ESD防護(hù)研究和寬負(fù)載范圍的高效DC-DC轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì).pdf

1、隨著便攜式電子產(chǎn)品的發(fā)展和增多，其對(duì)電源的需求也越來越高，提高電源管理芯片的效率是設(shè)計(jì)中需要考量的關(guān)鍵因素之一;同時(shí)，隨著半導(dǎo)體工藝的進(jìn)步，靜電放電(ESD，Electrostatic Discharge)現(xiàn)象對(duì)芯片的危害日益嚴(yán)重。在電源管理芯片設(shè)計(jì)的過程中，研究相應(yīng)的片上ESD防護(hù)器件及電路，增強(qiáng)全芯片靜電防護(hù)能力也是非常重要的。本文基于華潤上華0.5μ m BCD工藝，對(duì)ESD防護(hù)器件進(jìn)行研究設(shè)計(jì)及流片驗(yàn)證。利用TCAD軟件Silv

2、aco仿真平臺(tái)，對(duì)比傳輸線脈沖(TLP，Transmission Line Pulse)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行仿真擬合;基于Smic0.13μm CMOS工藝進(jìn)行DC-DC轉(zhuǎn)換器的電路設(shè)計(jì)和前仿。研究內(nèi)容主要包括:
　　1.研究ESD物理機(jī)制及器件仿真所用的物理模型。分析關(guān)鍵模型參數(shù)對(duì)ESD器件仿真結(jié)果的影響，主要包括摻雜濃度對(duì)觸發(fā)電壓的影響、結(jié)寬對(duì)維持電壓的影響和載流子壽命對(duì)維持電壓的影響等。通過對(duì)器件仿真中物理模型參數(shù)的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對(duì)MO

3、S器件、可控硅(SCR，Silicon Controlled Rectifier)器件觸發(fā)電壓和維持電壓的校準(zhǔn)。使用同一組參數(shù)對(duì)以上共五個(gè)器件進(jìn)行仿真，并與TLP測(cè)試結(jié)果比較，使觸發(fā)電壓與維持電壓的相對(duì)誤差控制在10％以內(nèi)。然后運(yùn)用仿真得到的物理模型參數(shù)對(duì)四個(gè)雙向SCR器件進(jìn)行仿真預(yù)測(cè)，并與TLP測(cè)試進(jìn)行比較。
　　2.通過研究和設(shè)計(jì)新型的ESD防護(hù)結(jié)構(gòu)，改進(jìn)其ESD耐壓值和魯棒性。分別進(jìn)行了雙向SCR結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和創(chuàng)新以及保護(hù)環(huán)版

4、圖結(jié)構(gòu)的研究和改進(jìn)。并且進(jìn)行了Silvaco平臺(tái)的Atlas仿真分析，流片驗(yàn)證以及TLP測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)可以有效改善ESD防護(hù)器件的耐壓能力和魯棒性。
　　3.研究和設(shè)計(jì)降壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器環(huán)路，依據(jù)電壓模式，采用脈沖寬度調(diào)制的控制方式實(shí)現(xiàn)了從3.3V到1.2V的電壓轉(zhuǎn)化，其工作頻率為1MHz。其中整個(gè)環(huán)路主要包含主電路、誤差放大器、鋸齒波發(fā)生器、比較器、死區(qū)控制及驅(qū)動(dòng)電路、電平轉(zhuǎn)換電路、電流檢測(cè)電路、邏輯控制電路