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商品簡介
目次

商品簡介

本書介紹功率集成電路設計領域的基礎理論與方法。從功率集成電路的特點出發,以功率集成電路設計基本原理為主線,從構成功率集成電路的核心器件入手,貫穿工藝製造、芯片級電路設計和系統級電源轉換技術。全書共7章,介紹了功率集成電路發展、分類及技術特點;可集成功率半導體器件;功率集成電路工藝;電源轉換技術;電源管理技術;柵驅動電路和功率集成電路發展展望。

目次

目錄







前言



第1章 引言 1



1.1 功率集成電路的發展 1



1.2 功率集成電路的概念與分類 4



1.3 功率集成電路的技術特點 8



參考文獻 9



第2章 可集成功率半導體器件 11



2.1 可集成功率器件概述 11



2.2 功率器件的擊穿機理 13



2.3 結終端技術 14



2.3.1 場板技術 15



2.3.2 溝槽終端技術 18



2.3.3 結終端擴展技術 19



2.3.4 襯底終端技術 21



2.4 RESURF技術 23



2.4.1 Single RESURF 23



2.4.2 Double RESURF 28



2.4.3 Triple RESURF 31



2.5 超結LDMOS 34



2.5.1 橫向超結器件的襯底輔助耗盡效應 35



2.5.2 等效襯底ES模型與理想襯底條件 37



2.5.3 橫向超結器件典型工藝與實驗結果 40



2.6 LIGBT 43



2.6.1降低LIGBT靜態功耗的典型結構 44



2.6.2 降低LIGBT動態功耗的典型結構 47



2.6.3 提高LIGBT安全工作區的典型結構 51



2.7 SOI高壓器件與集成技術 53



2.7.1 SOI高壓器件介質場增強模型與技術 54



2.7.2 SOI高壓器件介質場增強典型技術和新結構 56



2.7.3 背部刻蝕技術 60



2.8 GaN功率集成器件與集成技術 62



參考文獻 69



第3章 功率集成電路工藝 78



3.1 功率集成電路工藝簡介 78



3.1.1 BCD工藝關鍵技術 79



3.1.2 BCD工藝技術分類 79



3.1.3 其他功率集成工藝 81



3.2 功率集成電路工藝發展動態 82



3.2.1 體矽功率集成電路工藝發展動態 82



3.2.2 SOI基功率集成電路工藝發展動態 92



3.3 BCD兼容技術 97



3.3.1 BCD工藝優化規則 97



3.3.2 BCD工藝兼容設計實例 97



3.4 隔離技術 99



3.4.1 自隔離技術 99



3.4.2 結隔離技術 99



3.4.3 介質隔離技術 100



3.5 高壓互連技術 101



3.5.1 厚介質層互連技術 101



3.5.2 摻雜優化技術 102



3.5.3 場板屏蔽技術 102



3.5.4 自屏蔽技術 104



3.6 功率集成電路工藝中的可靠性問題 106



3.6.1 寄生效應 106



3.6.2 ESD 108



3.6.3 熱載流子效應 109



3.6.4 高溫反偏 110



3.7 工藝仿真及設計實例 111



3.7.1 工藝仿真軟件介紹 111



3.7.2 TSUPREM-4工藝仿真介紹 112



3.7.3 混合仿真 118



參考文獻 119



第4章 電源轉換技術 124



4.1 概述 124



4.2 隔離式開關變換器設計技術 128



4.2.1 隔離式開關變換器的分類及工作原理 128



4.2.2 隔離式開關變換器關鍵設計技術 131



4.3 非隔離式開關變換器設計技術 143



4.3.1 非隔離式開關變換器的工作原理 144



4.3.2 電壓模控制方式設計技術 147



4.3.3 電流模控制方式設計技術 158



4.3.4 恒定導通時間控制策略 168



4.4 核心模塊設計技術 183



4.4.1 基準電路設計技術 183



4.4.2 頻率補償設計技術 193



4.4.3 LDO核心技術 203



參考文獻 214



第5章 電源管理技術 218



5.1 概述 218



5.2 動態電壓調節技術 220



5.2.1 動態調壓DC-DC變換器的發展現狀 222



5.2.2 動態調壓DC-DC變換器設計技術 229



5.3 高集成度PMU設計與數字輔助功率集成技術 245



5.3.1 PMU頂層設計 248



5.3.2 具體電路實施方案 251



5.3.3 數字輔助精度提升技術 256



5.3.4 分段功率管驅動技術 263



5.4 數字電源控制器設計技術 269



5.4.1 國內外發展現狀 270



5.4.2 數字可編程電源控制器結構 272



5.4.3 數字可編程電源控制器設計實現 276



5.5 自適應電壓調節技術 284



5.5.1 自適應電壓調節技術的概念與基本原理 284



5.5.2 基於PSM的自適應電壓調節技術 287



5.5.3 基於ADPS的自適應電壓調節技術 292



5.5.4 基於自適應電壓調節的小能耗點追蹤技術 301



5.6 數字控制DC-DC變換器設計實例 312



5.6.1 概述 312



5.6.2 參數可配置DPID設計 312



5.6.3 整體仿真驗證 317



參考文獻 327



第6章 柵驅動電路 331



6.1 概述 331



6.1.1 光耦隔離柵驅動集成電路 331



6.1.2 單片式高壓柵驅動集成電路 333



6.1.3 磁隔離高壓柵驅動集成電路 334



6.1.4 幾種高側柵驅動方式的比較 335



6.2 Si 基功率器件高壓柵驅動技術338



6.2.1 單片高壓柵驅動電路工作原理 338



6.2.2 高端電平位移電路及技術 339



6.2.3 片內抗dv/dt電路技術 340



6.2.4 抗di/dt技術 342



6.2.5 驅動電流和功率管匹配技術 343



6.2.6 單片高壓柵驅動電路及設計實例 344



6.3 GaN驅動電路設計 348



6.3.1 Rdson受驅動電壓非線性調製和大柵壓有限的矛盾 350



6.3.2 浮動柵驅動技術和Bootstrap技術 353



6.3.3 di/dt和dv/dt效應及其抗干擾設計 354



6.3.4 自適應死區時間控制 360



6.3.5 柵驅動斜率控制(slope control) 361



6.3.6 高頻封裝和PCB設計考慮 365



6.4 GaN柵驅動設計實例介紹 369



6.5 SiC驅動技術 371



6.5.1 SiC物理特性 372



6.5.2 SiC MOSFET驅動關鍵設計技術 372



參考文獻 380



第7章 展望 383



7.1 功率集成電路工藝與器件技術展望 383



7.1.1 集成高壓MOS器件 384



7.1.2 集成功率MOS器件 385



7.1.3 集成高壓/功率二極管 386



7.1.4 新材料集成功率器件及功率集成工藝 386



7.1.5 混合集成技術 388



7.2 功率集成電路系統拓撲與核心芯片技術展望 388



7.2.1 基於功率集成電路的開關電源拓撲發展趨勢 389



7.2.2 基於功率集成電路的開關電源性能提升趨勢 390



7.2.3 數字化開關電源趨勢 391



7.3 小結 394



參考文獻 394

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