高压RESURF LDMOS 等效电路模型的研究

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1、目录第一章.绪论……………………………………………………………………1.1功率器件发展历程1.2LDMOS的概述和研究现状1.3LDMOS模型发展状况1.4本文的主要工作第二章.LDMOS晶体管原理及寄生效应2.1RESURFLDMOS晶体管原理2.1.1RESURF技术2.1.2LDMOS的基本结构2.1.3RESURF技术在LDMOS中的应用2.1.4PN结的击穿原理2.2LDMOS的寄生效应2.2.1Kirk效应2.2.2寄生晶体管效应2.3.3自加热效应2.3.4热载流子效应第三章.研究LDMOS的

2、物理性质…………………………………………3.1LDMOS的沟道区的物理性质…………………………………………3.2LDMOS的漂移区的物理性质……………………………………………第四章LDMOS的温度特性4.LDMOS中各种寄生效应及其对建模的影响………………………………5.LDMOS的模型及参数设计……………………………………………………175.1漂移区模型及参数设计……………………………………………………5.2沟道区模型及参数设计……………………………………………………6.LDMOS的完整的等效电路模型及仿

3、真…………………………………………6.1………………………………………………………………6.2用软件模拟的LDMOS的I-V特性…………………………………………………6.3用软件模拟的LDMOS的C-V特性…………………………………………………6.4用软件模拟的LDMOS的动态特性……………………………………………结论…………………………………………………………………………致谢……………………………………………………………………………主要参考文献…………………………………………………………………附录…………

4、…………………………………………………………………外文资料翻译及原文…………………………………………………………17第一章绪论1.1功率器件发展历程电子学随着晶体管和晶闸管的相续发明，开始向两个方向发展：一个以追求单元器件的小功率、高集成度、高工作频率的集成电路为核心的微电子技术；另一个就是以追求大功率、小驱动电流、高工作电流密度、短开关时间的大功率半导体器件为代表的功率电子学。功率电子学是一种采用功率半导体进行功率变换的技术。而功率器件作为功率电子学的核心，其基本要求必须具有耐压高、输出电流大、工作频率高

5、、驱动电流小等特点。二十世纪50年代硅晶闸管（SCR）的问世标志着半导体器件扩展到强电领域。到70年代中期，功率MOSFET诞生逐步改变了整个功率半导体器件的面貌，功率器件实现了场控制功能，打开了高频应用的大门，功率MOS管逐渐取代功率晶体管和晶闸管。到二十世纪末，功率MOS管的市场份额已经超过50%。现在智能功率集成电路(SPIC)已广泛应用于军用设备、通信设备、汽车电子、工业自动化控制及消费类电子等领域[1]。从时间上看，功率管的发展大致经历了四个阶段：第一代功率管诞生于五十年代，主要由晶闸管及其改进器

6、件组成。1957年，硅晶闸管由J.L.Moll等人发明，它属于半控型器件，当时工作电流为25A，阻断电压为300V。但它关断速度太慢，因此只能在低频下工作（一般低于400kHz）17，同时门级不能关断阳极电流并且只能控制单向电流。鉴于这些缺点，各种派生器件相继问世，但由于其本身固有缺点使得这种器件的发展基本处于停滞状态。六十到七十年代是晶闸管统治功率器件的全盛时代，到了八十年代，晶闸管的发展已完全成熟。晶闸管主要应用于高压直流输电、马达传动等低频大功率领域。六十年代产生了以电力晶体管（GTR）为代表的第二代

7、功率管—功率双极型晶体管，这类功率管解决了第一代不可控的问题，但却又面临驱动电流大，功率损失大的问题。同时由于功率型双极晶体管还要受到基区和集电区中的少子存储效应的限制，其工作频率虽然比晶闸管有很大提高，但是仍然较低，一般在1MHz以下。这类功率器件主要用于高压输电等电力控制领域。以上这两类可以归结为一种，即双极型的传统功率半导体器件。七十年代末，随着微电子技术和电力电子技术的发展出现了高频化、全控型的第三代功率器件，即场控功率器件。场控功率器件为中小功率器件，主要包括功率MOSFET、静电感应晶体管(SI

8、T)以及静电感应晶闸管（FCT）等。这代产品以压控为特征，与双极型功率器件相比，具有开关速度快、输入阻抗高、无二次击穿现象、驱动电路简单等诸多优点，在功率半导体器件中占有越来越重要的地位，现已成为主流的功率器件。功率场控器件的进一步发展，除了继续提高器件的功率控制容量和器件的性能参数指标外，一个重要的发展趋势是向集成化方向发展，即将功率器件与信息处理系统及其外围接口电路、保护电路、检测诊断电路都集成在同一片芯片上