LDMOS的优势是什么？ - EDA365电子论坛网

LDMOS的性能概述
LDMOS的结构
LDMOS的制造工艺
LDMOS的优势
LDMOS的特点及应用

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LDMOS的性能概述

　　与双极型晶体管相比，LDMOS管的增益更高，LDMOS管的增益可达14dB以上，而双极型晶体管在5~6dB,采用LDMOS管的PA模块的增益可达60dB左右。这表明对于相同的输出功率需要更少的器件，从而增大功放的可靠性。
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　　LDMOS能经受住高于双极型晶体管3倍的驻波比，能在较高的反射功率下运行而没有破坏LDMOS设备；它较能承受输入信号的过激励和适合发射数字信号，因为它有高级的瞬时峰值功率。LDMOS增益曲线较平滑并且允许多载波数字信号放大且失真较小。LDMOS管有一个低且无变化的互调电平到饱和区，不像双极型晶体管那样互调电平高且随着功率电平的增加而变化。这种主要特性允许LDMOS晶体管执行高于双极型晶体管二倍的功率，且线性较好。LDMOS晶体管具有较好的温度特性温度系数是负数，因此可以防止热耗散的影响。这种温度稳定性允许幅值变化只有0.1dB,而在有相同的输入电平的情况下，双极型晶体管幅值变化从0.5~0.6dB,且通常需要温度补偿电路。
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LDMOS的结构

　　LDMOS由于更容易与CMOS工艺兼容而被广泛采用。LDMOS器件结构如图1所示，LDMOS是一种双扩散结构的功率器件。这项技术是在相同的源/漏区域注入两次，一次注入浓度较大（典型注入剂量 1015cm-2）的砷（As），另一次注入浓度较小（典型剂量1013cm-2）的硼（B）。注入之后再进行一个高温推进过程，由于硼扩散比砷快，所以在栅极边界下会沿着横向扩散更远（图中P阱），形成一个有浓度梯度的沟道，它的沟道长度由这两次横向扩散的距离之差决定。为了增加击穿电压，在有源区和漏区之间有一个漂移区。LDMOS中的漂移区是该类器件设计的关键，漂移区的杂质浓度比较低，因此，当LDMOS 接高压时，漂移区由于是高阻，能够承受更高的电压。图1所示LDMOS的多晶扩展到漂移区的场氧上面，充当场极板，会弱化漂移区的表面电场，有利于提高击穿电压。场极板的作用大小与场极板的长度密切相关。

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LDMOS的制造工艺

　　LDMOS制造工艺结合了BPT和砷化镓工艺。与标准MOS工艺不同的是，在器件封装上，LDMOS没有采用BeO氧化铍隔离层，而是直接硬接在衬底上，导热性能得到改善，提高了器件的耐高温性，大大延长了器件寿命。由于LDMOS管的负温效应，其漏电流在受热时自动均流，而不会象双极型管的正温度效应在收集极电流局部形成热点，从而管子不易损坏。所以LDMOS管大大加强了负载失配和过激励的承受能力。同样由于LDMOS管的自动均流作用，其输入-输出特性曲线在1dB 压缩点（大信号运用的饱和区段）下弯较缓，所以动态范围变宽，有利于模拟和数字电视射频信号放大。LDMOS在小信号放大时近似线性，几乎没有交调失真，很大程度简化了校正电路。MOS器件的直流栅极电流几乎为零，偏置电路简单，无需复杂的带正温度补偿的有源低阻抗偏置电路。

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　　对LDMOS而言，外延层的厚度、掺杂浓度、漂移区的长度是其最重要的特性参数。我们可以通过增加漂移区的长度以提高击穿电压，但是这会增加芯片面积和导通电阻。高压DMOS器件耐压和导通电阻取决于外延层的浓度、厚度及漂移区长度的折中选择。因为耐压和导通阻抗对于外延层的浓度和厚度的要求是矛盾的。高的击穿电压要求厚的轻掺杂外延层和长的漂移区，而低的导通电阻则要求薄的重掺杂外延层和短的漂移区，因此必须选择最佳外延参数和漂移区长度，以便在满足一定的源漏击穿电压的前提下，得到最小的导通电阻。

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LDMOS的优势

　　技术面：
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　　卓越的效率，可降低功率消耗与冷却成本

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　　卓越的线性度，可将信号预校正需求降到最低
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　　优化超低热阻抗，可缩减放大器尺寸与冷却需求并改善可靠度
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　　卓越的尖峰功率能力，可带来最少数据错误率的高 3G 数据率
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　　高功率密度，使用较少的晶体管封装

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　　超低感抗、回授电容与串流闸阻抗，目前可让 LDMOS 晶体管在双载子器件上提供 7 bB 的增益改善
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　　直接源极接地，提升功率增益并免除 BeO 或 AIN 隔离物质的需求
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　　在 GHz 频率下拥有高功率增益，带来更少设计步骤、更简易更具成本效益的设计（采用低成本、低功率驱动晶体管）

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　　运作面：

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　　绝佳的稳定性，由于负汲极电流温度常数，所以不受热散失的影响

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　　比双载子更能忍受较高的负载未匹配现象（VSWR），提高现场实际应用的可靠度
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　　卓越的射频稳定度，在闸极与汲极间内置隔离层，可以降低回授电容
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　　在平均无故障时间（MTTF）上有相当好的可靠度
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LDMOS的特点及应用

　　1.热稳定性；
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　　2.频率稳定性；

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　　3.更高的增益；
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　　4.提高的耐久性
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　　;5.更低的噪音；
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　　6.更低的反馈电容；
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　　7.更简单的偏流电路；  j( H* @- Z% w( n) p
　　8.恒定的输入阻抗；% O# w4 K# i$ M
　　9.更好的IMD性能；* p$ H' y1 Y( H: Z" B, N3 Q
　　10.更低的热阻；  b! e& z2 O' j- {6 \( }
　　11.更佳的AGC能力。
' t/ p% e0 a( h: b+ N　　LDMOS器件特别适用于CDMA、W-CDMA、TETRA、数字地面电视等需要宽频率范围、高线性度和使用寿命要求高的应用。+ O8 L0 u6 s- Z) z