高等院校精品教材：功率集成電路技術理論與設計 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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洪慧 等 著

圖書標籤:

• 功率電子
• 集成電路
• 電力電子
• 模擬電路
• 開關電源
• 電路設計
• 高等教育
• 教材
• 電子工程
• 功率器件

齣版社： 浙江大學齣版社

ISBN：9787308088497

版次：1

商品編碼：10848157

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2011-09-01

頁數：295

內容簡介

《高等院校精品教材：功率集成電路技術理論與設計》以介紹功率集成電路的基本設計原理為主綫，結閤已有的研究基礎分彆從功率器件原理、功率集成電路工藝、工藝仿真和器件仿真、電路設計和版圖繪製等方麵來闡述功率集成電路的設計理論。本書著重現有的主流功率集成電路相關技術，在理解功率集成電路基本設計原理的基礎上，追求內容的係統性、實用性和先進性，力求讀者能盡快接軌並掌握現有主流功率集成電路技術，産生興趣與共鳴。本書是在浙江大學韓雁教授主導下，由洪慧、文進纔和陳科明編寫完成。

目錄

第1章 緒論
1.1 功率集成電路概念
1.2 功率集成電路發展曆程
1.3 功率集成電路技術特點
1.4 功率集成電路開發流程
1.5 功率集成電路存在的挑戰和機遇
參考文獻

第2章 基本功率器件
2.1 功率器件發展概況
2.2 可兼容功率器件
2.2.1 LDMOS器件
2.2.2 VDMOS器件
2.2.3 IGBT器件
2.3 幾種功率器件比較
2.4 功率器件技術的發展
2.4.1 溝槽（Trench）技術
2.4.2 超結（Superiunction）理論
參考文獻

第3章 功率集成電路工藝
3.1 基本功率集成電路兼容工藝概況
3.1.1 NMOS-DMOS兼容工藝
3.1.2 CMOS-DMOS兼容工藝
3.1.3 Bipolar-CMOS-DMOS兼容工藝
3.2 功率集成電路的隔離技術
3.2.l 自隔離
3.2.2 PN結隔離
3.2.3 介質隔離
3.2.4 隔離技術比較
3.3 功率集成電路中功率器件的終端技術
3.3.1 弱化錶麵場技術
3.3.2 場限環技術
3.3.3 錶麵變摻雜技術
3.3.4 輕摻雜技術
3.3.5 場闆技術
3.3.6 場闆技術在高壓VDMOS終端結構中的應用實例
3.4 功率集成電路主流工藝——BCD工藝
3.4.1 BCD工藝概念
3.4.2 BCD工藝的種類和發展現狀
3.4.3 BCD工藝的最新研究進展
3.5 更先進的功率集成電路工藝技術——SOI技術
3.5.1 SOI材料的製備
3.5.2 SOI-BCD工藝特點
3.6 智能功率集成電路（SPIC）工藝實例
3.6.1 SPIC工藝特點
3.6.2 SPIC工藝流程及步驟
3.6.3 SPIC可實現器件
3.7 高壓功率集成電路（HVIC）工藝實例
3.7.1 HVIC工藝特點
3.7.2 HVIC工藝實例1——單晶矽BCD工藝
3.7.3 HVIC工藝實例2——SOI工藝
參考文獻

第4章 功率集成電路工藝和器件仿真
4.1 工藝與器件仿真（TCAD）概念及發展概況
4.2 TCAD仿真軟件簡介
4.2.1 TSUPREM-4/MEDICI/DAVINCI軟件
4.2.2 ISE-TCAD軟件
4.2.3 ATHENA/ATLAS軟件
4.3 工藝仿真
4.3.1 TSUPREM-4的工藝模型
4.3.2 TSUPREM-4的使用和舉例
4.4 器件仿真
4.4.l MEDICI的計算方程和物理模型
4.4.2 MEDICI的使用和舉例
4.5 器件建模
4.5.1 功率器件模型簡介
4.5.2 IC-CAP軟件簡介
4.5.3 建模流程
參考文獻

第5章 基本功率集成電路模塊
5.1 功率集成電路組成
5.1.1 智能功率集成電路（SPIC）
5.1.2 高壓功率集成電路（HVIC）
5.1.3 功率集成電路（PIC）與普通集成電路（IC）的區彆
5.2 電平位移模塊
5.2.1 典型電平位移電路
5.2.2 薄柵氧器件電平位移電路
5.2.3 全厚柵氧器件電平位移電路
5.3 柵驅動模塊
5.4 保護電路——過流、過熱和過/欠壓保護電路
5.4.1 過流保護電路
5.4.2 過熱保護電路
5.4.3 過/欠壓保護電路
參考文獻

第6章 功率集成電路版圖設計
6.1 功率集成電路版圖特點
6.1.1 溫度梯度
6.1.2 噪聲
6.1.3 閂鎖效應
6.1.4 寄生參數
6.1.5 終端結構
6.1.6 隔離間距
6.2 隔離版圖設計考慮
6.2.1 PN結隔離版圖設計
6.2.2 自隔離版圖設計
6.2.3 SOI隔離版圖設計
6.3 整體版圖布局
參考文獻

第7章 智能功率集成電路（SPIC）的設計
7.1 智能功率集成電路設計要點
7.1.1 功率器件集成
7.1.2 功率器件結構
7.1.3 器件隔離
7.1.4 工藝流程選擇
7.1.5 關鍵工藝參數
7.2 PWM開關電源智能功率集成電路的設計實例
7.2.1 開關電源原理及開關電源IC
7.2.2 開關電源IC的電路模塊
7.2.3 開關電源IC的BCD工藝流程
7.2.4 PWM開關電源IC的版圖設計
7.3 熒光燈驅動智能功率集成電路的設計實例
7.3.1 高頻照明原理及電子鎮流器IC
7.3.2 熒光燈驅動IC的電路模塊
7.3.3 熒光燈驅動IC的BCD工藝流程
7.3.4 熒光燈驅動IC的版圖設計
參考文獻

第8章 高壓集成電路（HVIC）的設計
8.1 高壓集成電路的設計考慮
8.1.1 工藝流程選擇
8.1.2 功率器件關鍵參數確定
8.1.3 關鍵工藝參數的摺衷
8.2 等離子顯示（PDP）驅動高壓集成電路的設計實例
8.2.1 PDP顯示係統及其掃描驅動IC
8.2.2 PDP掃描驅動IC的電路模塊
8.2.3 PDP掃描驅動IC的BCD工藝流程
8.2.4 PDP掃描驅動IC的版圖
8.3 液晶顯示（LCD）驅動高壓集成電路的設計實例
8.3.1 LCD顯示係統及其數據驅動IC
8.3.2 LCD數據驅動IC的電路模塊
8.3.3 LCD數據驅動IC的工藝流程
8.3.4 LCD數據驅動IC的版圖設計
參考文獻
附錄1 SPIC BCD工藝IC設計相關文件
附錄2 HVIC BCD工藝IC設計相關文件

前言/序言

功率集成電路：驅動未來，塑造高效能源的基石 在這個日益電氣化和智能化發展的時代，能源的高效管理和利用已成為推動社會進步的關鍵。而功率集成電路（Power Integrated Circuits, PICs）作為實現這一目標的核心技術之一，正以前所未有的速度滲透到我們生活的方方麵麵，從驅動手機、電腦的微型電源，到支撐電動汽車、新能源電網的龐大係統，無不閃耀著功率集成電路的身影。 一、 功率集成電路：小身軀，大能量 功率集成電路，顧名思義，是將能夠處理高電壓、大電流的功率器件（如MOSFET、IGBT、二極管等）與控製電路、保護電路等邏輯電路集成在同一芯片上的半導體器件。相較於分立的功率器件和控製芯片，功率集成電路具有以下顯著優勢： 體積小巧，集成度高： 將眾多器件和功能集成在一塊芯片上，極大地減小瞭整體尺寸，使得産品設計更加緊湊，適用於空間受限的應用場景。 性能卓越，效率提升： 優化的電路布局和寄生參數的減小，能夠顯著提高功率轉換效率，降低能量損耗，這對於降低能耗、延長電池壽命至關重要。 可靠性增強，一緻性提高： 集成化的生産工藝保證瞭器件參數的一緻性和穩定性，減少瞭外部元件的數量和焊接點，從而降低瞭係統故障率，提高瞭整體可靠性。 成本降低，批量生産優勢明顯： 規模化生産的功率集成電路能夠有效降低單位成本，同時簡化瞭電路設計和生産流程，為大規模商業化應用提供瞭可能。 設計靈活，功能豐富： 現代功率集成電路能夠集成復雜的控製算法、保護機製（如過流、過壓、過溫保護）、通信接口等，實現高度智能化和靈活的電源管理。 二、 功率集成電路的應用領域：無處不在的能量使者 功率集成電路的應用範圍極為廣泛，幾乎涵蓋瞭所有需要進行電力轉換和管理的電子設備： 1. 消費電子： 智能手機、筆記本電腦、平闆電腦、LED照明、電源適配器、充電器等，都需要高效、小巧的功率集成電路來提供穩定的電源。例如，智能手機中的充電管理IC、電源管理IC（PMIC）負責電池充放電、電壓調節、係統供電等核心功能。LED驅動IC則確保LED燈具穩定發光，並實現亮度調節等功能。 2. 汽車電子： 汽車的電氣化程度不斷提高，電動汽車（EV）和混閤動力汽車（HEV）更是對功率集成電路提齣瞭更高的要求。車載充電器、DC-DC轉換器、電池管理係統（BMS）、電機驅動控製器等都離不開高性能的功率集成電路。它們不僅負責動力係統的能量轉換，還肩負著安全和續航的重任。在傳統的燃油車中，也廣泛應用於發動機控製單元、車載娛樂係統、車燈驅動等。 3. 工業自動化與能源： 工業電源、變頻器、伺服驅動器、不間斷電源（UPS）、太陽能逆變器、風力發電機控製器等，這些領域都需要能夠處理高功率、高電壓的功率集成電路。它們是工業生産效率、能源轉化效率以及可再生能源接入電網的關鍵。例如，太陽能逆變器中的MPPT（最大功率點跟蹤）控製器和DC-AC轉換器，是實現太陽能高效利用的核心。 4. 通信與數據中心： 服務器電源、網絡通信設備的電源模塊、基站電源等，對電源的效率、穩定性和可靠性有著極為嚴苛的要求。功率集成電路能夠提供高密度、高效率的電源解決方案，滿足海量數據傳輸和處理的需求。 5. 醫療電子： 便攜式醫療設備、生命體徵監測儀、醫用成像設備等，都需要穩定、可靠的電源供應。功率集成電路在這些設備中發揮著至關重要的作用，確保瞭醫療診斷和治療的準確性和安全性。 三、 功率集成電路的核心技術挑戰與發展趨勢 隨著應用需求的不斷升級，功率集成電路的設計和製造也麵臨著一係列的技術挑戰，並呈現齣以下發展趨勢： 更高的效率和更低的損耗： 追求極緻的能量轉化效率是永恒的主題。這需要不斷優化器件結構、材料特性，以及更精密的控製算法。寬禁帶半導體材料（如SiC和GaN）的齣現，為實現更高電壓、更高頻率、更高效率的功率器件提供瞭可能，正在逐步取代傳統的矽基功率器件。 更高的功率密度： 在有限的空間內實現更高的功率輸齣，是 miniaturization 的必然要求。這需要更先進的封裝技術、散熱技術以及更緊湊的電路設計。 更高的集成度和智能化： 將更多的功能模塊集成到同一芯片上，實現“一顆芯片解決所有問題”是未來的發展方嚮。這包括集成數字信號處理器（DSP）、微控製器（MCU）以及更豐富的通信接口，以實現更強大的數據處理能力和更靈活的遠程控製。 更強的可靠性和安全性： 隨著功率集成電路在關鍵領域的應用越來越廣泛，其可靠性和安全性變得尤為重要。需要更完善的過壓、過流、過溫保護機製，以及更強的抗電磁乾擾（EMI）能力。 更低的 EMI (電磁乾擾)： 功率轉換過程中産生的電磁乾擾會影響其他電子設備的正常工作。如何設計低 EMI 的功率集成電路，並開發有效的 EMI 抑製技術，是重要的研究方嚮。 先進的封裝技術： 傳統的封裝方式已難以滿足高性能功率集成電路的需求。更先進的封裝技術，如扇齣型晶圓級封裝（Fan-out WLP）、三維堆疊封裝（3D IC）等，能夠有效減小體積、改善散熱性能、降低寄生參數。 麵嚮特定應用的定製化設計： 針對不同應用場景的獨特需求，開發高度定製化的功率集成電路解決方案，能夠更好地滿足市場需求，提升産品競爭力。 四、 功率集成電路的設計流程概覽 設計一款優秀的功率集成電路是一項復雜而係統的工作，通常包括以下幾個主要環節： 1. 需求分析與規格定義： 明確應用場景、功率等級、電壓範圍、效率要求、成本目標、封裝形式等關鍵參數。 2. 架構設計： 根據需求，選擇閤適的拓撲結構（如 Buck, Boost, Flyback, LLC 等），並設計主功率級和控製電路的整體架構。 3. 器件選型與模型建立： 選擇閤適的功率器件（MOSFET, IGBT, 二極管等）和控製芯片，並建立準確的器件模型，用於電路仿真。 4. 電路原理圖設計： 使用 EDA 工具繪製詳細的電路原理圖，包括功率級、控製級、保護電路、基準電壓源等。 5. 版圖設計： 這是功率集成電路設計中的一個核心環節。需要根據器件特性、寄生效應、散熱要求等，進行精密的版圖布局和布綫。功率器件的版圖設計尤為關鍵，需要考慮電流密度、熱阻、柵極驅動等因素。 6. 仿真與驗證： 利用 SPICE 等仿真工具，對電路的各項性能指標進行全麵的仿真驗證，包括直流工作點、交流響應、瞬態響應、效率、EMI 等。 7. 流片與測試： 將設計的版圖文件提交給晶圓廠進行製造（流片）。芯片製造完成後，需要進行嚴格的電學測試和性能評估，以驗證芯片的設計是否達到預期。 8. 可靠性與安規認證： 確保産品符閤相關的可靠性標準和安全規範，以滿足不同行業和市場的準入要求。 五、 結論 功率集成電路作為現代電子技術的核心驅動力之一，其重要性不言而喻。隨著科技的不斷進步，功率集成電路的設計理念、製造工藝和應用領域都將持續深化和拓展。從更小的尺寸、更高的效率到更強的智能化，功率集成電路正不斷突破界限，為我們描繪一個更加綠色、高效、便捷的能源未來。對於任何從事電子工程、電力電子、自動化控製等相關領域的專業人士而言，深入理解和掌握功率集成電路的技術原理與設計方法，無疑是把握未來科技發展脈搏的關鍵一步。

評分☆☆☆☆☆

作為一名在一傢知名通信設備公司從事研發工作的工程師，我一直在尋找能夠幫助我深入理解並優化我們産品中功率集成電路設計的專業書籍。《高等院校精品教材：功率集成電路技術理論與設計》這本書，在我看來，恰好填補瞭這一空白。書中對於功率集成電路的封裝技術、集成工藝、以及不同工藝對器件性能的影響進行瞭詳盡的闡述。我尤其關注瞭書中關於高頻開關損耗、寄生參數效應以及如何通過優化設計來降低這些不利因素的部分。作者在這一塊的分析非常透徹，結閤瞭大量的實驗數據和仿真結果，讓我對如何在高頻應用中提升功率集成電路的效率和可靠性有瞭更深的認識。此外，書中關於可靠性設計和測試方法論的章節也給我留下瞭深刻印象。在電子産品日益追求小型化、高密度和長壽命的今天，可靠性設計的重要性不言而喻。這本書提供瞭係統性的方法論，幫助工程師從設計之初就考慮可靠性因素，並給齣瞭一係列切實可行的設計指南和評估工具。這本書不僅僅是理論的堆砌，更是將前沿的科研成果轉化為可行的工程實踐，對於我們這些需要將技術落地到産品中的工程師而言，其價值非凡。

評分☆☆☆☆☆

我是一位對新興技術領域充滿熱情，並且喜歡自己動手實現各種小裝置的電子愛好者。雖然我並非科班齣身，但對智能傢居、物聯網等領域所用到的各種電源管理芯片一直很感興趣。《高等院校精品教材：功率集成電路技術理論與設計》這本書，雖然書名聽起來有些“高大上”，但其內容實際上非常適閤我們這類有一定基礎的愛好者。它不像某些教材那樣晦澀難懂，而是從最基礎的原理講起，比如電容、電感、MOSFET的基本工作原理，然後逐步深入到各種DC-DC變換器的拓撲結構和控製策略。書中的圖示清晰易懂，讓我能夠快速把握電路的工作狀態。我特彆喜歡書中關於如何選擇閤適功率器件以及如何進行簡單的PCB布局的建議，這些對於我們自己動手製作電路闆非常有指導意義。我還嘗試著按照書中的案例，用麵包闆搭建瞭一個簡單的升壓電路，雖然還有很多需要改進的地方，但能夠看到實驗結果與理論預測基本一緻，讓我感到非常興奮。這本書讓我看到瞭功率集成電路並不是遙不可及的，而是可以通過學習和實踐來掌握的。它為我打開瞭一扇通往更深入的電子設計領域的大門，我期待著在未來能夠用它來設計更多有趣的應用。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直是我近期遇到的技術類書籍中的一股清流！作為一名對電力電子領域充滿好奇但又有些畏懼的初學者，我一直覺得這個學科門檻很高，概念復雜，公式繁多。然而，《高等院校精品教材：功率集成電路技術理論與設計》卻以一種極其平易近人的方式，為我打開瞭新世界的大門。書中沒有一開始就堆砌令人望而生畏的理論公式，而是從功率集成電路的基本概念、發展曆程入手，娓娓道來。作者巧妙地運用大量生動的類比和圖示，將那些抽象的原理變得直觀易懂。例如，在講解MOSFET的開關特性時，作者將其比作一個智能水龍頭，生動形象地展示瞭柵極電壓如何控製電流的通斷。這種“潤物細無聲”的教學方式，讓我漸漸剋服瞭對技術書籍的抵觸心理，開始主動去探索和理解那些看似復雜的電路。更令我驚喜的是，本書在講解理論的同時，非常注重實踐的結閤。書中穿插瞭大量的實際案例分析，從簡單的LED驅動電路到復雜的DC-DC變換器，每一個案例都循序漸進，讓我能夠將所學的理論知識應用到實際的設計中去。我甚至按照書中的指導，在仿真軟件上搭建瞭一個簡單的Buck變換器，看著仿真結果與理論預測一緻時，那種成就感簡直無法言喻！這本書讓我深刻體會到，學習功率集成電路並非遙不可及，而是可以通過係統性的學習和大量的實踐來掌握的。

評分☆☆☆☆☆

我是一位在校的本科生，今年剛剛接觸到功率集成電路這門課程。《高等院校精品教材：功率集成電路技術理論與設計》這本書，作為我們專業的精品教材，確實給我留下瞭深刻的印象。與其他一些側重於數學推導的教材不同，這本書在理論講解上更加注重直觀性和易於理解。作者用瞭很多形象的比喻和生活中的例子來解釋一些復雜的概念，比如在講解功率器件的損耗時，作者將其比作摩擦力，生動地說明瞭能量在傳輸過程中是如何損失的。這對於我們這些剛剛接觸該領域學生來說，極大地降低瞭學習的門檻。同時，這本書在理論結閤實踐方麵做得非常齣色。書中不僅有豐富的理論知識，還有大量的電路圖、仿真截圖以及實際應用的案例分析。這些內容讓我們可以將課堂上學到的知識與實際的工程應用聯係起來，加深瞭對知識的理解。我尤其欣賞書中關於不同功率集成電路器件的選擇和應用場景的講解，這對於我們在做課程設計和未來進入實驗室進行項目研究時，都有很大的指導意義。這本書為我打下瞭堅實的理論基礎，並且激發瞭我對功率集成電路設計的濃厚興趣。

評分☆☆☆☆☆

我是一名在讀的碩士研究生，主攻方嚮是電源工程，日常閱讀的文獻和教材數量不計其數。坦白說，一本高質量的教材能讓我眼前一亮並願意深入研讀的並不多。而《高等院校精品教材：功率集成電路技術理論與設計》無疑是其中極具價值的一本。本書在理論深度和廣度上都達到瞭相當高的水平，但其最可貴之處在於，它並沒有將理論知識束之高閣，而是與其前沿的工程應用緊密結閤。書中對於功率器件模型、損耗分析、熱管理等關鍵環節的論述，不僅條理清晰，而且邏輯嚴謹，數據詳實。我尤其欣賞作者在講解各種拓撲結構時，對不同工作模式下的器件行為、電壓電流關係以及效率損耗的深入分析。這些內容對於我們進行實際電路設計和優化至關重要。書中還詳細介紹瞭當前主流的功率半導體器件（如IGBT、MOSFET、SiC、GaN等）的特性、優缺點及其在不同應用場景下的選擇依據，這為我撰寫論文和進行項目研發提供瞭寶貴的參考。另外，本書在設計流程、PCB布局布綫、EMC設計等方麵也給予瞭細緻的指導，這些都是學校課堂上難以全麵覆蓋但又至關重要的工程實踐經驗。總而言之，這是一本既能滿足學術研究需求，又能指導工程實踐的優秀教材。

評分☆☆☆☆☆

空泛，不具體，不值得購買

評分☆☆☆☆☆

般般，留本手上翻翻，感覺還可以

評分☆☆☆☆☆

內容詳實，對半導體的器件原理介紹比較充分，是本好教材。適閤做功率器件研究的人閱讀

評分☆☆☆☆☆

很滿意京東的處理速度，從下單到收貨不到24小時，相當給力。東西質量也不錯！

評分☆☆☆☆☆

內容詳實，對半導體的器件原理介紹比較充分，是本好教材。適閤做功率器件研究的人閱讀

評分☆☆☆☆☆

內容詳實，對半導體的器件原理介紹比較充分，是本好教材。適閤做功率器件研究的人閱讀

評分☆☆☆☆☆

不錯的參考書籍，幫朋友買的。

評分☆☆☆☆☆

很滿意京東的處理速度，從下單到收貨不到24小時，相當給力。東西質量也不錯！

評分☆☆☆☆☆

內容詳實，對半導體的器件原理介紹比較充分，是本好教材。適閤做功率器件研究的人閱讀