智能功率集成电路中功率半导体器件的研究

智能功率集成电路中功率半导体器件的研究

范志文肖大禹顾鑫

南京邮电大学通达学院江苏南京225000

摘要：在我国经济与社会快速发展的今天，我国电力电子技术在近些年也得到了较为长足的进步，而智能功率集成电路与功率半导体器件的完美组合，正是这一进步的最直观体现。本文就智能功率集成电路中功率半导体器件进行了深入研究，希望这一研究能够进一步推动我国电力电子技术的相关发展，早日实现智能功率集成系统大规模的推广应用。

关键字：只能功率；集成电路；半导体器件

前言：作为新一代电能变换技术，智能功率集成电路中功率半导体器件的应用能够进一步实现其电能变换的高效化与智能化，还能够起到提高其整体性能、降低工作要求、降低应用成本等功用，这就使得智能功率集成电路中功率半导体器件的应用，能够较好的实现智能功率集成系统在我国的大面积推广。

智能功率集成电路概述

在我国当下的电力电子装置中，为了能够较好的保护电子系统，电子电路系统中往往装有大量的线路与电气保护装置，而并线连接线路状态处理模块，以此判断线路中电流状态，就是最常见的电力电子系统的保护方式，高压功能模块与低压功能模块就是典型的线路状态处理模块。虽然这种并线连接线路状态处理模块的方式能够较好的保证电力电子系统安全，但这势必会影响电力电子装置的成本，为了解决这一问题，业界人士开始研究如何将整个电力电子装置中的功能模块集成在一块芯片上，这一研究如果能够实现，电力电子装置中就能够形成单片式功率集成电路，这种电路就属于典型的智能功率集成电路[1]。

在这种智能功率集成电路中，其本身集成了所有的低压电路以及高压器件，这就使得智能功率集成电路的电路稳定性大大提高，整个智能功率集成电路可能受到的电路破坏也将明显降低。值得注意的是，这一智能功率集成电路还能够集成我们刚刚提到的并线连接线路状态处理模块，这就使得智能功率集成电路也能够较好的保护电子系统安全。结合这些认知，我们能够清楚发现智能功率集成电路具备着集成度提高、成本降低、整体可靠性提高等多种优点[2]。

功率半导体器件概述

所谓功率半导体器件，指的是由功率半导体为主材料构成的电子元器件，我们也可以将其称为电力电子器件。在电力电子装置中，功率半导体器件通过发挥自身半导体特性，主要发挥线路开关作用，图1为不同工作范围功率半导体器件的应用领域，希望该图能够为我们功率半导体器件的选择与使用带来一定帮助。

在电力电子装置中，功率半导体器件主要充当“功率开关”，这就使得其本身想要较好的为电力电子装置提供服务，就必须保证自身较高的稳定性与状态转换能力，流经功率半导体器件的电力不会产生能耗、关闭状态的功率半导体器件属于绝缘体、能够瞬间实现自身状态的转换、不会受外部电磁变化影响、自身不会因频繁开关而出现老化等一系列功能，这样功率半导体器件才能够在电力电子装置中发挥自身的实际效用[3]。

功率半导体器件在智能功率集成电路中的应用

3.1智能功率集成电路功能

对于智能功率集成电路来说，功率控制、智能接口以及传感保护是其本身的三大功能模块，这三大模块中功率控制是其中最为重要的模块，对功率半导体器件和驱动电路进行功率控制，是这一模块具备的主要功能体现。而对于这样智能功率集成电路来说，为了保护自身的系统芯片，其自身的就必须集成并线连接线路状态处理模块，以此保证整个电路不会受电压、温度以及电流的影响。值得注意的是智能接口模块发挥着指令传输和信息沟通的功能，我们同样需要对其予以重视[4]。

在智能功率集成电路功率控制模块中，智能接口与传感保护模块本身都是为其提供服务，这就使得功率分析模块能够明确整个电路需要的能源模式与线路电流，并较好的实现现有能源的转化，这样智能功率集成电路就能够较好的保证电力电子装置合理。稳定的运行。

3.2智能功率集成电路应用

在我国以往的功率半导体器件中，半控型晶闸管长期作为我国重要的功率半导体器件材料，所谓半控型，指的是其本身的工作状态有一半不可控，这种特点使得半控型晶闸管不能较好的满足智能功率集成电路的需要，其本身具备的管控方式不足、只能在器件开通状态下对功率半导体器件进行线路能源状态的调整、线路无法实现完全绝缘等问题，都属于其本身具备缺陷的具体表现。为了能够较好的满足我国当下智能功率集成电路需求，新型双通道导电的P-LDMOS器件就是我们的最好选择，图1为双通道导电的P-LDMOS器件结构示意图。不同于传统P-LDMOS器件存在高侧信号与低侧信号在时间上不匹配的问题，双通道导电P-LDMOS器件的应用，能够大大降低智能功率集成电路的设计难度，而由于高低侧功率开关的控制能够步调一致，智能功率集成电路中芯片的可靠性也能够得到较好的提升。此外由于双通道导电的P-LDMOS器件能够取代外部控制低端应用与芯片高压电平位移电路的功能，这就使得整个智能功率集成电路的制造成本也能够得到较好的下降，由此我们就可以预见，这种应用了双通道导电P-LDMOS器件的智能功率集成电路产品一旦出现在市场中，这种具备着较高性价比的智能芯片将凭借着自身性价比和可靠性优势，迅速地占领同类市场，并真正实现智能功率集成系统在我国的大规模推广应用

结论：在本文就智能功率集成电路功率半导体器件展开的研究中，笔者详细论述了一种双通道导电P-LDMOS器件在智能功率集成电路中应用所具备的种种优势，结合这一论述我们能够了解到我国智能功率集成电路的发展方向，希望本文的研究能够为我国早日屹立于世界电子强国之林贡献一份力量。

参考文献：

[1]程骏骥.智能功率集成电路中功率半导体器件的研究[D].电子科技大学,2013.

[2]解鸿国.智能功率集成电路中功率半导体器件的研究[J].电子技术与软件工程,2015,01:118.

[3]李奎兵.智能功率集成电路中部分子电路的分析与设计[D].电子科技大学,2006.

[4]马俊.智能功率集成电路中功率半导体器件的探析[J/OL].电脑知识与技术,2016.