Hay dos tipos principales de DMOS, el transistor de efecto de campo semiconductor de óxido metálico de difusión doble vertical VDMOSFET (MOSFET de difusión doble vertical) y el transistor de efecto de campo semiconductor de óxido metálico de difusión doble lateral LDMOSFET (MOSFET de difusión doble lateral). LDMOS se adopta ampliamente porque es más fácil de ser compatible con la tecnología CMOS. LDMOS
LDMOS (semiconductor de óxido metálico difundido lateralmente)
LDMOS es un dispositivo de potencia con una estructura de doble difusión. Esta técnica consiste en implantar dos veces en la misma región de origen / drenaje, una implantación de arsénico (As) con una concentración mayor (dosis de implantación típica de 1015 cm-2) y otra implantación de boro (con una concentración menor (dosis de implantación típica de 1013cm-2)). B). Tras la implantación, se lleva a cabo un proceso de propulsión a alta temperatura. Dado que el boro se difunde más rápido que el arsénico, se difundirá más a lo largo de la dirección lateral debajo del límite de la puerta (pozo P en la figura), formando un canal con un gradiente de concentración y su longitud de canal Determinada por la diferencia entre las dos distancias de difusión lateral . Para aumentar el voltaje de ruptura, existe una región de deriva entre la región activa y la región de drenaje. La región de deriva en LDMOS es la clave para el diseño de este tipo de dispositivo. La concentración de impurezas en la región de deriva es relativamente baja. Por lo tanto, cuando el LDMOS está conectado a un voltaje alto, la región de deriva puede soportar un voltaje más alto debido a su alta resistencia. El LDMOS policristalino que se muestra en la Fig. 1 se extiende al campo de oxígeno en la región de deriva y actúa como una placa de campo, lo que debilitará el campo eléctrico de superficie en la región de deriva y ayudará a aumentar el voltaje de ruptura. El tamaño de la placa de campo está estrechamente relacionado con la longitud de la placa de campo [6]. Para que la placa de campo sea completamente funcional, se debe diseñar el grosor de la capa de SiO2 y, en segundo lugar, se debe diseñar la longitud de la placa de campo.
El dispositivo LDMOS tiene un sustrato, y en el sustrato se forman una región fuente y una región de drenaje. Se proporciona una capa aislante en una parte del sustrato entre la fuente y las regiones de drenaje para proporcionar una interfaz plana entre la capa aislante y la superficie del sustrato. Entonces, se forma un miembro aislante en una parte de la capa aislante, y se forma una capa de puerta en una parte del miembro aislante y la capa aislante. Al usar esta estructura, se encuentra que hay una ruta de corriente directa, que puede reducir la resistencia de encendido mientras se mantiene un alto voltaje de ruptura.
Hay dos diferencias principales entre LDMOS y los transistores MOS ordinarios: 1. Adopta una estructura LDD (o llamada región de deriva); 2. El canal está controlado por la profundidad de unión lateral de dos difusiones.
1. Ventajas de LDMOS
• Excelente eficiencia, que puede reducir el consumo de energía y los costos de enfriamiento
• Excelente linealidad, que puede minimizar la necesidad de precorrección de la señal
• Optimice la impedancia térmica ultrabaja, que puede reducir el tamaño del amplificador y los requisitos de enfriamiento y mejorar la confiabilidad
• Excelente capacidad de potencia máxima, alta velocidad de datos 3G con una tasa mínima de error de datos
• Alta densidad de potencia, utilizando menos paquetes de transistores
• Inductancia ultrabaja, capacitancia de retroalimentación e impedancia de puerta de cadena, lo que actualmente permite que los transistores LDMOS proporcionen una mejora de ganancia de 7 bB en dispositivos bipolares
• La conexión a tierra de la fuente directa mejora la ganancia de energía y elimina la necesidad de sustancias de aislamiento BeO o AIN
• Alta ganancia de potencia a la frecuencia de GHz, lo que resulta en menos pasos de diseño, diseño más simple y rentable (usando transistores de unidad de bajo costo y baja potencia)
• Excelente estabilidad, debido a la constante de temperatura de la corriente de drenaje negativa, por lo que no se ve afectado por la pérdida de calor
• Puede tolerar un mayor desajuste de carga (VSWR) mejor que los portadores duales, mejorando la confiabilidad de las aplicaciones de campo
• Excelente estabilidad de RF, con una capa de aislamiento incorporada entre la puerta y el drenaje, que puede reducir la capacitancia de retroalimentación
• Muy buena fiabilidad en el tiempo medio entre fallos (MTTF)
2. Las principales desventajas de LDMOS
1) baja densidad de potencia;
2) Se daña fácilmente con la electricidad estática. Cuando la potencia de salida es similar, el área del dispositivo LDMOS es mayor que la del tipo bipolar. De esta manera, la cantidad de troqueles en una sola oblea es menor, lo que hace que el costo de los dispositivos MOSFET (LDMOS) sea mayor. El área más grande también limita la potencia efectiva máxima de un paquete dado. La electricidad estática generalmente puede llegar a varios cientos de voltios, lo que puede dañar la puerta del dispositivo LDMOS desde la fuente hasta el canal, por lo que son necesarias medidas antiestáticas.
En resumen, los dispositivos LDMOS son particularmente adecuados para aplicaciones que requieren un amplio rango de frecuencia, alta linealidad y requisitos de alta vida útil, como CDMA, W-CDMA, TETRA y televisión digital terrestre.
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