LDMOS简介及其技术细节

LDMOS（横向扩散金属氧化物半导体）是为 900MHz 手机技术而开发的。蜂窝通信市场的不断增长，保证了LDMOS晶体管的应用，也使得LDMOS技术不断成熟，成本不断降低，因此未来大部分情况下将取代双极晶体管技术。与双极晶体管相比，LDMOS管的增益更高。 LDMOS管的增益可达14dB以上，而双极型晶体管的增益为5~6dB。使用LDMOS管的PA模块增益可达60dB左右。这表明相同输出功率所需的器件更少，从而提高了功率放大器的可靠性。

LDMOS可以承受比双极晶体管高0.1倍的驻波比，并且可以在更高的反射功率下工作而不破坏LDMOS器件；它可以承受输入信号的过激，适合传输数字信号，因为它具有先进的瞬时峰值功率。 LDMOS 增益曲线更平滑，允许多载波数字信号放大，失真更小。 LDMOS管对饱和区的互调电平低且不变，不像双极晶体管具有高互调电平并随着功率电平的增加而变化。这一主要特性使 LDMOS 晶体管的功率是双极晶体管的两倍，具有更好的线性度。 LDMOS管具有较好的温度特性，温度系数为负，可以防止散热的影响。这种温度稳定性允许幅度变化只有0.5dB，而在相同输入电平的情况下，双极晶体管的幅度变化从0.6到XNUMXdB，通常需要一个温度补偿电路。

LDMOS简介及其技术细节

LDMOS结构特点及使用优势

LDMOS 被广泛采用，因为它更容易与 CMOS 技术兼容。 LDMOS器件结构如图1所示。LDMOS是一种双扩散结构的功率器件。这种技术是在同一源漏区进行两次注入，一次注入较大浓度的砷（As）（典型注入剂量为1015cm-2），另一次注入较小浓度的硼（典型注入剂量为1013cm-2))。 B)。植入后，进行高温推进过程。由于硼比砷扩散得快，它会在栅极边界（图中的P-well）下沿横向进一步扩散，形成一个具有浓度梯度的沟道，其沟道长度由两个横向扩散距离的差值决定. 为了提高击穿电压，有源区和漏区之间有一个漂移区。 LDMOS 中的漂移区是此类器件设计的关键。漂移区的杂质浓度相对较低。因此，当LDMOS接高电压时，漂移区由于其电阻高，可以承受更高的电压。图1所示的多晶LDMOS延伸至漂移区的场氧，起到场板的作用，减弱漂移区的表面电场，有助于提高击穿电压。场板的效果与场板的长度密切相关。要使场板充分发挥作用，一是要设计SiO2层的厚度，二是要设计好场板的长度。

LDMOS 制造工艺结合了 BPT 和砷化镓工艺。不同于标准的 MOS 工艺，我在器件封装上，LDMOS不使用BeO氧化铍隔离层，而是直接硬连线在基板上。导热系数提高，器件耐高温性能提高，器件寿命大大延长。 . 由于LDMOS管的负温度效应，加热时漏电流会自动均匀，双极管的正温度效应不会在集电极电流中形成局部热点，使管子不易损坏。所以LDMOS管大大加强了负载失配和过励磁的承受能力。也由于LDMOS管的自动均流作用，其输入输出特性曲线在1dB压缩点（大信号应用的饱和段）处曲线缓慢，因此动态范围加宽，有利于模拟量的放大。和数字电视射频信号。 LDMOS在放大小信号时近似线性，几乎没有互调失真，大大简化了校正电路。 MOS器件的直流栅极电流几乎为零，偏置电路简单，不需要复杂的具有正温度补偿的有源低阻抗偏置电路。

对于LDMOS，外延层的厚度、掺杂浓度、漂移区的长度是最重要的特性参数。我们可以通过增加漂移区的长度来增加击穿电压，但这会增加芯片面积和导通电阻。高压DMOS器件的耐压和导通电阻取决于外延层的浓度和厚度以及漂移区的长度之间的折衷。因为耐压和导通电阻对外延层的浓度和厚度有矛盾的要求。高击穿电压需要厚的轻掺杂外延层和长的漂移区，而低导通电阻需要薄的重掺杂外延层和短的漂移区。因此，必须选择最佳的外延参数和漂移区的长度，才能在满足一定源漏击穿电压的前提下获得最小的导通电阻。

LDMOS在以下几个方面表现突出：
1.热稳定性； 2.频率稳定性； 3. 更高的增益； 4. 提高耐用性； 5、噪音低； 6. 较低的反馈电容； 7、更简单的偏置电流电路； 8 . 恒定输入阻抗； 9.更好的IMD性能； 10.较低的热阻； 11.更好的AGC能力。 LDMOS器件特别适用于CDMA、W-CDMA、TETRA、地面数字电视等需要宽频率范围、高线性度和高使用寿命要求的应用。

LDMOS早期主要用于手机基站的射频功率放大器，也可应用于HF、VHF和UHF广播发射机、微波雷达和导航系统等。超越所有射频功率技术，横向扩散金属氧化物半导体（LDMOS）晶体管技术为新一代基站放大器带来更高的功率峰均比（PAR，Peak-to-Aerage）、更高的增益和线性度。时间，它为多媒体业务带来了更高的数据传输速率。此外，卓越的性能随着效率和功率密度不断提高。近四年来，飞利浦第二代0.8微米LDMOS技术在GSM、EDGE和CDMA系统上有着耀眼的性能和稳定的量产能力。现阶段，为了满足多载波功率放大器（MCPA）和W-CDMA标准的要求，还提供了更新的LDMOS技术。