)動(dòng)器中重要的開關(guān)器件，高壓集成研究重點(diǎn)在于保證工藝與低壓集成電路兼容的同時(shí)，優(yōu)化、提高高壓器件性能[[] 2010年IEEE功率半導(dǎo)體器件及集成電路國際會議綜述_胡冬青]。電子行業(yè)的飛速進(jìn)步對功率電子學(xué)中的功率集成提出了越來越高的要求，圖2概括了功率集成電路領(lǐng)域需要考慮的主要問題，包括電路類型、器件類型、隔離技術(shù)和兼容技術(shù)。近些年學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的功率集成領(lǐng)域的研究主要包括新型單片集成電路拓?fù)浠蚣夹g(shù)方案的提出、集成功率器件優(yōu)化或集成工藝技術(shù)平臺改進(jìn)等方面內(nèi)容[[]2011年IEEE國際電力電子器件及功率集成電路會議綜述]。圖2 功率集成電路中的主要技術(shù)5 功率集成電路發(fā)展現(xiàn)狀國際功率半導(dǎo)體器件與功率集成電路會議(ISPSD：International Symposium on Power Semiconductor Devices and ICs)是美國電氣與電子工程師協(xié)會主辦的不帶地區(qū)色彩的國際性學(xué)術(shù)會議。會議自1988年舉行第一屆起至今已經(jīng)舉辦了28屆。ISPSD會議是國際上功率半導(dǎo)體器件與功率集成電路專業(yè)領(lǐng)域最權(quán)威、最大型的國際會議。ISPSD會議論文代表了國際上專業(yè)領(lǐng)域最頂尖水平。下文參考2015年ISPSD會議論文介紹功率集成電路的發(fā)展現(xiàn)狀。HVIC（High voltage halfbridge gate driver integrated circuits）高電壓的半橋門級驅(qū)動(dòng)集成電路，由于具有高可靠性、面積小、高效率廣泛應(yīng)用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域，但由于HVIC的寄生效應(yīng)及應(yīng)用環(huán)境的影響，需要具有高噪聲容限的門驅(qū)動(dòng)電路。負(fù)的Vs 和 dVS/dt 噪聲是HVIC電路中的兩個(gè)重要因素。很多解決方案中消除了dVS/dt 噪聲，但同時(shí)也削弱了負(fù)Vs噪聲容限。論文 A CapacitiveLoaded Level Shift Circuit for Improving the Noise Immunity of High Voltage Gate Drive IC提出一種用于HVIC的電容負(fù)載電平移位電路（CLLS），該電路具有以下特性：一、dVS/dt噪聲容限提高到85V/ns；二、可容忍的最大負(fù)Vs達(dá)到12V；三、 BCD工藝制造，未增加電路復(fù)雜度和芯片尺寸。HVIC因具有開關(guān)速度快、面積小、低功耗等特性而被廣泛應(yīng)用于IGBT的門極驅(qū)動(dòng)，如馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器、LED照明等均采用了HVIC電路作為驅(qū)動(dòng)。傳統(tǒng)的HVIC電路基于PN結(jié)隔離（JI：junction isolation）和自隔離工藝（SI：selfisolation）制作，會產(chǎn)生負(fù)浪涌電流，這種浪涌電流會對門驅(qū)動(dòng)電路造成破壞或故障。論文 A Breakthrough Concept of HVICs for High Negative Surge Immunity提出了一種抗高負(fù)浪涌的高壓集成電路方案。該電路仍基于PN結(jié)隔離和自隔離工藝，具有很好的抗負(fù)浪涌能力。該技術(shù)的基本思想是通過一個(gè)與地隔離的襯底來阻塞浪涌電流?；谶@種思想，制造出了1200V的HVIC電路。這種新結(jié)構(gòu)的HVIC電路的抗負(fù)浪涌能力較傳統(tǒng)電路提高了十倍。
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