陈星弼(1931年1月28日-2019年12月4日)是中国的
半导体器件及微电子学专家,出生于
上海市。他被誉为“中国功率器件领路人”,在半导体电力电子器件的理论与结构创新方面进行了研究。陈星弼于1952年毕业于
同济大学,并在
厦门大学、
东南大学和
中国科学院物理研究所工作。他于1956年开始在成都电讯工程学院工作,并于1983年成为
电子科技大学微电子科学与工程系系主任、微电子研究所所长。他于1999年当选为中国科学院院士,并于2001年加入
九三学社。陈星弼于2019年12月4日在四川成都逝世,享年89岁。他的贡献包括发表200多篇学术论文和获得40多项专利授权。他还是国际上首个提出超结耐压层理论的科学家,其超结发明专利被认为是高压功率器件领域的新里程碑。
人物经历
1931年1月28日,陈星弼出生在一个官宦之家,祖籍
浦江县青塘镇。祖父曾为清朝武举人,父亲
陈德征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
杭州市学生领袖之一,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
上海市,他随父母先迁至
余姚市,后又至
浦江县,最后辗转到
重庆市。不久,为躲避日机轰炸,举家迁到
合川区。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。
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年毕业于同济大学电机系。
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
东南大学无线电系。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
电子科技大学宁波研究院(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。
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
俄亥俄州立大学做访问学者,但因专业不吻合,于1981年初转到
加利福尼亚大学伯克利点校,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。
1980年美国俄亥俄州大学作访问学者。
1981年加州大学伯克莱分校作访问学者、研究工程师。
1983年任
电子科技大学微电子科学与工程系系主任、微电子研究所所长。曾先后被聘为
多伦多大学电器工程系客座教授,英国
威尔士大学天鹅海分校高级客座教授。
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。
1999年当选中国科学院院士。5月10日至14日,功率半导体领域最顶级的学术年会——第二十七届国际功率半导体器件与集成电路年会(IEEE ISPSD 2015)在中国香港举行。我校陈星弼院士因对高压功率MOSFET理论与设计的卓越贡献获得大会颁发的最高荣誉“国际功率半导体先驱奖”(ISPSD 2015 Pioneer Award),成为亚太地区首位获此殊荣的科学家。
2018年,在功率半导体领域最顶级的学术年会上,陈星弼院士入选ISPSD首届
名人堂,成为国内首位入选名人堂的华人科学家。
人物逝世
2019年12月4日17时10分,“中国功率器件领路人”陈星弼在四川成都逝世,享年89岁。
主要成就
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,
电子科技大学宁波研究院学报,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.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 。
7.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。
8.陈星弼,场限环的简单理论,电子学报,1988,16(3):6~9。
9.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。
10.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。
11.陈星弼,表面电荷对具有场限环的P+-N结
电场及
电势分布的影响,电子学报,1988,16 (5):14~19。
12.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,
电子科技大学宁波研究院学报,1988,17(1):46~53。
13.Chen Xingbi,Li Zhaoji,Li Zhongmin,On Breakdown
电压 of Abrupt Junction with Cylindric Edges,Chinese Journal of Semiconductors,1989,10(2):233~ 237.
14.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。
15.Chen Xingbi,A Theory of Floating Field-Limiting Rings Regarding the Effect of Surface Charges,Acta
电子学 Sinica,Supplement,1989,105~111.
16.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。
17.Chen Xingbi,A Simple
描写文 of Diffused Impurity Distribution of an Instantaneous Source Through a Window of a Mask,Proc,of ICSICT’98,1989,241~ 243.
18.Chen Xingbi,Li Zhaoji,Li Zhongmin,Field Profiles and Breakdown Voltages of Elliptic Cylindric Abrupt Junction,Procof ICSCT’98,1989,459~461.
19.陈星弼,MOS型功率器件,电子学报,1990,18(5):97~105。
20.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。
教学成果
陈星弼任教四十多年来,教过多种课。他亲自教过及培养过近千名的学生,普遍反映受影响最深,他对学生要求严格。这些至今有口皆碑。他公开出版五本书,不少书迄今仍是许多大学的教材。
学术论述
1 OptimizationoftheDriftRegionofPowerMOSFET`swithLateralStructuresandDeepJunctions
2 一维不均匀媒质中的景象法
3 小注入下
晶体管Ic-V_be特性的指数因子的研究
4 论晶体管电荷控制法的基础
5 关于圆柱边界突变结的击穿电压
6 关于半导体漂移三极管在饱和区工作的储存时间问题
7 TheoryoftheSwitchingResponseofCBMOST
8 Theoryofoptimumdesignofreverse-biasedp- njunctionssuingresistivefieldplatesandvariationlateraldoping
9 OptimumVLDmakesSPICBetterandCheaper
10 OptimumDopingProfileofPowerMOSFETEpitaxialLayer
11 OptimumDesignParametersforDifferentPatternsofCB-Structure
12 OptimizationoftheSpecificOn-ResistanceoftheCOOLMOS~TM
13 New“siliconlimit”ofpowerdevices
14 Lateralhigh-voltageusinganoptimizedvariationallateraldoping
15 Breakthroughtothe“Siliconlimit”ofPowerDevices
16 Analysisanddesignguidelinesofjit`susedinplanartechnology
17 AnAnalyticalModelforElectricFieldDistributionofPositivelyBeveledAbruptPNJunctions
18 ATheoryofFloatingField-LimitingRingsRegardingtheEffectofSurfaceCharges
19 Asimpledescriptionofdiffusedimpuritydistributionofaninstantaneoussourcethroughawindowofamask
20 ANovelHigh-VoltageSustainingStructurewithBuriedOppositelyDopedRegions
研究成果
陈星弼 在新型功率(电力电子)器件及其
集成电路这一极其重要领域中,做出了一系列重要的贡献与成就。他率先在中国提出立项并作为第一主研完成了VDMOST、IGBT、Offset-GateMOST、LDMOST、SPIC及RESURF、SIPOS等器件及有关技术。他对垂直型功率器件耐压层及横向型功率器件的表面耐压区唯一地作出了优化设计理论且得到实际应用。对功率器件的另一关键技术——结终端技术——作出了系统的理论分析及最优化设计方法并应用在各种电力电子器件的设计中取得良好的效果。他还提出了斜坡场板这一新结构的理论。他的三项重要发明能使电力电子器件在一个新的台阶上发展。这些发明打破了传统极限理论的约束,使器件的电学性能得到根本性的改进。第一种第二种发明突破了高速功率MOS高压下导通电阻极限理论,得到新的极限关系。第一种发明被Siemens公司实现,98年在国际电子器件会议(
旧金山)发表。第二种发明及第三种发明已在国内实验成功。根据第三种发明来制造高压(功率)
集成电路中的横向器件,可以在工艺上和常规的CMOS及BiCMOS工艺兼容,使这种电路不仅性能优越,而且成本节省,可立足国内,并正在走向产品开发。他作为唯一(或第一)作者(或主研)已在IEEE等学术刊物发表论文40多篇,出版著作五种(六册),取得美国及中国发明专利权七项,获得
国家发明奖及
国家科学技术进步奖二项,省部级奖十三项。
获奖记录
陈星弼还负责过“八五”国家科技攻关重点项目、国家自然科学基金重点项目、国防科工委及各种省部级项目近20项,其中,两项获美国发明专利,三项获中国发明专利奖,两项获国家发明奖及科技进步奖,13项获国家教委及省部级奖。1999年,陈星弼当选为
中国科学院星院士。
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。
个人生活
家庭背景
陈星弼的祖父曾是
清代武举人,父亲是陈德征,母亲是徐呵梅,大哥是陈星沐。
婚姻生活
陈星弼深爱他的妻子唐俊奇,他从1966年妻子患病开始,就承担起照顾的所有事情。夫妻两人育有一子,在美国从事科研工作。
兴趣爱好
健康状况
陈星弼患有心脏病。
社会任职
他是
中国电子学会会士,美国IEEE高级会员,中国国家自然科学基金评审员,
纽约科学院(并入选其出版的世界名人录Marquis\\\swhointheworld”中),半导体学报编委,中国电子学会半导体与集成技术委员会委员,中国电子学会
四川省分会理事兼半导体与集成技术分会主任委员,曾连续担任国际SSICT程序委员及分会主席及一届中德友好电子周分会主席。
陈星弼是中国电子学会会员,美国IEEE高级终身会员,
人物评价
陈院士(陈星弼)的发明是中国人民的智慧瑰宝,也是全世界人民的共同智慧财产,该专利发明标志着半导体功率器件发展进入了一个叫作‘超级结’功率器件的新时代。——美国
德克萨斯大学电子工程系终身正教授
周电在功率器件领域,他(陈星弼)曾通过出色的研究工作单枪匹马让中国的研究进入国际学术舞台。与我们现在的科研条件相比,他是在资源极其有限的情况下实现这一巨大成就的。——
加拿大科学院院士、前院长,
中国科学院外籍院士Jamal
从漂移晶体管到硅靶摄像管,再到后来创造辉煌的半导体功率器件,陈星弼一直葆有对科研的无限热爱和克服科学困难的壮志雄心。——《
光明日报》