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    Introducción a LDMOS y sus detalles técnicos

     

    LDMOS (semiconductor de óxido metálico difuso lateralmente) está desarrollado para la tecnología de teléfonos móviles de 900 MHz. El continuo crecimiento del mercado de las comunicaciones celulares asegura la aplicación de transistores LDMOS, y también hace que la tecnología LDMOS continúe madurando y los costos sigan disminuyendo, por lo que reemplazará la tecnología de transistores bipolares en la mayoría de los casos en el futuro. En comparación con los transistores bipolares, la ganancia de los tubos LDMOS es mayor. La ganancia de los tubos LDMOS puede alcanzar más de 14dB, mientras que la de los transistores bipolares es de 5 ~ 6dB. La ganancia de los módulos de PA que utilizan tubos LDMOS puede alcanzar unos 60 dB. Esto muestra que se requieren menos dispositivos para la misma potencia de salida, aumentando así la confiabilidad del amplificador de potencia.

     

    LDMOS puede soportar una relación de onda estacionaria tres veces mayor que la de un transistor bipolar y puede operar a una mayor potencia reflejada sin destruir el dispositivo LDMOS; Puede soportar la sobreexcitación de la señal de entrada y es adecuado para transmitir señales digitales, ya que tiene una potencia pico instantánea avanzada. La curva de ganancia LDMOS es más suave y permite la amplificación de la señal digital multiportadora con menos distorsión. El tubo LDMOS tiene un nivel de intermodulación bajo y sin cambios en la región de saturación, a diferencia de los transistores bipolares que tienen un nivel de intermodulación alto y cambian con el aumento del nivel de potencia. Esta característica principal permite que los transistores LDMOS tengan el doble de potencia que los transistores bipolares con una mejor linealidad. Los transistores LDMOS tienen mejores características de temperatura y el coeficiente de temperatura es negativo, por lo que se puede evitar la influencia de la disipación de calor. Este tipo de estabilidad de temperatura permite que el cambio de amplitud sea de solo 0.1 dB y, en el caso del mismo nivel de entrada, la amplitud del transistor bipolar cambia de 0.5 a 0.6 dB y, por lo general, se requiere un circuito de compensación de temperatura.

    Introducción a LDMOS y sus detalles técnicos


     Características de la estructura LDMOS y ventajas de uso.

     

    LDMOS se adopta ampliamente porque es más fácil de ser compatible con la tecnología CMOS. La estructura del dispositivo LDMOS se muestra en la Figura 1. 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 efecto de la placa de campo está estrechamente relacionado con la longitud de la placa de campo. 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 proceso de fabricación LDMOS combina los procesos de BPT y arseniuro de galio. A diferencia del proceso MOS estándar, yoEn el embalaje del dispositivo, LDMOS no utiliza una capa de aislamiento de óxido de berilio BeO, sino que está conectado directamente al sustrato. Se mejora la conductividad térmica, se mejora la resistencia a altas temperaturas del dispositivo y se prolonga considerablemente la vida útil del dispositivo. . Debido al efecto negativo de la temperatura del tubo LDMOS, la corriente de fuga se nivela automáticamente cuando se calienta, y el efecto positivo de la temperatura del tubo bipolar no forma un punto caliente local en la corriente del colector, por lo que el tubo no se daña fácilmente. Por lo tanto, el tubo LDMOS refuerza en gran medida la capacidad de carga del desajuste de carga y la sobreexcitación. También debido al efecto de distribución automática de corriente del tubo LDMOS, su curva característica de entrada-salida se curva lentamente en el punto de compresión de 1dB (sección de saturación para aplicaciones de señales grandes), por lo que el rango dinámico se amplía, lo que favorece la amplificación de analógico y señales de RF de TV digital. LDMOS es aproximadamente lineal cuando amplifica pequeñas señales sin casi ninguna distorsión de intermodulación, lo que simplifica en gran medida el circuito de corrección. La corriente de puerta de CC del dispositivo MOS es casi cero, el circuito de polarización es simple y no hay necesidad de un circuito de polarización activo complejo de baja impedancia con compensación de temperatura positiva.

     

    Para LDMOS, el grosor de la capa epitaxial, la concentración de dopaje y la longitud de la región de deriva son los parámetros característicos más importantes. Podemos aumentar el voltaje de ruptura aumentando la longitud de la región de deriva, pero esto aumentará el área del chip y la resistencia. El voltaje soportado y la resistencia activa de los dispositivos DMOS de alto voltaje dependen de un compromiso entre la concentración y el grosor de la capa epitaxial y la longitud de la región de deriva. Porque el voltaje soportado y la resistencia activa tienen requisitos contradictorios para la concentración y el grosor de la capa epitaxial. Un voltaje de ruptura alto requiere una capa epitaxial gruesa ligeramente dopada y una región de deriva larga, mientras que una baja resistencia requiere una capa epitaxial delgada y fuertemente dopada y una región de deriva corta. Por lo tanto, los mejores parámetros epitaxiales y la región de deriva deben seleccionarse Longitud para obtener la menor resistencia de encendido bajo la premisa de cumplir con un cierto voltaje de ruptura fuente-drenaje.

     

    LDMOS tiene un desempeño sobresaliente en los siguientes aspectos:
    1. Estabilidad térmica; 2. Estabilidad de frecuencia; 3. Mayor ganancia; 4. Mayor durabilidad; 5. Menor ruido; 6. Capacidad de retroalimentación más baja; 7. Circuito de corriente de polarización más simple; 8. Impedancia de entrada constante; 9. Mejor rendimiento de IMD; 10. Menor resistencia térmica; 11. Mejor capacidad AGC. Los dispositivos LDMOS son particularmente adecuados para CDMA, W-CDMA, TETRA, televisión digital terrestre y otras aplicaciones que requieren un amplio rango de frecuencia, alta linealidad y altos requisitos de vida útil.

     

    LDMOS se usó principalmente para amplificadores de potencia de RF en estaciones base de telefonía móvil en los primeros días, y también se puede aplicar a transmisores de transmisión de HF, VHF y UHF, radares de microondas y sistemas de navegación, etc. Superando todas las tecnologías de potencia de RF, la tecnología de transistores de semiconductores de óxido metálico difuso lateralmente (LDMOS) brinda una relación pico a promedio de mayor potencia (PAR, pico a aire), mayor ganancia y linealidad a la nueva generación de amplificadores de estación base. tiempo, trae una mayor velocidad de transmisión de datos para servicios multimedia. Además, el excelente rendimiento continúa aumentando con la eficiencia y la densidad de potencia. En los últimos cuatro años, la tecnología LDMOS de 0.8 micrones de segunda generación de Philips ha tenido un rendimiento deslumbrante y una capacidad de producción en masa estable en sistemas GSM, EDGE y CDMA. En esta etapa, para cumplir con los requisitos de los estándares de amplificadores de potencia multiportadora (MCPA) y W-CDMA, también se proporciona una tecnología LDMOS actualizada.

     

     

     

     

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