随着功率半导体技术和系统集成技术的不断发展,功率器件得到了越来越广泛的研究。作为平面结构的LDMOS(横向双扩散MOS晶体管)由于制造工艺简单,易于实现和性能稳定,且与大规模集成电路兼容性好等优点,在功率集成电路和射频集成电路中受到了广泛的关注和运用。而作为高压功率放大器件,在各种大面积平板显示屏和汽车电子领域也得到广泛应用。因此,对LDMOS模型的研究意义重大。本文系统地讨论了RESURF PN二极管、S-RESURF LDMOS和D-RESURF LDMOS三种类型器件的表面势和表面电场模型,鉴于场极板能够削弱其覆盖下的峰值电场,因此后两类器件分别讨论了无场板结构和有场板结构(第三章和第四章)。在讨论不同结构的LDMOS表面势和表面电场模型时,本文采用多种方法求解泊松方程。由于抛物函数简单明了,可降低计算量和提高计算速度,在求解二维泊松方程时,采用抛物函数近似,使用边界条件,化泊松方程为微分方程;由于拉普拉斯方程求解方法相当成熟,故也可将泊松方程先转换为拉普拉斯方程,再使用分离变量法求解;为了减小计算误差和提高模型精确度,假设应尽可能少,故可直接将泊松方程在垂直方向积分,然后利用电通量密度连续和将电势二维偏导数作一阶近似,求解泊松方程。以上研究工作是作者在前人的很多工作基础上作了某些改进,例如将体硅RESURF PN二极管横向电场的线性近似,修正为抛物函数近似;将BS S-RESURF LDMOS多晶硅栅场极板由一级增加到二级,漂移区杂质指数分布改为更合理的符合实际的高斯分布;而最大的创新在于建立了有栅场极板和漏场极板的BS M-RESURF LDMOS表面势模型,模拟结果表明表面势沿漂移区方向线性分布,电场接近理想情况下均匀分布,大大提高了器件的击穿电压。综上所述,文中表面势模型的解析解都是基于物理,模型能够预测出器件结构参数和施加电压对表面势的影响,漂移区长度对击穿电压的影响。模型计算精度高,计算量少,为器件工程师提供了一个强有力的一阶设计方案和物理洞察。