电子科技大学功率器件和功率集成电路

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一种基于PWM控制的H桥功率驱动器的设计

ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｂｏｏｔｓｔｒａｐｒｉｓｅｔｉｍｅａｎｄｂｉｓｔａｂｌｅｔｈｅｒｍａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｃｉｒｃｕｉｔａｒｅｔｈｅ
ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅｉｄｅａｓｉｎｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｕｓｉｎｇＥＤＡｓｏｆｔｗａｒｅ，ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｔｏｔａｌ
ＴｈｅｅｍｅｒｇｅｎｃｅｏｆＳＰＩＣｓｈｏｗｓａｇｒｅａｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｔｏｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，ｔｈｅ
ｄｅｃｒｅａｓｅｏｆｃｏｓｔ，ｗｅｉｇｈｔａｎｄｖｏｌｕｍｅ，ａｎｄｔｏｔｈｅｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｍｉｎｉａｔｕｒｉｚａｔｉｏｎ，
ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｃｉｒｃｕｉｔｇｅｎｅｒａｔｅｓｗａｒｎｉｎｇａｎｄｓｈｕｔｏｆｆｓｉｇｎａｌｓｉｎ１４５℃ａｎｄ１７０＂Ｃ．
ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ａｎｄｔｈｅｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｓｐｅｅｄｃａｎｂｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｌｅｓｓｔｈａｎ２。Ｃ，ａｎｄａｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ
本文首先从系统的角度出发，对电路进行总体设计，确定了电路的功能模块及模块之间的功能衔接。接着，根据项目的性能指标要求，详细设计并分析了本电路中的电荷泵电路、自举电路、过温保护电路、电流取样电路四个功能模块及ＰｗＭ速度反馈控制应用电路。这是本文的重点所在。其中的电荷泵上升时间数学归纳分析法、自举电路上升时间微分分析法和双稳态过温保护电路是本文的创新点。最后，本文在厂方提供的模型基础上利用ＥＤＡ软件对各个子电路及整体电路进行了仿真，确保设计的电路能满足性能指标要求，并给出了仿真结果。
１）输出电流和电压范围，它决定着电路能驱动多大功率的电机。２）效率，高的效率不仅意味着节省电源，也会减少驱动电路的发热。要提高电路的效率，可以从保证功率器件的开关工作状态和防止共态导通（Ｈ桥或推挽电路可能出现的一个问题，即两个功率器件同时导通使电源短路）入手。３）对控制输入端的影响。功率电路对其输入端应有良好的信号隔离，防止有高电压大电流进入主控电路，这可以用高的输入阻抗或者光电耦合器实现隔离。４）对电源的影响。共态导通可以引起电源电压的瞬间下降造成高频电源污染；大的电流可能导致地线电位浮动。５）可靠性。电机驱动电路应避免过温、过流、过欠压等极端情况的发生。

关于西安电子科技大学微电子考研方向

西电的2012级微电子学院的招生简章070205 凝聚态物理（招生人数4人）：方向：03 宽禁带半导体材料和器件物理：汤晓燕副教授04 纳米材料的制备工艺与性能分析：李德昌教授05 硅基半导体材料与器件物理、铁电材料与物理：戴显英教授06 新型半导体材料与器件物理：柴常春教授07 材料模拟与设计、超硬材料、稀磁半导体：魏群副教授考试科目：①101思想政治理论②201英语③602高等数学（不含线性代数和概率论）④872普通物理（不含力学）复试科目（二选一）：9111微电子技术概论9112固体物理080804 电力电子与电力传动（招生人数8人）：方向：05 功率器件与集成电路：李跃进教授08 电力电子智能控制技术：宣荣喜教授09 电力电子集成技术：胡辉勇教授10 功率器件与电路应用：吕红亮教授11 高频电源、特种电源、电频调速技术：明正峰教授考试科目：①101思想政治理论②201英语一③301数学一④843自动控制原理（古典控制）复试科目（二选一）：9111 微电子技术概论9113模拟电子技术基础080903 微电子学与固体电子学（招生人数105人）：方向：01 新型半导体器件和VLSI可靠性：郝跃教授03 微电路系统芯片设计与可靠性：庄奕琪教授04 集成电路设计与VLSI技术：杨银堂教授08 半导体器件与电路计算机模拟：张玉明教授09 VLSI技术与可靠性、新型材料与器件：柴常春教授10 VLSI与高密度集成技术：李跃进教授12 新型半导体器件与集成电路技术：戴显英教授14 新型半导体器件和VLSI可靠性：刘红侠教授17 VLSI设计方法学：马佩军副教授18 VLSI系统设计和半导体集成电路工艺技术：刘毅副教授19 SOC设计方法学：王俊平教授20 VLSI设计与可制造性研究：赵天绪教授21 微波功率半导体器件：刘英坤教授22 宽禁带半导体材料和器件：张进成教授23 VLSI器件模型及仿真：吕红亮教授24 混合信号集成电路设计：朱樟明教授25 新型半导体材料、器件与集成：贾护军副教授26 宽禁带半导体物理与器件：杨林安教授28 高速半导体器件与集成电路技术：胡辉勇教授29 宽禁带新型电子器件和光电器件：冯倩副教授32 微电路可靠性：包军林副教授33 集成电路设计与新型半导体器件：高海霞副教授34 宽禁带半导体材料和器件的研究：汤晓燕副教授35 系统集成技术及集成电路设计方法学：董刚副教授36 MEMS技术：娄利飞副教授37 VLSI技术与VLSI可靠性：吴振宇副教授38 宽禁带半导体材料与器件：张金风副教授39 宽禁带半导体材料与器件：郭辉副教授40 大规模混合信号集成电路设计及高层次模型：刘帘曦副教授41 高速半导体器件与集成电路技术：舒斌副教授42 集成电路可靠性与制造过程控制、评价技术：游海龙副教授43 新型半导体材料与器件：张军琴副教授44 混合信号集成电路、可重构系统、SoC设计：赖睿副教授45 超低功耗射频混合信号集成电路设计方法学：李小明副教授46 宽禁带半导体工艺与新型器件结构：王冲副教授考试科目：①101思想政治理论②201英语一③301数学一④801 半导体物理、器件物理与集成电路（半导体物理60%，MOS器件物理20%，数字集成电路20%）复试科目（三选一）：9113模拟电子技术基础9114半导体器件物理9115半导体集成电路080920 集成电路系统设计（招生人数19人）：方向：01 SOC设计与设计方法学：郝跃教授02 通信与功率系统集成：庄奕琪教授03 混合信号电路与系统芯片设计：杨银堂教授04 射频集成电路设计：张玉明教授06 模拟集成电路设计：柴常春教授07 高速半导体器件与集成电路设计技术：刘红侠教授08 VLSI系统及设计研究：马佩军副教授09 VLSI设计及高速集成电路设计方法学：刘毅副教授10 集成电路设计方法与物理实现技术：史江义副教授考试科目：①101思想政治理论②201英语一②201英语一④801 半导体物理、器件物理与集成电路（半导体物理60%，MOS器件物理20%，数字集成电路20%）复试科目（三选一）：9113模拟电子技术基础9114半导体器件物理9115半导体集成电路085209 集成电路工程（招生人数45人）：方向：02 SOC与混合信号集成电路设计：杨银堂教授03 通信与射频集成电路设计：庄奕琪教授04 高速集成电路设计：张玉明教授05 模拟与混合集成电路设计：刘红侠教授06 模拟与混合集成电路设计：柴常春教授07 高密度系统集成技术：李跃进教授08 新型半导体器件与集成电路技术：戴显英教授09 模拟集成电路及SOC设计方法学：朱樟明教授10 电路设计与系统集成：宣荣喜教授11 毫米波与太赫兹功能电路设计：杨林安教授12 VLSI系统设计：马佩军副教授13 超大规模数字集成电路设计：刘毅副教授14 宽禁带半导体功率器件与电路设计：张进成教授15 模拟与混合集成电路设计：吕红亮教授16 VLSI设计与制造：贾护军副教授17 系统集成技术及集成电路设计方法学：董刚副教授18 高速半导体集成电路设计与制造：胡辉勇教授19 新型微波功率与光电集成电路设计：冯倩副教授21 集成电路封装设计：包军林副教授22 超大规模集成电路与功率器件设计：高海霞副教授23 VLSI设计方法学：汤晓燕副教授24 MEMS设计与制造技术：娄利飞副教授25 VLSI技术与可靠性：吴振宇副教授26 SOC设计与物理实现技术：史江义副教授28 新型半导体器件与集成电路设计：郭辉副教授29 大规模混合信号集成电路设计：刘帘曦副教授30 高速半导体集成电路设计与制造：舒斌副教授31 集成电路设计与质量可靠性保证技术：游海龙副教授32 新型半导体器件与电路设计：张军琴副教授33 大规模集成电路设计：蔡觉平教授34 混合信号IC、可重构系统、SoC设计：赖睿副教授35 功率与射频集成电路设计：李小明副教授考试科目：①101思想政治理论②201英语一③301数学一④802 集成电路与器件物理、半导体物理（数字集成电路40%，MOS器件物理40%，半导体物理20%复试科目（三选一）：9111微电子技术理论9113模拟电子技术基础9115半导体集成电路085212 软件工程（招生人数80人）：本领域所有考试科目均为全国统考方向：01 嵌入式系统设计：IC导师组一02 数字集成电路设计：IC导师组二03 射频与通信芯片设计：IC导师组三04 混合信号集成技术：IC导师组四考试科目：①101思想政治理论②201英语一③301数学一④408计算机学科专业基础综合（数据结构、计算机组成原理、操作系统、计算机网络) 复试科目（三选一）：9111 微电子技术概论9113模拟电子技术基础9115 半导体集成电路参考书目：801 半导体物理、器件物理与集成电路：《半导体物理学》刘恩科国防工业出版社2005《半导体物理与器件》（三版）赵毅强等译电子工业出版社2005《数字集成电路—电路、系统与设计》（二版）周润德等译电子工业出版社2004 802 集成电路与器件物理、半导体物理：《半导体物理学》刘恩科国防工业出版社2005《半导体物理与器件》（三版）赵毅强等译电子工业出版社2005《数字集成电路—电路、系统与设计》（二版）周润德等译电子工业出版社2004 843 自动控制原理：《自动控制原理》吴麒等编清华大学出版社9111微电子技术概论：《微电子概论》郝跃高等教育出版社 20039112固体物理：《固体物理学》黄昆著韩汝琪编高等教育出版社 20059113模拟电子技术基础《模拟电子技术基础》孙肖子西电科大出版社20089114半导体器件物理《半导体物理与器件》赵毅强等译电子工业出版社20059115半导体集成电路《半导体集成电路》朱正涌清华大学出版社2000。

电子薄膜与集成器件国家重点实验室

电子薄膜与集成器件国家重点实验室
闫裔超
【期刊名称】《中国材料进展》
【年(卷),期】2012(031)007
【摘要】电子薄膜与集成器件国家重点实验室（UESTC）是以电子科技大学教育部新型传感器重点实验室、信息产业部电子信息材料及应用重点实验室和功率半导体技术重点实验室为基础，于2006年7月经科技部批准组建，2008年10月通过科技部验收并正式开放运行，现任实验室学术委员会主任为雷清泉院士，
【总页数】1页(P64-64)
【作者】闫裔超
【作者单位】电子科技大学
【正文语种】中文
【中图分类】TN248.4
【相关文献】
1.2012年IEEE国际功率半导体器件（电力电子器件）及功率集成电路会议综述[J], 胡冬青
2.薄膜制冷器与光电子器件的单片集成 [J], 高国龙
3.电子薄膜与集成器件国家重点实验室中山分室 [J],
4.电子薄膜与集成器件国家重点实验室中山分室 [J],
5.电子薄膜与集成器件国家重点实验室在红外隐身结构研究方面取得重要进展 [J], 周佩珩
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功率集成电路及其应用——特邀主编评述

第４７卷第ｌ２期
２０１３年ｌ２月
电力电子技术
ＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ
Ｖｏ１．４７，Ｎｏ．１２
Ｄｅｃｅｍｂｅｒ２０１３
功率集成电路及其应用——特邀主编评述
张波
（电子科技大学，四川 Байду номын сангаас 都
存储电路工艺兼容的领域。根据系统应用电压的不同，也可将基于ＢＣＤ工艺的功率集成电路分为１００Ｖ以下、１００～３００Ｖ及３００Ｖ以上３类。１００Ｖ
电路、半桥或全桥逆变器、两相步进电机驱动器、
半导体公司（Ｆａｉｒｃｈｉｌｄ）、国际整流器公司（ＩＲ）、安
森美半导体公司（Ｏｎ — Ｓｅｍｉ）、美国ＰＩ公司等世界著名的半导体公司，已经将功率集成电路产品系列化、标准化。随着智能手机、笔记本电脑等便携式电子产品需求的强劲增长．以电压调整器为代表的电源管理集成电路得到迅速发展。有人认为功率集成电路重在高低压兼容的功率集成，而电源管理集成电路重在功率管理。故应独立于功率集成电路的范围之外。而笔者认为功率集成电路即是进行功率处理的集成电路，电源管理集成电路应置于功率集成电路的范围之内。

电子科技大学功率器件和功率集成电路-(功率集成技术)

自隔离D／CMOS集成技术
采用该集成技术可以集成高压LDMOS，低压增强和耗尽型NMOS及 PMOS，由于采用了自隔离，输出级必须是漏极开路结构， CMOS的工作电压为15V，输出LDMOS的击穿电压为400V，采用4um硅栅工艺，逻辑的时钟频率为5MHz。
结隔离D／CMOS IC集成技术
功率集成电路的主要技术
高压功率器件技术隔离技术材料技术工艺兼容技术
材料技术
高阻外延技术 SOI SiC GaN
高阻外延技术
N P
SOI
Si SiO2
Si
Si Si Si Si Si Si
Si
SiO2
Si
隔离岛
键合
SiO2 Si
SiO2 Si
Si SiO2
厚外延BiMOS集成技术
薄外延BiMOS集成技术
功率集成电路的主要技术
高压功率器件技术隔离技术材料技术工艺技术
功率集成中的其他重要问题
高压互连线问题
Metal SiO2
Si
Metal SiO2
Si
Metal SiO2
Si
HV
Metal
SiO2 (Metal) poly silicon
隔离技术
1. SI (自隔离) 2. JI (PN结隔离) 3. DI (介质隔离)
SI (自隔离)
自隔离的HV-LDMOS与CMOS逻辑元件的集成
优点: •工艺较为简单 •集成度高 •高压M05击穿电压高 •在工艺上高压管与低压管可以兼容。
限制： 1) 高压管必须设计成环形结构，漏区在当中，漏区完全被栅区
采用掺杂的方法使其掺杂浓度稍有提高，更有利于提高低压器件的性能。 P+隔离和N+埋层联接扩散。

电子科技大学微电子专业开设课程-V1

电子科技大学微电子专业开设课程-V1
电子科技大学微电子专业开设课程
随着微电子产业的不断发展，微电子专业的教育也日渐重要。

为了满
足产业发展的需求，电子科技大学微电子专业开设了多门课程，以培
养更多优秀的微电子技术人才。

一、基础课程
1.微电子学：介绍微电子学的概念、研究范围、历史和发展现状，以
及微电子器件的原理和制造工艺。

2.集成电路设计基础：介绍集成电路设计的基本原理、方法和流程，
以及常用的EDA工具，并通过实验练习加深学生对集成电路设计的理解。

3.模拟电路设计基础：介绍模拟电路设计的基本原理、方法和流程，
以及常用的电路元件和EDA工具，通过实验练习提高学生的设计能力。

二、专业课程
1.微纳电子学：介绍微纳电子学的基本概念和最新发展动态，以及微
纳技术在集成电路、传感器、MEMS和生物芯片等领域的应用。

2.数字电路设计：介绍数字电路设计的原理和方法，包括数字电路的
分析和设计、I/O 接口的设计和测试、数字信号处理、ASIC设计和FPGA设计等内容。

3.模拟集成电路设计：介绍模拟集成电路设计的原理和方法，包括运放电路、数据转换电路、功率放大器、PLL和时钟等元件的设计。

4.射频集成电路设计：介绍射频集成电路设计的原理和方法，包括射频电路理论、射频芯片、高频传输线、滤波器和功率放大器等元件的设计。

以上课程涵盖了微电子专业的基础知识和专业技术，学生在学期间不仅可以加深对微电子学科的理解，还可以提高实践能力。

通过这些课程的学习，毕业生将具备较强的微电子技术应用能力和解决问题的能力，为微电子产业的发展做出重要贡献。

18、电子科技大学(罗萍)张波课题组

（一）课题组成员及导师名单（二）课题组主要研究方向与特点¾Power Devices¾(Bipolar) CMOS DMOS Process¾Power ICs功率集成技术实验室SOI High Voltage ICs:Novel integrated SOI power devices PDP Driver ICs High Voltage Gate Driver ICs High Voltage Control ICs High Voltage IC with Radiation-Hard2010-4-2911功率集成技术实验室功率集成理论－PSoC Power System on Chip2010-4-29Novel Integrated Power Devices Control Mode suited for SPIC Power Integrated Process Digital Assistant Power Design12功率集成技术实验室Power Device Control Theory BCD Process Power IC & PSoC2010-4-29 13功率集成技术实验室（三）课题组部分研究成果展示2010-4-2914Power management IC Series功率集成技术实验室Motor Driver ICs Motor Driver ICs2010-4-2915White LED Driver ICs White LED Driver ICs功率集成技术实验室2010-4-2916Power management IC Series功率集成技术实验室2010-4-2917电路理论功率集成技术实验室Pulse Skip Modulation (PSM)100Efficiency(%)90 80 70 60 50 20 40 60 Vin=2.0V Vin=1.8V Vin=1.5V Vin=1.2V 80 100I-out(mA)2010-4-2918Digitally Assisted Power Integration (DAPI) 功率集成技术实验室复杂负载SoC的低功耗设计问题数模混合SoC SIP2010-4-2919集成电路发展趋势ITRS功率集成技术实验室国际半导体技术蓝图2010-4-2920¾Realization of high voltage (> 700 V) in Device Letters¾New high-voltage (> 1200 V) MOSFET with the¾30(3):305-307, 2009 ¾¾ADI ¾NIKO（四）课题组在研的主要项目（五）课题组培养研究生的优势和竞争力（六）课题组对学生的要求。

功率半导体器件发展概述

中国电工技术学会电力电子学会第十届学术年会论文集
相互交叠的 SJ 结构中的电场分布，使传统 VDMOS 中击穿盾关系，所以，国际上对横向 SJ(SJ-LDMOS)研究也是一个热点。
图 1 纵向 Super Junction 结构
功率半导体器件的半导体衬底材料是影响功率器件发展的基础，下面分别以目前应用和研究最广泛的硅基和 SOI(SOI，Silicon-On-Insulator)基为例对功率器件的发展作简单的概述。 2.1 硅基功率器件
硅基功率器件是第一代半导体功率器件，在对硅、
锗材料以及与之形成界面的氧化物、硅/金属研究成熟的基础上，出现了功率晶闸管、功率二极管、功率 MOS、 IGBT 等。功率二极管是功率半导体器件的重要分支。目前商业化的功率二极管主要是 PiN 功率二极管和肖特基势垒功率二极管（SBD）[2]。前者有着耐高压、大电流、低泄漏电流和低导通损耗的优点，但电导调制效应在漂移区中产生的大量少数载流子降低了关断速度，限制了电力电子系统向高频化方向发展。具有多数载流子特性的肖特基势垒功率二极管有着极高的开关频率，但其串联的漂移区电阻有着与器件耐压成 2.5 次方的矛盾关系，阻碍了肖特基势垒功率二极管的高压大电流应用，加之肖特基势垒功率二极管极差的高温特性、大的泄漏电流和软击穿特性，使得硅肖特基势垒功率二极管通常只工作在 200 伏以下的电压范围内。
SOI 高压器件作为 SOI SPIC 的核心器件，其击穿电压取决于横向击穿电压和纵向击穿电压的较低者。由于常规 SOI 结构埋层限制耗尽区向衬底扩展，衬底不能参与耐压，同时基于隔离和散热的考虑，顶层硅和埋氧层都不能做得太厚，因而 SOI 器件的纵向耐压成为限制 SOI 技术在功率集成电路领域应用的主要因素。在最近的 20 年中人们提出了一系列的新技术和新结构[9-10]，分别从横向和纵向来提高 SOI 高压器件的击穿电压。我们通过对 SOI 中介质层中电场和击穿电压的分析，提出了一种提高器件纵向耐压的新技术－介质场增强技术（EnbilfBuried Insulator Layer Field），这种技术通过在传统 SOI 埋层（I 层）中引入低介电系数的材料或通过使用图形化的结构突破了传统 SOI 结构中受界面电荷为零时的 3 倍电场关系，通过 Enbilf 技术，使 I 层中的电场大大提高，纵向击穿电压达到设计的要求。 3 SJ(Super Junction)型功率半导体器件发展展望

一种新颖的功率集成电路的过流保护设计

将过流保护电路和过热保护电路集成在芯片内部。本文通过对热阻与电流的关系的研究，出利用过提热保护电路实现过流保护的方法，根据实际芯片的测试，证明了设计的合理性。从而减小了电路的面积，高了产品的性价比。提
２ＵｉｒｉｌｔｎｃｎｅａｄＴｃｎｌｙＣｅｇｕ６０５Ｃｉａ．ｎｅｓｙｏｅｒｉＳｉｃｎｅｈｏｇ，ｈｎｄ１０４，ｈｎ）ｖｔｆＥｃｏｃｅｏ
ＡｂｔａｔＢｓｄｏｈｅａｉｎｈｐｂｔｅｕｒｎｎｈｒｌｒｓｔｎｅａｎｖｌｐｗｒＩｖｒｃｒｅｔｐｏｅｔｎｓｒｃ：ａｅｎｔｅｒｌｔｓｉｅｗｅｎｃｒｅｔａｄｔｅｍａｉａｃ，ｏｅｏｅＣｏｅｕｎｒｔｃｉｏｅｓｏ
维普资讯
第４０卷第５期
２００６年１月０
一
Hale Waihona Puke 电力电子技术ＰｗｅｅｔｉｓｏｒＥｌｃｍｎｃ
Ｖｏ．０，Ｎｏ５１４．Ｏｃｏｅ，０６ｔｂｒ２０
种新颖的功率集成电路的过流保护设计
廖永波，肃，平刘李
结果提出利用芯片中的过热保护电路来实现过流保护，既节省了芯片面积又保证了芯片性能．从而提高了产品的性价比。通过实际测试所设计芯片的数据．证明了本电路设计的合理性。
关键词：过流保护：集成电路／热阻
中图分类号：Ｎ０Ｔ４３文献标识码：Ａ文章编号：０一ＯＸ（０６０ — １３０１０ＩＯ２０）５０３ — ２０

电子科技大学硕士考试大纲

电子科技大学硕士考试大纲
电子科技大学硕士研究生入学考试初试考试大纲
电子科技大学硕士研究生入学考试初试考试大纲
电子科技大学硕士研究生入学考试初试考试大纲
电子科技大学硕士研究生入学考试初试考试大纲
电子科技大学硕士研究生入学考试初试考试大纲
电子科技大学硕士研究生入学考试初试考试大纲
电子科技大学硕士研究生入学考试初试考试大纲
电子科技大学硕士研究生入学考试初试考试大纲
电子科技大学硕士研究生入学考试初试考试大纲
电子科技大学硕士研究生入学考试初试考试大纲。

(整理)电子科技大学硕士考试大纲

3、综合分析与应用
熟练掌握常用数字逻辑功能单元电路（如译码器、编码器、数据选择器、比较器、加法器、计数器、移位寄存器等）的综合应用。能够根据给定的数字电路功能模块准确地设计出能完成指定任务要求的电路，同样也能够正确地分析出给定电路所能实现的数字逻辑功能。
三、题型及分值
填空题（20分）
选择题（20分）
180分钟
考试总分
150分
一、总体要求
主要考察学生掌握《电力电子技术》的基本知识，基本理论和基本技能的情况及其用分析的理论与方法分析问题和解决问题的能力。
二、内容
1.电力电子技术的基本概念
熟悉和掌握晶闸管、电力MOSFET、IGBT等电力电子器件的结构、原理、特性和使用方法。不可控器件：各种二极管；半控型器件：晶闸管；典型全控型器件：GTO、电力MOSFET、IGBT、BJT等其他电力电子器件；功率集成电路和智能功率模块；电力电子器件的串并联；电力电子器件的保护；电力电子器件的驱动电路。理解波形系数的概念，理解电力电子器件的动态特性。
6.软开关技术与组合变流
掌握软开关技术的分类与基本概念。理解基本电力电子装置的实验和调试方法。了解间接交流变流电路；交—直—交变频电路（VVVF）；恒压恒频变流电路（CVCF），开关电源的基本电路。
三、题型及分值比例
选择题（30分）
填空题（50分）
简答题（25分）
推论题（15分）
计算题(30分)
考试科目
15）高频晶体管最大功率增益与最高振荡频率的定义与计算，影响功率增益的主要因素
4．绝缘栅场效应晶体管（MOSFET）
1）MOSFET的类型与基本结构
2）MOSFET的工作原理
3）MOSFET阈电压的定义、计算与测量、影响阈电压的各种因素、阈电压的衬底偏置效应

一种用于驱动高边功率开关的电荷泵电路

设计应用esign & ApplicationD集成电路0 引言高边功率开关是功率集成电路的典型电路之一。

它是将驱动电路、控制电路与保护电路能够集成于一个芯片中，在一定程度上实现智能化的控制功能，将会大大降低芯片的设计难度并且提高其性能。

而电荷泵电路则是其中必不可少的重要驱动电路。

随着人们对便携式电子设备的消费需求越来越高，电子产品的高性能、低功耗、轻型化等需要使得电源开关相关的芯片性能要求愈加提升，而对电荷泵电路的性能要求也随之越来越高。

智能功率开关将控制电路，保护电路，驱动电路以及一些外围接口与功率开关做成一体化的集成芯片。

其中驱动电路就是本文所提及的电荷泵电路。

智能功率开关分为高边功率开关和低边功率开关，高边与低边的区别在用作开关作用的MOS 管接在电源端还是地端。

根据不同的应用环境会选择不同的功率开关。

高边功率开关如图1 所示，高压功率管NMOS 起主要的开关作用，通过电荷泵驱动电路对功率MOS 管的栅极进行充放电来控制其开启与关断。

电荷泵是一种电荷转移的方式进行工作的电路，在本文所研究的这款芯片中，电荷通过对功率管的栅电容进行周期性的充电，将栅电压逐渐提高到功率管的开启电压以上，从而保证芯片能够开启。

由于电荷泵会对栅极进行持续的充电，因此栅极电压会充到电源电压以上，需要一个钳位电路来限制栅极的最高电压，即电荷泵电路的输出电压。

图１　高边功率开关电路原理1 电荷泵电路的设计背景和基本原理１．１　电荷泵电路的设计背景一种用于驱动高边功率开关的电荷泵电路A charge pump technology for driving high-side power switch任立张国俊（电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室，四川成都 610054）摘要：提出了一种新型的电荷泵电路设计，该设计利用电容电压不能突变的原理，设计了一种可以用来驱动高边功率开关管栅极电压的电荷泵结构。

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功率器件和功率集成电路
IGBT(绝缘栅双极性晶体管)
1.IGBT的提出
功率MOS的优点: 电容输入电压控制速度高热稳定功率MOS的缺点: 电流小
功率BJT的优点: 电流大功率BJT的缺点: 电流控制速度慢正温度特性
New idea: DMOS+BJT=IGBT
IGBT结构和等效电路
s
g
P
n
gate
P+ d (Anode)
IGBT
anode cathode
实际的IGBT结构
(cathode)
s
g
P+
防止器件出现闭锁(latch up)
P n
P+ d (Anode)
IGBT
IGBT的特性
耐压导通电阻开关速度热特性安全工作区
IGBT的特性
20A IGBT Vg=10V
s
g
P
c
b
P
n
n
N+ d
DMOS
P+
e BJT
IGBT结构和等效电路
s
g
P
c
b
P
n
n
N+ d
DMOS
P+
e BJT
(cathode)
s
g
P
n
s
g
P
n
P+ d (Anode)
IGBT
N+ d
DMOS
IGBT等效电路
(cathode)
s
g
P
n
P+ d (Anode)
IGBT
IGBT等效电路
(cathode)
p
p0
sinhW x/ LA
sinhW / LA
电导关系：
p t
DA2
p
p / HL
Jp
p
J qDAp
J
n
n
J
qDAn
IGBT的特性—开关速度
两个阶段: (Fossum模型) Vg
1. 快速下降阶段 2. 缓慢下降阶段 IA
VA
time
P+ d (Anode)
s
g
P
n
P+ d (Anode)
IGBT
pnp
1
coshW
/
LA
IA
1
1 pnp
I MOS
物理模型
p t
1 q
J p
U
p
n t
1 q
J n
Un
J p p E qDpp
Jn nE qDnn
2 2 2 q
x2 y2 z 2
si
p
n
N
D
N
A
双极输运方程
p t
DA2
IGBT
g
快速下降阶段(Fossum模型)
基区内的总电荷不变, 耗尽区边界发生变化.
n
(cathode)
P
s
缓慢下降阶段(Fossum模型)
耗尽区边界不变, 基区中电荷总数改变
Fossum模型
I t
1
I1 exp t / b
I1J no b
AK Aq2ni2 Db
1 exp
t
/b
提高速度: 减小基区中的少数载流子寿命.
I MOS Vb=2mA
0A 0V
MOS Vg=10V
5V V
IGBT的特性—耐压
(cathode)
s
g
P
n
P+ d (Anode)
IGBT
IGBT的特性—正向特性
(cathode)
s
g
P
n
P+
d (Anode)
IGBT
pnp
PiN
PiN/MOSFET 模型
(cathode)e)
p
p
/
HL
DA
2Dn Dp DnDp
HL p0 n0
PIN结构边界条件及解：
px
LA J
1 Dn
cosh
x LA
1 Dp
sinh
x
W LA
2q
sinh
W LA
BJT边界条件及解
对于BJT和IGBT中的BJT结构，其电导调制基区为固定边界条件
p(W ) 0
p(0) p0 ni expqVA / kT
IGBT
J
A
J diode
2qDAni d
F
d LA
exp
qVF pin 2kT
VFpin
2kT q
ln
J Ad
2qDAni Fd
/
LA
VFMOS
J AWLch
nCox VGS Vth
VF VFpin VFMOS
Bipolar Transistor/MOS 模型
(cathode)