Existem dois tipos principais de DMOS, transistor de efeito de campo semicondutor de óxido metálico duplo difundido vertical VDMOSFET (MOSFET duplo difuso vertical) e transistor de efeito de campo semicondutor de óxido metálico duplo difundido lateral LDMOSFET (MOSFET duplo difuso lateral). O LDMOS é amplamente adotado porque é mais fácil de ser compatível com a tecnologia CMOS. LDMOS
LDMOS (semicondutor de óxido de metal difundido lateralmente)
LDMOS é um dispositivo de potência com uma estrutura difusa dupla. Esta técnica consiste em implantar duas vezes na mesma região fonte / dreno, uma implantação de arsênio (As) com uma concentração maior (dose de implantação típica de 1015cm-2), e outra implantação de boro (com uma concentração menor (dose de implantação típica de 1013 cm-2)). B). Após a implantação, é realizado um processo de propulsão a alta temperatura. Uma vez que o boro se difunde mais rápido do que o arsênio, ele se difundirá ainda mais ao longo da direção lateral sob o limite do portão (poço P na figura), formando um canal com um gradiente de concentração, e seu comprimento de canal determinado pela diferença entre as duas distâncias de difusão lateral . Para aumentar a tensão de ruptura, existe uma região de deriva entre a região ativa e a região de drenagem. A região de deriva no LDMOS é a chave para o projeto desse tipo de dispositivo. A concentração de impurezas na região de deriva é relativamente baixa. Portanto, quando o LDMOS está conectado a uma alta tensão, a região de deriva pode suportar uma tensão mais alta devido a sua alta resistência. O LDMOS policristalino mostrado na Fig. 1 se estende ao oxigênio do campo na região de deriva e atua como uma placa de campo, que enfraquece o campo elétrico de superfície na região de deriva e ajuda a aumentar a tensão de ruptura. O tamanho da placa de campo está intimamente relacionado ao comprimento da placa de campo [6]. Para tornar a placa de campo totalmente funcional, deve-se projetar a espessura da camada de SiO2 e, em segundo lugar, o comprimento da placa de campo deve ser projetado.
O dispositivo LDMOS tem um substrato e uma região de origem e uma região de drenagem são formadas no substrato. Uma camada isolante é fornecida em uma parte do substrato entre as regiões de fonte e dreno para fornecer uma interface plana entre a camada isolante e a superfície do substrato. Em seguida, um membro isolante é formado em uma parte da camada isolante e uma camada de porta é formada em uma parte do membro isolante e da camada isolante. Ao usar essa estrutura, verifica-se que há um caminho de corrente direto, o que pode reduzir a resistência ligada enquanto mantém uma alta tensão de ruptura.
Existem duas diferenças principais entre o LDMOS e os transistores MOS comuns: 1. Ele adota uma estrutura LDD (ou chamada de região de deriva); 2. O canal é controlado pela profundidade da junção lateral de duas difusões.
1. Vantagens do LDMOS
• Excelente eficiência, o que pode reduzir o consumo de energia e os custos de resfriamento
• Excelente linearidade, que pode minimizar a necessidade de pré-correção do sinal
• Otimize a impedância térmica ultrabaixa, o que pode reduzir o tamanho do amplificador e os requisitos de resfriamento e melhorar a confiabilidade
• Excelente capacidade de potência de pico, alta taxa de dados 3G com taxa mínima de erro de dados
• Alta densidade de potência, usando menos pacotes de transistores
• Ultra-baixa indutância, capacitância de feedback e impedância string gate, atualmente permitindo que os transistores LDMOS forneçam 7 bB de melhoria de ganho em dispositivos bipolares
• O aterramento direto da fonte melhora o ganho de potência e elimina a necessidade de substâncias de isolamento BeO ou AIN
• Alto ganho de potência na frequência GHz, resultando em menos etapas de design, design mais simples e econômico (usando transistores de unidade de baixo custo e baixa potência)
• Excelente estabilidade, devido à constante de temperatura da corrente de drenagem negativa, por isso não é afetada pela perda de calor
• Ele pode tolerar maior incompatibilidade de carga (VSWR) melhor do que transportadores duplos, melhorando a confiabilidade das aplicações de campo
• Excelente estabilidade de RF, com uma camada de isolamento embutida entre o portão e o dreno, que pode reduzir a capacitância de feedback
• Muito boa confiabilidade no tempo médio entre falhas (MTTF)
2. As principais desvantagens do LDMOS
1) Baixa densidade de potência;
2) É facilmente danificado pela eletricidade estática. Quando a potência de saída é semelhante, a área do dispositivo LDMOS é maior do que a do tipo bipolar. Dessa forma, o número de matrizes em um único wafer é menor, o que torna o custo dos dispositivos MOSFET (LDMOS) mais alto. A área maior também limita a potência efetiva máxima de um determinado pacote. A eletricidade estática pode geralmente ser tão alta quanto várias centenas de volts, o que pode danificar a porta do dispositivo LDMOS da fonte ao canal, portanto, medidas antiestáticas são necessárias.
Em resumo, os dispositivos LDMOS são particularmente adequados para aplicações que requerem ampla faixa de frequência, alta linearidade e requisitos de alta vida útil, como CDMA, W-CDMA, TETRA e televisão digital terrestre.
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