功率LDMOS管以及电阻电容
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demos与ldmos工作原理在现代电子设备中,demos(Double-diffused Metal Oxide Semiconductor)和ldmos(Lateral Double-diffused MetalOxide Semiconductor)是常用的半导体器件。
它们在许多领域中都发挥着重要作用,如通信、功率放大器和射频应用。
本文将介绍这两种器件的工作原理和特点。
demos和ldmos都是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的变种。
它们的工作原理基于PN结和场效应晶体管的结合。
在demos中,PN结的扩散区域被双重扩散,从而形成了一个耐压区。
而在ldmos中,扩散区域是沿着晶体管表面扩散的,这种结构使得器件在导通状态下具有更低的电阻。
在demos中,PN结的双重扩散使得器件具有更高的耐压能力。
当器件处于关断状态时,PN结的扩散区域可以承受较高的电压而不会发生击穿。
这使得demos在高压应用中具有优势,如电源管理和功率放大器。
而ldmos则通过沟道扩散技术,使得器件在导通状态下具有更低的电阻,从而在功率放大器和射频应用中表现出色。
除了耐压能力和导通电阻之外,demos和ldmos还有许多其他特点。
例如,它们通常具有较高的开关速度和较低的漏电流,这使得它们在高频和低功耗应用中具有优势。
此外,它们的制造工艺相对成熟,成本较低,因此在大规模生产中具有竞争优势。
总的来说,demos和ldmos是两种在不同应用领域中发挥作用的重要器件。
它们的工作原理基于PN结和场效应晶体管的结合,具有耐压能力强、导通电阻低、开关速度快和制造成本低等特点。
随着电子技术的不断发展,相信它们将在更多领域中发挥重要作用。
关于功率MOSFET(VDMOS & LDMOS)的报告---时间日期:2009.11.12---报告完成人:祝靖1.报告概况与思路报告目的:让研一新同学从广度认识功率器件、了解功率器件的工作原理,起到一个启蒙的作用,重点在“面”,更深层次的知识需要自己完善充实。
报告内容:1)从耐压结构入手,说明耐压原理;2)从普通MOS结构到功率MOS结构的发展;(功率MOS其实就是普通MOS结构和耐压结构的结合);3)纵向功率MOS(VDMOS)的工作原理;4)横向功率MOS(LDMOS)的工作原理;5)功率MOSFET中的其它关键内容;(LDMOS和VDMOS共有的,如输出特性曲线)报告方式:口头兼顾板书,点到即止,如遇到问题、疑惑之处或感兴趣的地方,可以随时打断提问。
2.耐压结构(硅半导体材料)目前在我们的研究学习中涉及到的常见耐压结构主要有两种:①反向PN结②超结结构(包括);2.1 反向PN结(以突变结为例)图2.1所示的是普通PN结的耐压原理示意图,当这个PN结工作在一定的反向电压下,在PN结内部就会产生耗尽层,P区一侧失去空穴会剩下固定不动的负电中心,N区一侧会失去电子留下固定不动的正电中心,并且正电中心所带的总电量=负电中心所带的总电量,如图2.1a所示,A区就是所谓耗尽区。
图2.1b所示的是耗尽区中的电场分布情况(需熟悉了解),耗尽区以外的电场强度为零,Em称为峰值电场长度(它的位置在PN,阴影部分的面积就是此时所加在PNP区和N区共同耐压。
图2.2所示的是P+N结的情况,耐压原理和图1中的相同,但是在这种情况中我们常说N负区是耐压区域(常说的漂移区)(a)(b)图2.1 普通PN结耐压示意图(N浓度=P浓度)图2.2 P+N结耐压示意图(N浓度<<P浓度)图2.3所示的是反向电压变化情况下的耗尽层内部的电场强度的变化情况,随着N一侧的电压的上升,耗尽层在展宽(对于P+N-结来说,耗尽层展宽的区域为N区一侧,也就是耐压区一侧),峰值电场强度Em的值也在不断升高,但是当Em=Ec时,PN结发生击穿,Ec称为临界电场强度,此时加在PN结两端的电压大小就是击穿电压(BV(如表2.1所示),同种材料不同浓度的临界电场也不同,但是对于硅材料来说,在我们目前关系的浓度范围之内,浓度变化对电场强度的影响不大,因图 2.3 电场强度和电压的关系示意图 Table2.1 不同材料的临界电场2.2 超结结构(SuperJunction )(了解)除了上述所说的P+N-结结构之外,还有一种我们会接触到的耐压结构——超结结构。
什么是RF LDMOS晶体管DMOS主要有两种类型,垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管VDMOSFET(vertical double-diffused MOSFET)和横向双扩散金属氧化物半导体场效应管LDMOSFET (lateral double-dif fused MOSFET)。
LDMOS由于更容易与CMOS工艺兼容而被广泛采用。
LDMOSLDMOS (横向扩散金属氧化物半导体)LDMOS器件结构如图1所示,LDMOS是一种双扩散结构的功率器件。
这项技术是在相同的源/漏区域注入两次,一次注入浓度较大(典型注入剂量1015cm-2)的砷(As),另一次注入浓度较小(典型剂量1013cm-2)的硼(B)。
注入之后再进行一个高温推进过程,由于硼扩散比砷快,所以在栅极边界下会沿着横向扩散更远(图中P阱),形成一个有浓度梯度的沟道,它的沟道长度由这两次横向扩散的距离之差决定。
为了增加击穿电压,在有源区和漏区之间有一个漂移区。
LDMOS中的漂移区是该类器件设计的关键,漂移区的杂质浓度比较低,因此,当LDMOS 接高压时,漂移区由于是高阻,能够承受更高的电压。
图1所示LDMOS的多晶扩展到漂移区的场氧上面,充当场极板,会弱化漂移区的表面电场,有利于提高击穿电压。
场极板的作用大小与场极板的长度密切相关[6]。
要使场极板能充分发挥作用,一要设计好SiO2层的厚度,二要设计好场极板的长度。
LDMOS元件具有基底,基底中形成有源极区与漏极区。
在源极与漏极区之间的一部分基底上提供了一个绝缘层,以便在绝缘层与基底表面之间提供一个平面介面。
然后在绝缘层的一部分之上形成绝缘构件,在部分绝缘构件与绝缘层之上形成栅极层。
通过使用此结构,发现存在有平直的电流通道,使之能减少接通电阻,同时维持高击穿电压。
LDMOS与普通MOS管主要有两点区别:1,采用LDD结构(或称之为漂移区);2,沟道由两次扩散的横向结深控制。
LDMOS 的优势• 卓越的效率,可降低功率消耗与冷却成本• 卓越的线性度,可将信号预校正需求降到最低• 优化超低热阻抗,可缩减放大器尺寸与冷却需求并改善可靠度• 卓越的尖峰功率能力,可带来最少数据错误率的高3G 数据率• 高功率密度,使用较少的晶体管封装• 超低感抗、回授电容与串流闸阻抗,目前可让LDMOS 晶体管在双载子器件上提供7 bB 的增益改善• 直接源极接地,提升功率增益并免除BeO 或AIN 隔离物质的需求• 在GHz 频率下拥有高功率增益,带来更少设计步骤、更简易更具成本效益的设计(采用低成本、低功率驱动晶体管)• 绝佳的稳定性,由于负漏极电流温度常数,所以不受热散失的影响• 比双载子更能忍受较高的负载未匹配现象(VSWR),提高现场实际应用的可靠度• 卓越的射频稳定度,在栅极与漏极间内置隔离层,可以降低回授电容• 在平均无故障时间(MTTF) 上有相当好的可靠度LDMOS主要的缺点1.功率密度低;2.容易受到静电的破坏。
ldmos工作原理LDMOS工作原理。
LDMOS(Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductor)是一种常见的功率MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管),在射频和微波功率放大器中得到广泛应用。
LDMOS器件具有低电阻、高电压和高频特性,因此在无线通信、广播、雷达和其他射频应用中具有重要作用。
本文将介绍LDMOS的工作原理,以便更好地理解其在功率放大器中的应用。
LDMOS的结构。
LDMOS器件通常由N型衬底上的P型沟道和N型扩散层组成。
在P型沟道区域,有一层金属氧化物绝缘层(MOS结构),用于控制沟道中的电子流。
P型沟道和N型扩散层之间的结构使得LDMOS器件具有较高的耐压能力,适合用于高电压应用。
LDMOS的工作原理。
当在LDMOS器件的门极上施加正向电压时,形成的电场使P型沟道中的电子被吸引到N型扩散层,从而形成导通通道。
当信号电压施加在沟道上时,电子将在沟道中形成连续的电流,从而实现信号的放大。
在LDMOS器件中,电子的主要流动路径是沿着P型沟道和N型扩散层的界面。
由于P型沟道的电阻较低,电子在沟道中的移动速度较快,因此LDMOS器件能够实现较高的电流传输能力。
同时,N型扩散层的结构使得LDMOS器件能够承受较高的电压,适合用于功率放大器等高压应用。
LDMOS的优势。
与其他功率MOSFET相比,LDMOS器件具有较低的电阻和较高的耐压能力,适合用于高频、高功率的射频应用。
同时,LDMOS器件的制造工艺成熟,成本相对较低,因此在市场上得到了广泛的应用。
总结。
LDMOS器件是一种常见的功率MOSFET,具有较低的电阻、较高的耐压能力和较高的频率特性。
其工作原理是通过在P型沟道和N型扩散层之间形成导通通道,实现信号的放大。
在射频和微波功率放大器中,LDMOS器件具有重要作用,广泛应用于无线通信、广播、雷达等领域。
通过本文的介绍,相信读者对LDMOS器件的工作原理有了更深入的理解,能够更好地应用于实际工程中。
LDMOS简介及其技术详解LDMOS(Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductor)横向扩散金属氧化物半导体)是为900MHz蜂窝电话技术开发的,蜂窝通信市场的不断增长保证了LDMOS 晶体管的应用,也使得LDMOS的技术不断成熟,成本不断降低,因此今后在多数情况下它将取代双极型晶体管技术。
与双极型晶体管相比,LDMOS管的增益更高,LDMOS管的增益可达14dB以上,而双极型晶体管在5~6dB,采用LDMOS管的PA模块的增益可达60dB左右。
这表明对于相同的输出功率需要更少的器件,从而增大功放的可靠性。
LDMOS能经受住高于双极型晶体管3倍的驻波比,能在较高的反射功率下运行而没有破坏LDMOS设备;它较能承受输入信号的过激励和适合发射数字信号,因为它有高级的瞬时峰值功率。
LDMOS增益曲线较平滑并且允许多载波数字信号放大且失真较小。
LDMOS 管有一个低且无变化的互调电平到饱和区,不像双极型晶体管那样互调电平高且随着功率电平的增加而变化。
这种主要特性允许LDMOS晶体管执行高于双极型晶体管二倍的功率,且线性较好。
LDMOS晶体管具有较好的温度特性温度系数是负数,因此可以防止热耗散的影响。
这种温度稳定性允许幅值变化只有0.1dB,而在有相同的输入电平的情况下,双极型晶体管幅值变化从0.5~0.6dB,且通常需要温度补偿电路。
LDMOS由于更容易与CMOS工艺兼容而被广泛采用。
LDMOS器件结构如图1所示,LDMOS是一种双扩散结构的功率器件。
这项技术是在相同的源/漏区域注入两次,一次注入浓度较大(典型注入剂量1015cm-2)的砷(As),另一次注入浓度较小(典型剂量1013cm-2)的硼(B)。
注入之后再进行一个高温推进过程,由于硼扩散比砷快,所以在栅极边界下会沿着横向扩散更远(图中P阱),形成一个有浓度梯度的沟道,它的沟道长度由这两次横向扩散的距离之差决定。
LDMOS技术详解LDMOS( Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductor;横向扩散金属氧化物半导体)是为900MHz蜂窝电话技术开发的,蜂窝通信市场的不断增长保证了LDMOS晶体管的应用,也使得LDMOS的技术不断成熟,成本不断降低,因此今后在多数情况下它将取代双极型晶体管技术。
与双极型晶体管相比,LDMOS管的增益更高,LDMOS管的增益可达14dB以上,而双极型晶体管在5~6dB,采用LDMOS管的PA模块的增益可达60dB左右。
这表明对于相同的输出功率需要更少的器件,从而增大功放的可靠性。
LDMOS能经受住高于双极型晶体管3倍的驻波比,能在较高的反射功率下运行而没有破坏LDMOS设备;它较能承受输入信号的过激励和适合发射数字信号,因为它有高级的瞬时峰值功率。
LDMOS增益曲线较平滑并且允许多载波数字信号放大且失真较小。
LDMOS管有一个低且无变化的互调电平到饱和区,不像双极型晶体管那样互调电平高且随着功率电平的增加而变化。
这种主要特性允许LDMOS晶体管执行高于双极型晶体管二倍的功率,且线性较好。
LDMOS晶体管具有较好的温度特性温度系数是负数,因此可以防止热耗散的影响。
这种温度稳定性允许幅值变化只有0.1dB,而在有相同的输入电平的情况下,双极型晶体管幅值变化从0.5~0.6dB,且通常需要温度补偿电路。
LDMOS由于更容易与CMOS工艺兼容而被广泛采用。
LDMOS器件结构如图1所示,LDMOS是一种双扩散结构的功率器件。
这项技术是在相同的源/漏区域注入两次,一次注入浓度较大(典型注入剂量1015cm-2)的砷(As),另一次注入浓度较小(典型剂量1013cm-2)的硼(B)。
注入之后再进行一个高温推进过程,由于硼扩散比砷快,所以在栅极边界下会沿着横向扩散更远(图中P阱),形成一个有浓度梯度的沟道,它的沟道长度由这两次横向扩散的距离之差决定。
MOSFET参数介绍MOSFET(金属-氧化物半导体场效应晶体管)是一种常用的功率开关器件,在电子设备中具有广泛的应用。
MOSFET的性能参数对于设计和选择适当的电路至关重要。
本文将详细讨论MOSFET的各种参数以及其对电路性能的影响。
二级标题一:漏耗电流(IDD)漏耗电流是指在MOSFET中漏极(Drain)和源极(Source)之间流动的电流。
IDD是一个静态参数,通常以毫安(mA)为单位。
漏耗电流的大小决定了MOSFET在关闭状态下的功耗。
二级标题二:导通电阻(RDS(ON))导通电阻是指MOSFET在导通状态下两个极端间的电阻。
导通电阻越小,MOSFET的开关速度越快,功耗越低。
通常以欧姆(Ω)为单位来表示。
二级标题三:栅极电容(CGS、CGD)栅极电容由基极到源极和基极到漏极之间的电容组成。
CGS表示栅极与源极之间的电容,CGD表示栅极与漏极之间的电容。
栅极电容对于MOSFET的响应速度和频率特性有重要影响。
二级标题四:漏极源极电压(VDS)漏极源极电压是指MOSFET漏极和源极之间的电势差,通常以伏特(V)为单位。
VDS决定了MOSFET的工作状态,过高的VDS可能会导致器件损坏。
三级标题一:漏耗电流(IDD)的影响因素•材料属性:MOSFET的材料特性和工艺对IDD有直接影响。
•温度:温度升高会导致MOSFET的IDD增加,因此需要考虑散热问题以降低温度。
•设计结构:MOSFET的结构设计对IDD也有影响。
例如,缩短沟道长度可以减小IDD。
三级标题二:导通电阻(RDS(ON))的影响因素•沟道长度和宽度:RDS(ON)与沟道的长度和宽度成反比。
通过调整沟道尺寸可以控制导通电阻。
•材料特性:MOSFET的材料特性也会对RDS(ON)产生影响。
更好的材料特性可以降低导通电阻。
三级标题三:栅极电容(CGS、CGD)的影响因素•栅极氧化层厚度:栅极电容与氧化层的厚度成正比。
通过调整氧化层的厚度可以改变栅极电容。