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LDMOS的性能與制造工藝

2012-02-14 來源:互聯網 字號:
  與雙極型晶體管相比,LDMOS管的增益更高,LDMOS管的增益可達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行而沒有破壞LDMOS設備;它較能承受輸入信號的過激勵和適合發射數字信號,因為它有高級的瞬時峰值功率。LDMOS增益曲線較平滑并且允許多載波數字信號放大且失真較小。LDMOS管有一個低且無變化的互調電平到飽和區,不像雙極型晶體管那樣互調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是負數,因此可以防止熱耗散的影響。這種溫度穩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,且通常需要溫度補償電路。

  LDMOS的制造工藝

  LDMOS制造工藝結合了BPT和砷化鎵工藝。與標準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管的負溫效應,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在收集極電流局部形成熱點,從而管子不易損壞。所以LDMOS管大大加強了負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(大信號運用的飽和區段)下彎較緩,所以動態范圍變寬,有利于模擬和數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,無需復雜的帶正溫度補償的有源低阻抗偏置電路。
  對LDMOS而言,外延層的厚度、摻雜濃度、漂移區的長度是其最重要的特性參數。我們可以通過增加漂移區的長度以提高擊穿電壓,但是這會增加芯片面積和導通電阻。高壓DMOS器件耐壓和導通電阻取決于外延層的濃度、厚度及漂移區長度的折中選擇。因為耐壓和導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,而低的導通電阻則要求薄的重摻雜外延層和短的漂移區,因此必須選擇最佳外延參數和漂移區長度,以便在滿足一定的源漏擊穿電壓的前提下,得到最小的導通電阻。
  LDMOS的優勢
  卓越的效率,可降低功率消耗與冷卻成本
  卓越的線性度,可將信號預校正需求降到最低
  優化超低熱阻抗,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,可帶來最少數據錯誤率的高 3G 數據率
  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 隔離物質的需求
  在 GHz 頻率下擁有高功率增益,帶來更少設計步驟、更簡易更具成本效益的設計 (采用低成本、低功率驅動晶體管)
主題閱讀:LDMOS  制造工藝
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