LDMOS的性能與制造工藝

LDMOS的性能概述

　　與雙極型晶體管相比，LDMOS管的增益更高，LDMOS管的增益可達(dá)14dB以上，而雙極型晶體管在5~6dB,采用LDMOS管的PA模塊的增益可達(dá)60dB左右。這表明對于相同的輸出功率需要更少的器件，從而增大功放的可靠性。

　　LDMOS能經(jīng)受住高于雙極型晶體管3倍的駐波比，能在較高的反射功率下運(yùn)行而沒有破壞LDMOS設(shè)備;它較能承受輸入信號的過激勵和適合發(fā)射數(shù)字信號，因?yàn)樗懈呒壍乃矔r峰值功率。LDMOS增益曲線較平滑并且允許多載波數(shù)字信號放大且失真較小。LDMOS管有一個低且無變化的互調(diào)電平到飽和區(qū)，不像雙極型晶體管那樣互調(diào)電平高且隨著功率電平的增加而變化。這種主要特性允許LDMOS晶體管執(zhí)行高于雙極型晶體管二倍的功率，且線性較好。LDMOS晶體管具有較好的溫度特性溫度系數(shù)是負(fù)數(shù)，因此可以防止熱耗散的影響。這種溫度穩(wěn)定性允許幅值變化只有0.1dB,而在有相同的輸入電平的情況下，雙極型晶體管幅值變化從0.5~0.6dB,且通常需要溫度補(bǔ)償電路。

　　LDMOS的制造工藝

　　LDMOS制造工藝結(jié)合了BPT和砷化鎵工藝。與標(biāo)準(zhǔn)MOS工藝不同的是，在器件封裝上，LDMOS沒有采用BeO氧化鈹隔離層，而是直接硬接在襯底上，導(dǎo)熱性能得到改善，提高了器件的耐高溫性，大大延長了器件壽命。由于LDMOS管的負(fù)溫效應(yīng)，其漏電流在受熱時自動均流，而不會象雙極型管的正溫度效應(yīng)在收集極電流局部形成熱點(diǎn)，從而管子不易損壞。所以LDMOS管大大加強(qiáng)了負(fù)載失配和過激勵的承受能力。同樣由于LDMOS管的自動均流作用，其輸入-輸出特性曲線在1dB 壓縮點(diǎn)(大信號運(yùn)用的飽和區(qū)段)下彎較緩，所以動態(tài)范圍變寬，有利于模擬和數(shù)字電視射頻信號放大。LDMOS在小信號放大時近似線性，幾乎沒有交調(diào)失真，很大程度簡化了校正電路。MOS器件的直流柵極電流幾乎為零，偏置電路簡單，無需復(fù)雜的帶正溫度補(bǔ)償?shù)挠性吹妥杩蛊秒娐贰?/P>

　　對LDMOS而言，外延層的厚度、摻雜濃度、漂移區(qū)的長度是其最重要的特性參數(shù)。我們可以通過增加漂移區(qū)的長度以提高擊穿電壓，但是這會增加芯片面積和導(dǎo)通電阻。高壓DMOS器件耐壓和導(dǎo)通電阻取決于外延層的濃度、厚度及漂移區(qū)長度的折中選擇。因?yàn)槟蛪汉蛯?dǎo)通阻抗對于外延層的濃度和厚度的要求是矛盾的。高的擊穿電壓要求厚的輕摻雜外延層和長的漂移區(qū)，而低的導(dǎo)通電阻則要求薄的重?fù)诫s外延層和短的漂移區(qū)，因此必須選擇最佳外延參數(shù)和漂移區(qū)長度，以便在滿足一定的源漏擊穿電壓的前提下，得到最小的導(dǎo)通電阻。

　　LDMOS的優(yōu)勢

　　卓越的效率，可降低功率消耗與冷卻成本

　　卓越的線性度，可將信號預(yù)校正需求降到最低

　　優(yōu)化超低熱阻抗，可縮減放大器尺寸與冷卻需求并改善可靠度

　　卓越的尖峰功率能力，可帶來最少數(shù)據(jù)錯誤率的高 3G 數(shù)據(jù)率

　　高功率密度，使用較少的晶體管封裝

　　超低感抗、回授電容與串流閘阻抗，目前可讓 LDMOS 晶體管在雙載子器件上提供 7 bB 的增益改善

　　直接源極接地，提升功率增益并免除 BeO 或 AIN 隔離物質(zhì)的需求

　　在 GHz 頻率下?lián)碛懈吖β试鲆?，帶來更少設(shè)計步驟、更簡易更具成本效益的設(shè)計 (采用低成本、低功率驅(qū)動晶體管)