功率半导体器件与集成电路是功率电子学的重要领域,实现高效、高可靠性、超稳定性的功率控制和电源管理,而且减少系统自身的功耗、体积、重量和成本,对实现军事装备和民用装置的小型化、智能化和节能化有着重要的意义。在功率单片集成技术中,隔离技术是基础,高低压兼容工艺是关键,可集成的高压功率器件是核心。对于传统高压功率器件,由于表面结的曲率效应、电极终端等,导致雪崩击穿常常发生在表面,因此国际国内同行主要对器件表面电场的优化进行了一系列的研究,如场板技术、场限环技术、SIPOS技术、VLD技术、RESURF技术等。特别是RESURF技术的提出,使得器件的最高电场峰由器件的表面转移到体内,因此器件击穿特性不仅仅决定于表面电场优化与否,还决定于体内场的优化与否。
本项目在国际上首次提出功率半导体器件与集成电路的普适理论--功率半导体体内场降低(Reduced Bulk Field,REBULF)理论和两类新结构,开辟功率器件纵向耐压结构新途径,提出REBULF设计技术、IFO和CS技术,研发具有自主知识产权的新型功率半导体器件、新型硅基/SOI基高压功率集成电路和体内场优化高EB耐压对管等品种,在我国形成有独特优势的功率器件和电路产品,拥有广阔的国内外市场前景,推动我国功率电子技术的发展。
体内场优化REBULF理论是功率半导体领域的普适理论,能指导满足高压集成与智能功率集成所需特殊结构的设计。结合表面场降低RESURF理论,对横向高压器件结构参数进行综合优化,可用于指导功率片上系统PSoC的设计与研制。本项目提出的REBULF理论以及基于该理论设计的新结构和功率集成电路,可广泛应用在电力控制、电机驱动、开关电源、稳压器、通信设备、手机、笔记本电脑、充电器、电源适配器等民用电力电子领域。
体内场优化的高EB耐压对管对运算放大电路和高度对称的器件具有特殊的意义。该产品的hFE参数匹配性(实际匹配度小于3%)和温度稳定性都非常好,应用于运放中,可有效地减小或消除两个输入管之间电流增益、饱和压降等参数的不匹配在运放中引入失调电压或失调电流而引起的不良影响。同时,该器件在工业温度范围内,完全能保证其正常工作,是电子通讯、仪器仪表、航空和船舶等的线路控制部分作放大器或对数和反对数电路的最佳选择。