功率变换用智能功率集成电路SPIC(Smart Power IC)是一种将功率器件与低压逻辑控制电路集成及相关的驱动保护电路集成在一块芯片上的智能化控制芯片。SPIC可广泛应用于电子镇流器、马达驱动、功率电源、汽车电子等领域。其广泛的应用前景也被有关专家称为“第二次电子革命”。因此，对于SPIC的研究也不断发展进步。 为了将SPIC应用于实际工作中。本文首先对SPIC的发展历史加以介绍。比较分析了SPIC中的关键技术为： 1 隔离技术包括：介质隔离、结隔离、自隔离。 2 横向器件的制造技术，包括各种横向器件，包括采用RESURF技术的LDMOS、LIGBT、LIBT、SINFET、LMGT、LEST。 由于采用以上技术设计制造的SPIC成本过高的问题限制了SPIC的应用和发展。而采用陈星弼所提出的优化横向变掺杂理论(OPVLD)，就可以实现低成本的高效功率变换用SPIC。 随后本文介绍了基本的功率变换电路、PWM的简单原理、主要的开关功率器件和功率变换与SPIC相似的发展；之后介绍了SPIC中的横向器件及OPVLD在具体高压器件中的设计与应用。文中的独创性工作主要表现为高压功率变换的部分单元的设计： 1．针对SPIC中没有可集成的高压过压保护，提出了一种利用场限环的分压特性设计的高压电压探测器。所设计的探测器采用的是常用的结终端技术，工艺上不增加步骤，且能有效探测主结的高压。使得SPIC的保护电路更加完善。 2．对于一种实际的电子镇流器电路，设计了应用可集成的场限环高压电压探测器为主的高压过压保护电路。整个设计的电路都可集成在SPIC内部，而不用增加外接元件和工艺步骤。该方法还可用于其它类似电路之中。 3．由于不同工艺条件下，会有不同的氧化层界面电荷，而过高的界面电荷会严重影响场限环作为电压探测环的设计。针对具体工艺中的界面电荷，可以采用离子注入的方法来降低界面电荷的影响，并加上用场板、场终止环与场限环结 电子科技大学博士论文合可以明显改善场限环作为电压探测器的稳定性 4．利用钝化层SIPOS的稳定性，在加入SIPOS结构的SPIC中，利用SIPOS的分压特性，通过版图设计，选取适当的比例而设计出几乎不受界面电荷影响的高压电压探测器。该探测器同样可以集成在SPIC的内部，同样适用于可集成的高压过压保护电路。 5．由于SPIC常用于处理的交流电源时的功率因数低问题，对一种应用于电子镇流器的简易APFC电路进行优化，提出了一种既保证了较高的功率因数，又能将电路的总线电压降低200V的设计方法。该方法通过利用对原SPIC中的脉冲进行适当处理，以获得固定占空比较小的脉冲来控制APFC的开关，从而起到了有效降低总线电压，维持较高的功率因数。整个电路设计全部在SPIC内部。不用增加外接元件。最后，还将新设计的高压过压保护电路与简易的APFC电路同时设计在SPIC的内部。该综合设计使得SPIC的效率更高、性能更好、成本更低。 6．提出一种具有埋层的LDMOS，其结构为在普通的LDMOS的漏极下方引入适当剂量的埋层结构，就可以明显优化LDMOS的纵向电场分布，提高LDMOS的击穿电压。由于优化在器件的漂移区之外，所以，击穿电压的升高而比导通电阻、开关特性、正向压降等几乎没有变化。通过模拟有埋层的B－LDMOS和普通LDMOS相互比较，包括对模拟的电离率积分的提取、电场分布的分析、开关时间的比较，比导通电阻的模拟，其模拟结果证明了上述的结论。