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陈星弼
发布日期:2015-12-15 来源:九三学社中央宣传部
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陈星弼(1931年1月28日—),出生于上海。微电子学家。1999年当选为中国科学院院士。2001年加入九三学社。

陈星弼出生在一个官宦之家,祖籍浙江省浦江县青塘镇。祖父曾为清朝武举人,父亲陈德徵因家庭贫穷靠勤工俭学就读于杭州之江大学化学系。母亲徐呵梅是浙江余姚人,由于小时聪颖过人,外祖父不仅特许不缠小脚,还允许读书,直至进入上海大学读文学。五四运动时,陈星弼的父亲成了杭州学生领袖之一,从此进入政界,也曾算得一个红人。但不久得罪于蒋介石,被摘了乌纱帽,且被软禁。这时陈星弼出生了,因此取有小名“难儿”。

陈星弼3岁时,眼见哥哥姐姐上学,吵嚷着要读书,居然获得特许,进了小学。此后,父母年年劝其留级,他却能坚持着学下去。6岁时,日寇侵华烽火蔓至上海,他随父母先迁至余姚,后又至浦江,最后辗转到重庆。不久,为躲避日机轰炸,举家迁到合川。他从8岁开始就离家在乡下小学住宿,养成了能吃苦和独立生活的习惯,也深受抗日救国的思想教育。

小学毕业时,他成绩名列前茅。抗战时生活极为艰苦,他也曾想停止读正规学校,早点谋出路。但父亲因宦海沉浮之经历,坚持让他继续读书,学到科学技术而为国家做实事。再加上他一直进的是国立中学,包括生活费在内一概公费,因此没有中断学习。

家庭对他最大的影响是,学问必须靠自己努力取得。当抗战胜利第二年他从内地转读上海敬业中学时,许多功课都很吃力。但有一天教物理的居小石老师突然向全班说:“你们都应该向陈星弼学习。他的习题明显都是自己一人做的。不管做得错或对,都有他特别的做法,而且愈做愈好。”他还鼓励陈星弼一辈子要做傻瓜(老实人)。老师的这些话使陈星弼受用一辈子。

另一个影响来自他的大哥及几个同学。他们认为一切学问都是有用的,并爱讲一些伟大人物的故事。他自己也读了不少爱因斯坦传记之类的书,立志要学习世界上的伟大人物并了解他们的伟大作品。他曾想学近代物理,但家庭坚持他必须学电机,这也是当年学生中最时尚的志向。1947年,他考取了同济大学电机系,并获得奖学金。他的学习从来不拘一格。人在电机系,却去旁听物理系及机械系的课,而工程力学及画法几何又学得比电机系的主要课程还好。他学过小提琴,而且能背出许多古典交响乐的曲谱。他也看过唯心主义的哲学书籍,以致在新中国成立后他经过一番艰难思想斗争才接受了唯物主义。他对别人说,他相信自己的唯物主义思想比较牢固,因为这是经过斗争得来的。

1952年大学毕业后,他被分配到厦门大学电机系当助教。第二年,遇二次院系调整,转到南京工学院无线电系。在那里,他辅导了几年电工基础课。

1956年,党中央号召向科学进军。当时他已被指定到新成立的成都电讯工程学院(简称“成电”,现电子科技大学)去工作,同时也给了他进修新学科的机会。他选择了到中国科学院应用物理研究所进修半导体。这一决定确定了他以后的发展方向。他在该所两年半的时间内,一边工作,一边自学了从物理系四大力学到半导体有关的专业课,写出了当时才出现的漂移晶体管中关于存储时间的论文。该文后来出现在Prichard著书的参考文献中,由此可知是该方面最早的工作。

1959年,他回到成电。改革开放前,由于家庭出身原因,他始终是受命去教书。他认为要教好书,不仅要把所教内容融会贯通,还要考虑学生如何能最好地接受。他甚至为讲一句话或一段话都要事先琢磨很久。因此他上课时不需讲稿,只带一张香烟盒大小的纸,写一点备忘纲要即可,他的教课深受学生称道。教书也使他自己打下了更好的科学基础。

他在业余时间从事一些理论研究。当时,晶体管物理中常用的电荷控制法缺乏基础论证,他从瞬态响应的角度做出分析,确立了其理论基础,还导出变化速度较截止频率高10倍的新电荷法方程。他将原来只适用于两种均匀介质的镜像法推广到在一个方向不均匀的介质,导出求镜像的方程。

他为人正直、坦率,由于不愿随俗而家庭出身又不好,被有些人认为清高,在“文化大革命”中被无限上纲,首批被打倒,但不久又被解放。1970年,国家电视攻关中,他被派往工厂支援研制氧化铅摄像管,得知国外已研制硅靶摄像管,建议研制这种新摄像管并获四机部批准。但是好景不长,才初见该管可出图像,他就被首批点名去五七干校劳动,直至爱人病发而调回。

1980年,他被派往美国俄亥俄州大学做访问学者,但因专业不吻合,于1981年初转到加州大学伯克利点校,开始进行新型半导体功率器件的研究。1983年回国后被选为系主任,不久建立了微电子研究所。他为了国家及本单位的需要,彻底放弃了从事基础物理的念头,以MOS型功率器件为主要研究方向。在他率领下,在中国首次研制了VDMOST、IGBT、LDMOST、MCT、EST等器件并开发了相关技术。

在功率器件中,如何使器件的pn结避免表面边缘击穿而尽可能达到体内击穿电压的理想值是一个关键环节。过去世界上已发展了多种结边缘技术,但没有定量理论,甚至缺少解释。1986年,他首先给出了关于边缘技术各种结构的物理解释,进一步提出了各种结构的理论及优化设计方法。通过这些工作,他发现对平面结的边缘惯用了20年的圆柱对称解的不准确性及带来的问题,并提出解法。

在VDMOST中,导通电阻与击穿电压的矛盾成为主要矛盾。这个问题关系到现代的快速大功率器件的发展。在20世纪80年代末期,他发明了两种新的耐压层结构,可以大幅度突破传统器件的极限。这成为功率器件的一个里程碑。

1993年后,他从事功率集成电路的研究。在10年前有人提出过将半导体微电子电路与功率器件同时做在一块芯片上会带来容易实现各种保护及控制的好处。由于世界上有近四分之三的电能是通过半导体功率器件来转换其形式后才可以使用的,因此国外有人预言做在一块芯片上会引起所谓“第二次电子革命”。它和集成电路的发展引起的信息时代的到来——又被称做第一次电子革命,有同样的重要性。但是国际上制造的功率集成电路采用了复杂的工艺,而且电学性能不够好,造成其性能价格比甚低,从而第二次电子革命的进展甚慢。他的两个表面耐压层结构的新发明解决了在普通集成电路上做功率器件的问题,不仅制造功率器件的工艺与普通集成电路的工艺全兼容,而且所做功率器件电学性能特别优良,阻碍第二次电子革命迅速发展的桎梏也将会因此而被打破。他最大的希望是这个成就在中国开花结果,使中国在该领域居于世界领先的地位。

近年来,他又发明了几种新器件,有望做出新的突破。50余年科学研究生涯,陈星弼硕果累累。他著书7本,发表学术论文110多篇,申请中国发明专利20项(已授权17项),申请美国发明专利19项(已授权16项,另有两项已通知准备授权),申请国际发明专利1项。获国家发明奖及科技进步奖2项,省部级奖励13项,完成国家自然科学基金重点项目、军事研究项目、国家“八五”科技攻关项目多项。

陈星弼是中国电子学会会员,美国IEEE高级终身会员,1991年起享受国务院特殊津贴,1997年被电子工业部授予优秀教师奖项,1998年被评为全国优秀教师、四川省学术技术带头人、成都市劳模。

主要论著

1陈星弼,关于半导体漂移三极管在饱和区工作时的储存时间问题,物理学报,1959,15(7 ):353~367。

2陈星弼,一维不均匀介质中的镜像法,成都电讯工程学院学报,1963,4(3):76~84。

3陈星弼,表面复合对半导体中非平衡载流子漂移及扩散的影响,成都电讯工程学院学报, 1963,4,100。

4陈星弼、易明光,论晶体管中电荷控制法的基础,第二届四川省电子学会年会论文集, 1964,168~185。

5陈星弼,小注入下晶体管IC-VBE特性的指数因子的研究,物理学报,1978,2(1):10~ 21。

6Xingbi Chen,Chenming Hu,Optimum Doping Profiles of Power MOSFETs Epitaxial Layer,IEEE TransOn Electron Devices,1982,ED-29(6):985~987.

7XBChen,Best Uniform Surface Doping in the Drift Region of Offset-Gate Power MOSFETs With Deep Junctions,Procof International Semiconductor and Integrated Circuit Technology,1986,383~385.

8陈星弼,P-N+结有场板时表面电场分布的简单表示式,电子学报,1986,14(1):36~43 。

9陈星弼、蒋旭,突变平面结表面电场的近似公式,成都电讯工程学院学报,1986,15(3) :34~40。

10XBChen,ZQSong,ZJLi,Optimization of the Drift Region of Power MOSFETs with Lateral Structures and Deep Junctions,IEEE Transon Electron Devices,1987,ED-34(11),2344~2350.

11陈星弼,场限环的简单理论,电子学报,1988,16(3):6~9。

12XBChen,ZJLi,XJiang,TwoDimensional Numerical Analysis of Field Profiles in HighVoltage Junction Devices,Chinese Journal of Semiconductor,1988,9( 2),181~187.

13陈星弼、李肇基、蒋旭,高压半导体器件电场的二维数值分析,半导体学报,1988,9(3 ):255~260。

14陈星弼、杨功铭,横向结构结深功率MOSFET漂移区的优化设计,微电子学,1988。

15陈星弼,表面电荷对具有场限环的P+-N结电场及电位分布的影响,电子学报,1988,16 (5):14~19。

16陈星弼、李肇基、宋志庆,高压半导体器件电场的二维数值分析,成都电讯工程学院学报 ,1988,17(1):46~53。

17Chen Xingbi,Li Zhaoji,Li Zhongmin,On Breakdown Voltage of Abrupt Junction with Cylindric Edges,Chinese Journal of Semiconductors,1989,10(2):233~ 237.

18陈星弼、李肇基、李忠民,关于圆柱边界突变结的击穿电压,半导体学报,1989,10(6 ):463~466。

19Chen Xingbi,A Theory of Floating Field-Limiting Rings Regarding the Effect of Surface Charges,Acta Electronics Sinica,Supplement,1989,105~111.

20Chen Xingbi,Analysis and Design Guidelines of JTTs Used in Planar Technology,Proc.of ICSICT’89会议特邀报告,1989,456~458.

21陈星弼,功率MOS及HVIC的进展,第六届全国半导体集成技术与硅材料学术年会特邀报告 ,1989。

22Chen Xingbi,A Simple Description of Diffused Impurity Distribution of an Instantaneous Source Through a Window of a Mask,Proc,of ICSICT’98,1989,241~ 243.

23Chen Xingbi,Li Zhaoji,Li Zhongmin,Field Profiles and Breakdown Voltages of Elliptic Cylindric Abrupt Junction,Procof ICSCT’98,1989,459~461.

24陈星弼,MOS型功率器件,电子学报,1990,18(5):97~105。

25Xingbi Chen,Power MOST and Merged Devices,Procof Congress of German Chinese Electronics,BerlinOffenbach,1991,339~345.

26陈星弼,结终端技术,第七届全国半导体集成技术与硅材料学术年会特邀报告,1991, 5~6。

27XBChen,BZhang,ZJLi,Theory of Optimum Design of ReverseBiased p n Junctions Using Resistive Field Plates and Variation Lateral Doping,Solid State Electronics,1992,35(9):1365~1370.

28陈星弼、曾军,扩散平面结反偏压下的电场分布与击穿电压,电子科技大学学报,1992, 21(5):491~499。

29陈星弼,半导体器件与微电子学的发展动向,当代电子,四川省电子学会主编,1992,84 ~94。

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32陈星弼,用于灵巧功率集成电路的创新型横向器件,第二届中国西部地区微电子技术年会 论文集(四川、 重庆、 广西、 甘肃、 云南六地市),1998,1~7。

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37陈星弼、叶星宁、唐茂成、王新、苏秀娣、单成国,新型CMOS全兼容二极管,电子科技大 学学报,1999。

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