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智能功率集成电路是指将输出功率器件与信息处理系统及其外围接口电路、保护电路、检测诊断电路等都集成在同一芯片上。智能功率集成电路的应用无处不在，从日常生活中的家电照明、电子计算机、各种消费电子产品，到工业应用控制、航空航天仪器、军事电子产品等领域，市场非常广阔。随着电能处理领域的不断扩大，以及社会对环保问题的日益重视，效率和成本问题逐渐成为关注热点，智能功率集成电路成为整个半导体产业中最为活跃的领域之一。人们对降低电子产品的功耗和降低成本的广泛需求，将推动智能功率集成电路的稳步发展。本论文正是在充分了解国内外智能功率集成电路研究现状的基础上，对智能功率集成电路中离线式开关电源芯片中所需的部分模块进行了深入的研究。开发一款离线式开关电源芯片，需要工艺、器件、电路的紧密配合。本文的研究重点在于，开发离线式开关电源芯片所用的工艺平台；设计芯片中需要的高压启动电流源；设计芯片中的控制电路；对芯片中功率器件做出改进，使其具有更好的电压电流特性。本文的主要工作有：1.开发离线式开关电源芯片采用的工艺平台。芯片采用的C1工艺是采用陈星弼院士发明的“优化横向变掺杂”技术，在成熟的CMOS工艺基础上发展而来，此工艺可以与国内主流的CMOS/BiCMOS工艺平台兼容。工艺平台可实现的器件包括耐压800V的VDMOS、LDMOS，耐压50V的NMOS、PMOS，耐压10V的NMOS、PMOS，以及各种稳压管、双极管、电阻、电容等。文中对多次扩散后的杂质分布的表达式进行了推导，此表达式可以在工艺设计中帮助预先估计杂质扩散的最终分布。2.设计了芯片需要的高压启动电流源。在离线式开关电源芯片中通常需要一个高压启动电流源来给芯片中的控制电路提供启动电流。通常的办法是外接一些元件或者利用额外的掩模板来构成此电流源。本文在陈星弼院士专利“一种半导体器件及其提供的低压电源的应用”的基础上，实现了两种高压启动电流源，其中一种适合输出5V左右的输出电压，另一种适合输出大于10V的输出电压。实验结果证明，在未使用外界元件和额外的掩模板的情况下，高压启动电流源能正常的启动和重启动，并在电流源关闭的情况下从市电抽取很少电流或者不抽取电流。3.设计了芯片里控制电路。芯片中的功率管需要控制电路来控制其开关以及保护电路来保障其安全工作。文中对控制电路中的稳压器模块、基准源模块、振荡器模块和逻辑模块做了介绍。文中对流片后的芯片搭电路板进行测试。实验结果表明，控制电路中各电路模块能够实现其设计功能；芯片能够正常的启动、重启动；在100V的交流市电下，芯片能够按照要求输出一定功率。但是，芯片中控制电路并没有完全达到设计指标，需要根据实验结果进一步修改。4.提出了一种快速关断的新型LIGBT器件。IGBT由于在导通时在耐压区引入电导调制效应，可以降低导通电阻，增大导通电流密度，可以极大的降低芯片面积，但是IGBT的缺点是慢的关断速度。本文提出一种新结构的LIGBT，新结构在器件发射极并联了一个PMOS晶体管，用于在器件关断时短路器件发射结。相比传统结构的LIGBT，新结构在未降低导通特性的情况下，将器件关断时间从120ns降低到12ns，关断功耗从2mJ/cm2降到1.43mJ/cm2。