功率半导体及智能功率集成电路设计

课程编码：180202085403P3001H 英文名称：Power Semiconductor and Smart Power IC Design 课时：40 学分：2.00 课程属性：专业课 主讲教师：蔡小五

本课程是微电子学科专业课，功率半导体是微电子学科中重要的分支，被广泛运用于电力电子、通信与网络、计算机与消费电子、工业与汽车电子等诸多应用领域，主要应用于现代电子系统的功率处理单元，是当今消费类电子、工业控制和装备等领域中的关键技术之一。目前常用的功率器件包括VDMOS、IGBT等硅基的功率器件和宽禁带第三代功率器件。后者是正在涌现的战略性高新技术和产业，具有及其重要的应用价值。功率器件在应用中需要功率集成电路进行信号处理和控制，功率集成电路为电力电子技术和微电子技术相结合的产物。本课程以介绍功率半导体及智能功率集成电路设计原理为主线，结合已有的研究基础分别从功率器件原理、功率集成电路工艺、功率集成电路设计和功率集成电路应用等方面来阐述。本课程着重讲解现有的功率集成电路相关技术，在理解功率集成电路基本设计原理的基础上，追求内容的系统性、实用性和先进性，同时本课程会针对目前常用功率集成电路（高速功率驱动电路、智能高边功率开关电路、高压模拟开关电路、600V半桥驱动电路）开展教学。

半导体器件基础、半导体工艺基础和集成电路基础

第一章 绪论 2.0学时 蔡小五
第1节 功率集成电路概念、发展历程
第2节 功率集成电路技术特点、功率集成电路开发流程、存在的挑战和机遇
第二章 基本硅基功率器件介绍 4.0学时 蔡小五
第1节 功率器件发展概况
第2节 功率器件
第3节 几种功率器件比较
第4节 功率器件技术的发展
第三章 功率集成电路工艺 4.0学时 蔡小五
第1节 功率集成电路兼容工艺和隔离技术
第2节 功率集成电路中功率器件的终端技术
第3节 功率率集成电路主流工艺—BCD工艺和更先进的功率集成电路工艺技术——SOI技术
第4节 智能功率集成电路（SPIC）和(HVIC)工艺实例
第四章 基本功率集成电路模块 3.0学时 蔡小五
第1节 功率集成电路组成
第2节 电平位移模块、栅驱动模块
第3节 保护电路
第五章 功率MOSFET驱动和保护技术 4.0学时 蔡小五
第1节   Power DMOS 输入特性
第2节    Power MOSFET 驱动电路
第3节 Power MOSFET 鲁棒性
第六章 马达控制 4.0学时 蔡小五
第1节 电压过驱动技术
第2节 功率驱动级
第3节 马达控制
第七章 开关调整技术 4.0学时 蔡小五
第1节 功率集成开关的主要技术
第2节 感性负载下连续和非连续导通模式
第3节 调整技术
第4节 集成开关调整的主要特点和效率
第八章 600-1000V高压集成电路设计技术 3.0学时 蔡小五
第1节    Off Line应用环境
第2节 超高压IC控制和驱动
第3节 应用
第九章 第三代半导体驱动技术 6.0学时 蔡小五
第1节 GaN功率器件栅极驱动技术的理论基础
第2节 GaN电平移位电路
第3节 GaN驱动设计
第4节   SiC的物理特性
第5节 大电流负压集成电荷泵驱动策略及概述
第6节 SiC MOSFET驱动关键设计技术
第十章 功率集成电实例 3.0学时 蔡小五
第1节 高速功率驱动电路
第2节 智能高边功率开关电路
第3节 高压模拟开关电路设计
第4节   SiC的物理特性

蔡小五：中科院“百人计划”入选者、博士生导师、中科院微电子研究所研究员。 2008年7博士毕业于中国科学院微电子研究所，获博士学位。先后担任香港应用科技研究院有限公司高级工程师（Senior Engineer）、主任工程师（Principal Engineer）,中国科学院微电子研究所硅器件中心研究员等高级职务。其中在香港应用科技研究院工作8年3个月，主要从事智能功率集成电路、深亚微米，纳米级集成电路ESD保护、SOI器件模型提取、模拟集成电路设计等工作。2016年入选中国科学院率先行动“百人计划”，任硅器件与集成中心研究员。申请美国专利7项（授权7项），中国专利近50项（授权32项）。作为负责人主持承担了基金委青年、部委重点产品项目、部委预研研究、中科院BR计划等项目。