LDMOS（Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductor）は、900MHzの携帯電話技術向けに開発されました。 セルラー通信市場の継続的な成長により、LDMOSトランジスタのアプリケーションが保証され、LDMOSテクノロジが成熟し続け、コストが削減され続けるため、将来的にはほとんどの場合、バイポーラトランジスタテクノロジに取って代わります。 バイポーラトランジスタと比較して、LDMOSチューブのゲインは高くなっています。 LDMOSチューブのゲインは14dB以上に達する可能性がありますが、バイポーラトランジスタのゲインは5〜6dBです。 LDMOSチューブを使用したPAモジュールのゲインは約60dBに達する可能性があります。 これは、同じ出力電力に必要なデバイスが少なくてすむため、パワーアンプの信頼性が向上することを示しています。
LDMOSは、バイポーラトランジスタの0.1倍の定在波比に耐えることができ、LDMOSデバイスを破壊することなくより高い反射電力で動作できます。 高度な瞬時ピーク電力を備えているため、入力信号の過励起に耐えることができ、デジタル信号の送信に適しています。 LDMOSゲイン曲線はより滑らかで、歪みの少ないマルチキャリアデジタル信号増幅を可能にします。 LDMOS管は、相互変調レベルが高く、電力レベルの増加に伴って変化するバイポーラトランジスタとは異なり、飽和領域への相互変調レベルは低く、変化しません。 この主な機能により、LDMOSトランジスタはバイポーラトランジスタの0.5倍の電力をより優れた線形性で実行できます。 LDMOSトランジスタは温度特性が良く、温度係数が負であるため、放熱の影響を防ぐことができます。 このような温度安定性により、振幅変化はわずか0.6dBであり、同じ入力レベルの場合、バイポーラトランジスタの振幅はXNUMXdBからXNUMXdBに変化し、通常は温度補償回路が必要です。
LDMOS構造の特徴と使用の利点
LDMOSは、CMOSテクノロジとの互換性が高いため、広く採用されています。 LDMOSデバイスの構造を図1に示します。LDMOSは、二重拡散構造のパワーデバイスです。 この手法は、同じソース/ドレイン領域に1015回注入し、2回は高濃度のヒ素（As）を注入し（通常の注入量は1013cm-2）、もう1回は低濃度のホウ素を注入します（通常の注入量は2cm-XNUMX））。 B）。 埋め込み後、高温推進プロセスが実行されます。 ホウ素はヒ素よりも速く拡散するため、ゲート境界の下で横方向に沿ってさらに拡散し（図のPウェル）、濃度勾配のあるチャネルを形成し、そのチャネル長はXNUMXつの横方向の拡散距離の差によって決定されます。 ブレークダウン電圧を上げるために、アクティブ領域とドレイン領域の間にドリフト領域があります。 LDMOSのドリフト領域は、このタイプのデバイスの設計の鍵です。 ドリフト領域の不純物濃度は比較的低いです。 したがって、LDMOSが高電圧に接続されている場合、ドリフト領域は抵抗が高いため、より高い電圧に耐えることができます。 図XNUMXに示す多結晶LDMOSは、ドリフト領域のフィールド酸素まで伸び、フィールドプレートとして機能します。これにより、ドリフト領域の表面電界が弱まり、絶縁破壊電圧が上昇します。 フィールドプレートの効果は、フィールドプレートの長さと密接に関係しています。 フィールドプレートを完全に機能させるには、SiOXNUMX層の厚さを設計する必要があり、次に、フィールドプレートの長さを設計する必要があります。
LDMOS製造プロセスは、BPTプロセスとガリウムヒ素プロセスを組み合わせたものです。 標準のMOSプロセスとは異なり、iデバイスのパッケージでは、LDMOSはBeO酸化ベリリウム分離層を使用しませんが、基板上に直接配線されています。 熱伝導率が向上し、デバイスの耐高温性が向上し、デバイスの寿命が大幅に延びます。 。 LDMOSチューブの負の温度効果により、加熱時にリーク電流が自動的に均一になり、バイポーラチューブの正の温度効果により、コレクタ電流に局所的なホットスポットが形成されないため、チューブが損傷しにくくなります。 そのため、LDMOSチューブは、負荷の不一致や過励磁の支持力を大幅に強化します。 また、LDMOS管の自動電流共有効果により、1dBの圧縮点（大信号アプリケーションの飽和セクション）で入出力特性曲線がゆっくりとカーブするため、ダイナミックレンジが広がり、アナログの増幅につながります。およびデジタルTVRF信号。 LDMOSは、相互変調歪みがほとんどない小信号を増幅する場合、ほぼ線形であるため、補正回路が大幅に簡素化されます。 MOSデバイスのDCゲート電流はほぼゼロであり、バイアス回路は単純であり、正の温度補償を備えた複雑なアクティブ低インピーダンスバイアス回路は必要ありません。
LDMOSの場合、エピタキシャル層の厚さ、ドーピング濃度、およびドリフト領域の長さが最も重要な特性パラメータです。 ドリフト領域の長さを長くすることでブレークダウン電圧を上げることができますが、これによりチップ面積とオン抵抗が増加します。 高電圧DMOSデバイスの耐電圧とオン抵抗は、エピタキシャル層の濃度と厚さ、およびドリフト領域の長さの間の妥協点に依存します。 耐電圧とオン抵抗には、エピタキシャル層の濃度と厚さに関して矛盾する要件があるためです。 高いブレークダウン電圧には、厚くて軽くドープされたエピタキシャル層と長いドリフト領域が必要ですが、低いオン抵抗には、薄くて高濃度にドープされたエピタキシャル層と短いドリフト領域が必要です。 したがって、特定のソース-ドレインブレークダウン電圧を満たすことを前提として最小のオン抵抗を得るには、最適なエピタキシャルパラメータとドリフト領域を選択する必要があります。
LDMOSは、次の点で優れたパフォーマンスを発揮します。
1.熱安定性; 2.周波数安定性; 3.より高いゲイン; 4.耐久性の向上。 5.低ノイズ; 6.より低いフィードバック容量; 7.より単純なバイアス電流回路。 8。 一定の入力インピーダンス; 9.より良いIMDパフォーマンス。 10.より低い熱抵抗; 11.より優れたAGC機能。 LDMOSデバイスは、CDMA、W-CDMA、TETRA、地上デジタルテレビ、および広い周波数範囲、高い線形性、高い耐用年数を必要とするその他のアプリケーションに特に適しています。
LDMOSは、初期には主に携帯電話基地局のRFパワーアンプに使用されていましたが、HF、VHF、UHF放送送信所、マイクロ波レーダー、ナビゲーションシステムなどにも適用できます。 すべてのRF電力技術を超えて、横方向拡散金属酸化膜半導体（LDMOS）トランジスタ技術は、新世代の基地局増幅器に、より高い電力のピーク対平均比（PAR、ピーク対面積）、より高いゲイン、および線形性をもたらします。時間、それはマルチメディアサービスのためのより高いデータ伝送速度をもたらします。 さらに、優れたパフォーマンスは、効率と電力密度とともに向上し続けます。 過去0.8年間で、フィリップスの第XNUMX世代XNUMXミクロンLDMOSテクノロジーは、GSM、EDGE、およびCDMAシステムで驚異的なパフォーマンスと安定した大量生産能力を備えています。 この段階では、マルチキャリアパワーアンプ（MCPA）およびW-CDMA規格の要件を満たすために、更新されたLDMOSテクノロジも提供されます。
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