旁路二极管(Bypass Diode)主要用于光伏发电中太阳能电池阵列的旁路开关,当太阳出现阴影或其它异常导致光伏电池元胞中出现热点时,电流就会经旁路二极管流过而不会阻断。与传统PN结型和肖特基型旁路二极管相比,新型智能旁路二极管具有更低的正向导通压降、更小的反向漏电流、更低的功耗、更长的寿命以及更稳定的特性,因而迅速成为行业研究热点。新型智能旁路二极管包含一个具有超低正向导通压降的功率VDMOS器件及其栅极自驱动电路。本论文重点研究智能旁路二极管中的VDMOS器件的设计,主要工作如下:在对VDMOS器件的工作原理和电学特性进行了深入的理论分析的基础上,针对智能旁路二极管的应用场景对VDMOS器件的要求,提出一种具有分离栅结构的VDMOS元胞,通过去除常规VDMOS结构JFET区之上的栅电极覆盖,实现极低的栅漏电容。此外,采用JFET区离子注入技术及增加单位面积元胞数目来进一步降低器件导通电阻和栅极电容。结合项目合作方的工艺条件,对超低正向导通压降VDMOS器件的元胞区和终端区进行了结构设计和工艺流程设计。分别利用Tsuprem4和Medici仿真工具对器件结构参数和工艺参数进行了仿真优化,全面系统地研究了外延层、JFET区、Pbody区和N+源区等的物理参数对VDMOS的电学特性的影响,在此基础上获得了优化的元胞和终端的结构参数和工艺参数。最终获得的超低正向导通压降VDMOS器件指标达到:反向耐压40 V、电流能力16 A、阈值电压1-2 V、导通压降48 mV、漏电流10μA、电容1.70 nF。最后,根据优化结果,利用L-Edit软件对VDMOS的器件版图进行了后端设计,完成了整个超低正向导通压降VDMOS器件的设计工作。