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陈星弼

陈星弼人物照片

浦江名人陈星弼介绍

中国科学院院士
中国科学院院士、半导体器件物理学家、微电子学家

陈星弼(1931年1月28日-2019年12月4日),出生于上海,原籍浙江浦江,半导体器件物理学家,微电子学家,九三学社社员,中国科学院院士,生前是电子科技大学教授、博士生导师。

陈星弼1952年毕业于国立同济大学电机系;1953年任教于南京工学院无线电系;1959年任教于成都电讯工程学院;1983年任教于电子科技大学微电子科学与工程系;1999年当选为中国科学院院士;2019年12月4日在成都逝世,享年89岁。

陈星弼长期致力于功率半导体器件的研究。

陈星弼人物生平

1931年1月28日,陈星弼出生于上海。

1946年,转读上海敬业中学。

1952年,从同济大学电机系毕业被分配至厦门大学电机系当助教。

1953年,转到南京工学院无线电系(现东南大学信息科学与工程学院)任讲师。

1956年,到中国科学院应用物理研究所进修半导体。

1959年,任教于成都电讯工程学院(现电子科技大学)。

1969年,到773厂支援研制氧化铅摄像管。

1980年,到美国俄亥俄州大学做访问学者。

1981年,转到加州大学伯克利分校,进行新型半导体功率器件的研究。

1983年,任电子科技大学微电子科学与工程系系主任。

1984年6月,任微电子研究所所长。

1993年,到加拿大多伦多大学做访问学者。

1994年,到英国斯旺西大学做访问学者。

1999年,当选为中国科学院学部委员(院士)。

2001年,加入九三学社。

2019年12月4日,在四川成都逝世,享年89岁。

陈星弼主要成就

陈星弼科研成就

科研综述

陈星弼于20世纪50年代末对漂移晶体管的存贮时间问题在国际上最早作了系统的理论分析。提出新的电荷法基本方程、不均匀介质中镜象电荷方程等。20世纪80年代以来,从事半导体电力电子器件的理论与结构创新方面的研究。从理论上解决了提高p-n结耐压的平面及非平面工艺的终端技术问题,作出了一些理论分析解。在解决MOS功率管中降低导通电阻与提高耐压之间的矛盾问题上作出了系列贡献。发明了耐压层的三种新结构,提高了功率器件的综合性能优值,其中横向耐压层新结构在制备工艺上与常规CMOS和BiCMOS工艺兼容,有利于发展耐高压的功率集成电路。

学术论著

1959年,陈星弼首篇论文《关于半导体漂移三极管在饱和区工作时的储存时间问题》发表于《物理学报》;之后还写出了《论晶体管电荷控制法的基础》《一维不均匀媒质中的镜像法》《表面复合的漂移及扩散运动的影响》《小注入下晶体管I_c-V_(BE)特性的指数因子的研究》等论文;出版了《半导体物理》上下两册,《固体物理》《晶体管原理》《晶体管原理与设计》及《功率MOSFET与高压集成电路》等专著;在《物理学报》《半导体学报》《IEEE Trans. on E.D,Solid-State Electrinics,International Journal of Electronics 》等刊物发表多篇论文;截至2019年12月,在IEEE TED、IEEE EDL、SSE等期刊及ISPSD等会议上发表了超过130篇学术论文,著作8部,译著2部及其它文献等; 部分论著参考如下:

[1]陈星弼.p-n+结有场板时表面电场分布的简单表示式[J].电子学报,1986(01):36-43.

[2]陈星弼.场限环的简单理论[J].电子学报,1988(03):6-10.

[3]陈星弼.MOS型功率器件[J].电子学报,1990(05):97-105.

[4]张波,陈星弼,李肇基.JTE结的二维电场分析[J].半导体学报,1993(10):626-632.

[5]何进,陈星弼,杨传仁,王新.直接键合硅片的亲水处理及其表征[J].半导体技术,1999(05):23-25+29.DOI:10.13290/j.cnki.bdtjs.1999.05.007.

[6]何进,王新,陈星弼.基于SDB技术的新结构PT型IGBT器件研制[J].半导体学报,2000(09):877-881.

[7]杨洪强,郭丽娜,郭超,韩磊,陈星弼.具有电阻场板的薄膜SOI-LDMOS的精确解析[J].半导体学报,2003(09):977-982.

[8]潘飞蹊,陈星弼.一种Boost型PFC变频控制电路的简单实现方案[J].电力电子技术,2004(01):30-32.

[9]潘飞蹊,陈星弼.高功率因数Boost变换器电流滞环控制的一种简单实现方案[J].电子学报,2004(08):1330-1333.

[10]陈星弼.超结器件[J].电力电子技术,2008,42(12):2-7.

发明专利

截至2019年12月,陈星弼申请中国发明专利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;他提出超结耐压层理论,超结发明专利打破传统“硅极限”,该发明专利实现产业化,超结器件在全球市场年销售额超过10亿美元。

学术交流

时间

学术活动名称

1964年

第二届四川省电子学会年会

1989年

第六届全国半导体集成技术与硅材料学术年会

1991年

第七届全国半导体集成技术与硅材料学术年会

1998年

第二届中国西部地区微电子技术年会

2005年

第十六届全国电源技术年会

科研奖励

截至2019年12月,陈星弼获国家发明奖及科技进步奖2项,省部级奖励13项,部分获奖如下:

时间

获奖项目

奖励名称

2015年

高压功率MOSFET理论与设计

国际功率半导体先驱奖

人才培养

教学获奖

2018年,教学成果“电子信息硬件类创新人才的‘两融合、三互动、四训练’培养模式构建与实践”获中华人民共和国教育部高等教育国家级教学成果二等奖。

1990年出版教材《功率MOSFET与高压集成电路》获电子部教材一等奖。

讲授课程

陈星弼从教以来曾讲授过十门以上不同课程,在校期间,负责筹建了相应的学科梯队和实验室,参与申报硕士、博士点,并为半导体所的研究生、本科生讲解《半导体集成电路》和《半导体工艺》等课程。讲授量子力学,还开设了《半导体器件物理》《半导体器件的数值计算方法》《功率MOS》等新课。

素质教育

陈星弼重视对理工科学生人文素质的培养,经常节选古文让学生诵读,语言文学能促进思维,增强表达,对科研及思维的开拓有用。陈星弼希望学生对专业以外的知识兼收并蓄,全面发展。

荣誉表彰

时间

荣誉表彰

1991年

国务院特殊津贴

1997年

电子工业部优秀教师奖

1998年

全国优秀教师

1998年

四川省学术技术带头人

1998年

成都市劳动模范

1999年

中国科学院院士

2015年

国际功率半导体先驱奖

2018年

首届IEEE ISPSD(国际电气与电子工程师协会)名人堂

2018年

立德树人成就奖

2019年

美国IEEE(国际电气与电子工程师协会)高级终身会员

2021年

四川百年百杰科学家

陈星弼人物评价

“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评)

“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评)

陈星弼补充介绍

  陈星弼(1931年1月28日—2019年12月4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“文革”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。

  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。

  来源:九三学社中央宣传部

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