光电能量收集硅基LSI中的保护环设计

Guard Ring Designs on Photovoltaic Energy Harvesting Silicon LSIs

Takaya Sugiura · Yuta Watanabe · IEEE Journal of Photovoltaics · 2025年4月

本研究探索了在能量收集应用中保护互补金属氧化物半导体（CMOS）场效应晶体管（FET）和PN二极管免受体载流子污染的策略。能量收集过程会在体区产生过多载流子，这些载流子可能会从p（P型衬底）/n（N阱）结或无三阱结构的NMOSFET进入PMOS区。为解决这一问题，本研究考察了保护环结构通过复合周边载流子来保护CMOSFET和PN二极管的有效性。CMOSFET周围未钝化金属的形成可在载流子进入PMOSFET的N阱区或NMOSFET本身之前促进载流子的消除，从而改善两种场效应晶体管的关态特性。对于P...

解读: 该保护环设计技术对阳光电源功率器件集成方案具有重要参考价值。在SG系列光伏逆变器和ST储能变流器的ASIC芯片设计中，优化的N/P型保护环结构可有效抑制CMOS器件的寄生闩锁效应，提升功率控制芯片在高压大电流环境下的可靠性。特别是在1500V高压系统中，该技术可降低相邻功率器件间的载流子干扰，减少漏...