LDMOS (Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductor) 900MHz cep telefonu teknolojisi için geliştirilmiştir. Hücresel iletişim pazarının sürekli büyümesi, LDMOS transistörlerinin uygulanmasını sağlar ve ayrıca LDMOS teknolojisinin olgunlaşmaya devam etmesine ve maliyetlerin düşmeye devam etmesine neden olur, bu nedenle gelecekte çoğu durumda bipolar transistör teknolojisinin yerini alacaktır. Bipolar transistörlerle karşılaştırıldığında, LDMOS tüplerinin kazancı daha yüksektir. LDMOS tüplerinin kazancı 14dB'den fazlasına ulaşabilirken, bipolar transistörlerin kazancı 5~6dB'dir. LDMOS tüpleri kullanan PA modüllerinin kazancı yaklaşık 60dB'ye ulaşabilir. Bu, aynı çıkış gücü için daha az cihazın gerekli olduğunu ve dolayısıyla güç amplifikatörünün güvenilirliğini artırdığını gösterir.
LDMOS, bir bipolar transistörünkinden üç kat daha yüksek duran dalga oranına dayanabilir ve LDMOS cihazına zarar vermeden daha yüksek bir yansıyan güçte çalışabilir; Giriş sinyalinin aşırı uyarılmasına dayanabilir ve Gelişmiş anlık tepe gücüne sahip olduğundan dijital sinyallerin iletilmesi için uygundur. LDMOS kazanç eğrisi daha pürüzsüzdür ve daha az bozulma ile çok taşıyıcılı dijital sinyal amplifikasyonuna izin verir. LDMOS tüpü, yüksek intermodülasyon seviyesine sahip olan ve güç seviyesinin artmasıyla değişen bipolar transistörlerin aksine, doyma bölgesine düşük ve değişmeyen bir intermodülasyon seviyesine sahiptir. Bu ana özellik, LDMOS transistörlerinin daha iyi doğrusallıkla bipolar transistörlerden iki kat daha fazla güç gerçekleştirmesini sağlar. LDMOS transistörleri daha iyi sıcaklık özelliklerine sahiptir ve sıcaklık katsayısı negatiftir, bu nedenle ısı yayılımının etkisi önlenebilir. Bu tür bir sıcaklık kararlılığı, genlik değişikliğinin yalnızca 0.1 dB olmasına izin verir ve aynı giriş seviyesi durumunda, bipolar transistörün genliği 0.5 ila 0.6 dB arasında değişir ve genellikle bir sıcaklık dengeleme devresi gerekir.
LDMOS yapı özellikleri ve kullanım avantajları
LDMOS, CMOS teknolojisi ile uyumlu olması daha kolay olduğu için yaygın olarak benimsenmiştir. LDMOS cihaz yapısı Şekil 1'de gösterilmektedir. LDMOS, çift dağınık yapıya sahip bir güç cihazıdır. Bu teknik, aynı kaynak/dren bölgesine iki kez implantasyon yapmaktır, biri daha yüksek konsantrasyonda arsenik (As) implantasyonu (tipik implantasyon dozu 1015 cm-2) ve diğeri bor implantasyonu (daha düşük konsantrasyonda (tipik implantasyon dozu) 1013cm-2)). B). İmplantasyondan sonra, yüksek sıcaklıkta bir sevk işlemi gerçekleştirilir. Bor, arsenikten daha hızlı yayıldığından, kapı sınırının (şekilde P-kuyusu) altında yanal yön boyunca daha da yayılacaktır, konsantrasyon gradyanlı bir kanal oluşturur ve kanal uzunluğu İki yanal difüzyon mesafesi arasındaki fark ile belirlenir. . Arıza gerilimini arttırmak için aktif bölge ile drenaj bölgesi arasında bir sürüklenme bölgesi vardır. LDMOS'taki sürüklenme bölgesi, bu tür bir cihazın tasarımının anahtarıdır. Sürüklenme bölgesindeki safsızlık konsantrasyonu nispeten düşüktür. Bu nedenle, LDMOS yüksek bir voltaja bağlandığında, sürüklenme bölgesi yüksek direncinden dolayı daha yüksek bir voltaja dayanabilir. Şekil 1'de gösterilen polikristal LDMOS, sürüklenme bölgesindeki alan oksijenine kadar uzanır ve sürüklenme bölgesindeki yüzey elektrik alanını zayıflatacak ve bozulma voltajının artmasına yardımcı olacak bir alan plakası görevi görür. Alan plakasının etkisi, alan plakasının uzunluğu ile yakından ilişkilidir. Alan plakasını tamamen işlevsel hale getirmek için SiO2 tabakasının kalınlığı tasarlanmalı ve ikinci olarak alan plakasının uzunluğu tasarlanmalıdır.
LDMOS üretim süreci, BPT ve galyum arsenit işlemlerini birleştirir. Standart MOS sürecinden farklı olarak,Cihaz ambalajında LDMOS, BeO berilyum oksit izolasyon katmanı kullanmaz, ancak alt tabaka üzerinde doğrudan kablo bağlantılıdır. Termal iletkenlik iyileştirilir, cihazın yüksek sıcaklık direnci iyileştirilir ve cihaz ömrü büyük ölçüde uzar. . LDMOS tüpünün negatif sıcaklık etkisi nedeniyle, ısıtıldığında kaçak akım otomatik olarak dengelenir ve bipolar tüpün pozitif sıcaklık etkisi, kollektör akımında yerel bir sıcak nokta oluşturmaz, böylece tüp kolayca zarar görmez. Böylece LDMOS tüpü, yük uyumsuzluğunun ve aşırı uyarmanın taşıma kapasitesini büyük ölçüde güçlendirir. Ayrıca LDMOS tüpünün otomatik akım paylaşım etkisinden dolayı, giriş-çıkış karakteristik eğrisi 1dB sıkıştırma noktasında (büyük sinyal uygulamaları için doygunluk bölümü) yavaşça eğriler, böylece analogun amplifikasyonuna elverişli olan dinamik aralık genişletilir. ve dijital TV RF sinyalleri. LDMOS, küçük sinyalleri yükseltirken neredeyse hiç intermodülasyon distorsiyonu olmadan yaklaşık olarak doğrusaldır, bu da düzeltme devresini büyük ölçüde basitleştirir. MOS cihazının DC kapı akımı neredeyse sıfırdır, öngerilim devresi basittir ve pozitif sıcaklık kompanzasyonu ile karmaşık bir aktif düşük empedans öngerilim devresine gerek yoktur.
LDMOS için epitaksiyel tabakanın kalınlığı, doping konsantrasyonu ve sürüklenme bölgesinin uzunluğu en önemli karakteristik parametrelerdir. Sürüklenme bölgesinin uzunluğunu artırarak arıza gerilimini artırabiliriz, ancak bu çip alanını ve direncini artıracaktır. Yüksek voltajlı DMOS cihazlarının dayanma voltajı ve açık direnci, epitaksiyel tabakanın konsantrasyonu ve kalınlığı ile sürüklenme bölgesinin uzunluğu arasındaki bir uzlaşmaya bağlıdır. Çünkü dayanma gerilimi ve on-direnç, epitaksiyel tabakanın konsantrasyonu ve kalınlığı için çelişkili gereksinimlere sahiptir. Yüksek bir kırılma voltajı, kalın, hafif katkılı bir epitaksiyel katman ve uzun bir sürüklenme bölgesi gerektirirken, düşük bir on-direnç, ince, ağır katkılı bir epitaksiyel katman ve kısa bir sürüklenme bölgesi gerektirir. Bu nedenle, belirli bir kaynak-drenaj arıza gerilimini karşılama öncülünde en küçük on-direnci elde etmek için en iyi epitaksiyel parametreler ve sürüklenme bölgesi Uzunluk seçilmelidir.
LDMOS, aşağıdaki yönlerden olağanüstü bir performansa sahiptir:
1. Termal kararlılık; 2. Frekans kararlılığı; 3. Daha yüksek kazanç; 4. Geliştirilmiş dayanıklılık; 5. Düşük gürültü; 6. Daha düşük geri besleme kapasitansı; 7. Daha basit önyargı akımı devresi; 8 . Sabit giriş empedansı; 9. Daha iyi IMD performansı; 10. Düşük termal direnç; 11. Daha iyi AGC yeteneği. LDMOS cihazları, özellikle CDMA, W-CDMA, TETRA, dijital karasal televizyon ve geniş bir frekans aralığı, yüksek doğrusallık ve yüksek hizmet ömrü gereksinimleri gerektiren diğer uygulamalar için uygundur.
LDMOS, ilk günlerde esas olarak cep telefonu baz istasyonlarındaki RF güç amplifikatörleri için kullanıldı ve HF, VHF ve UHF yayın vericilerine, mikrodalga radarlarına ve navigasyon sistemlerine de uygulanabilir. Tüm RF güç teknolojilerini aşan Yanal Olarak Yayılmış Metal Oksit Yarı İletken (LDMOS) transistör teknolojisi, yeni nesil baz istasyonu amplifikatörlerine daha yüksek güç tepe-ortalama oranı (PAR, Tepe-Aerage), daha yüksek kazanç ve doğrusallık getiriyor. zaman, multimedya servisleri için daha yüksek veri iletim hızı getiriyor. Ayrıca mükemmel performans, verimlilik ve güç yoğunluğu ile artmaya devam ediyor. Son dört yılda, Philips'in ikinci nesil 0.8 mikron LDMOS teknolojisi, GSM, EDGE ve CDMA sistemlerinde göz kamaştırıcı bir performansa ve istikrarlı seri üretim kapasitesine sahiptir. Bu aşamada, çok taşıyıcılı güç yükselteçleri (MCPA) ve W-CDMA standartlarının gereksinimlerini karşılamak için güncel bir LDMOS teknolojisi de sağlanmaktadır.
