什么是RF LDMOS晶體管

LDMOS器件結(jié)構(gòu)如圖1所示，LDMOS是一種雙擴(kuò)散結(jié)構(gòu)的功率器件。這項(xiàng)技術(shù)是在相同的源/漏區(qū)域注入兩次，一次注入濃度較大（典型注入劑量 1015cm-2）的砷（As），另一次注入濃度較小（典型劑量1013cm-2）的硼（B）。注入之后再進(jìn)行一個(gè)高溫推進(jìn)過(guò)程，由于硼擴(kuò)散比砷快，所以在柵極邊界下會(huì)沿著橫向擴(kuò)散更遠(yuǎn)（圖中P阱），形成一個(gè)有濃度梯度的溝道，它的溝道長(zhǎng)度由這兩次橫向擴(kuò)散的距離之差決定。為了增加擊穿電壓，在有源區(qū)和漏區(qū)之間有一個(gè)漂移區(qū)。LDMOS中的漂移區(qū)是該類器件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，漂移區(qū)的雜質(zhì)濃度比較低，因此，當(dāng)LDMOS 接高壓時(shí)，漂移區(qū)由于是高阻，能夠承受更高的電壓。圖1所示LDMOS的多晶擴(kuò)展到漂移區(qū)的場(chǎng)氧上面，充當(dāng)場(chǎng)極板，會(huì)弱化漂移區(qū)的表面電場(chǎng)，有利于提高擊穿電壓。場(chǎng)極板的作用大小與場(chǎng)極板的長(zhǎng)度密切相關(guān)[6]。要使場(chǎng)極板能充分發(fā)揮作用，一要設(shè)計(jì)好SiO2層的厚度，二要設(shè)計(jì)好場(chǎng)極板的長(zhǎng)度。

LDMOS元件具有基底，基底中形成有源極區(qū)與漏極區(qū)。在源極與漏極區(qū)之間的一部分基底上提供了一個(gè)絕緣層，以便在絕緣層與基底表面之間提供一個(gè)平面介面。然后在絕緣層的一部分之上形成絕緣構(gòu)件，在部分絕緣構(gòu)件與絕緣層之上形成柵極層。通過(guò)使用此結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)存在有平直的電流通道，使之能減少接通電阻，同時(shí)維持高擊穿電壓。

LDMOS與普通MOS管主要有兩點(diǎn)區(qū)別：1，采用LDD結(jié)構(gòu)(或稱之為漂移區(qū))；2，溝道由兩次擴(kuò)散的橫向結(jié)深控制。

LDMOS 的優(yōu)勢(shì)

? 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(hào)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(lái)最少數(shù)據(jù)錯(cuò)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试鲆妫瑤?lái)更少設(shè)計(jì)步驟、更簡(jiǎn)易更具成本效益的設(shè)計(jì) (采用低成本、低功率驅(qū)動(dòng)晶體管)

? 絕佳的穩(wěn)定性，由于負(fù)漏極電流溫度常數(shù)，所以不受熱散失的影響

? 比雙載子更能忍受較高的負(fù)載未匹配現(xiàn)象 (VSWR)，提高現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用的可靠度

? 卓越的射頻穩(wěn)定度，在柵極與漏極間內(nèi)置隔離層，可以降低回授電容

? 在平均無(wú)故障時(shí)間 (MTTF) 上有相當(dāng)好的可靠度

LDMOS主要的缺點(diǎn)

1．功率密度低；

2．容易受到靜電的破壞。當(dāng)輸出功率相近時(shí)，LDMOS器件的面積比雙極型的大。這樣，單晶圓上裸片的數(shù)量更少，從而使MOSFET(LDMOS)器件的成本更高。面積較大也限制了給定封裝的最大有效功率。而靜電通常可以高達(dá)幾百伏，它會(huì)損壞LDMOS器件的源極到溝道的柵，所以防靜電措施是必需的。

綜上所述,LDMOS器件特別適用于CDMA、W-CDMA、TETRA、數(shù)字地面電視等需要寬頻率范圍、高線性度和使用壽命要求高的應(yīng)用。