Il existe deux types principaux de DMOS, le transistor à effet de champ à semi-conducteur à oxyde métallique vertical à double diffusion VDMOSFET (MOSFET à double diffusion verticale) et le transistor à effet de champ à semi-conducteur à oxyde métallique à double diffusion latéral LDMOSFET (MOSFET à double diffusion latérale). Le LDMOS est largement adopté car il est plus facile d'être compatible avec la technologie CMOS. LDMOS
LDMOS (semi-conducteur à oxyde métallique à diffusion latérale)
LDMOS est un dispositif de puissance à double structure diffuse. Cette technique consiste à implanter deux fois dans la même région source/drain, une implantation d'arsenic (As) avec une concentration plus importante (dose d'implantation typique de 1015cm-2), et une autre implantation de bore (avec une concentration plus faible (dose d'implantation typique de 1013cm-2)). B). Après l'implantation, un processus de propulsion à haute température est effectué. Étant donné que le bore diffuse plus rapidement que l'arsenic, il diffusera plus loin dans la direction latérale sous la limite de la grille (puits P sur la figure), formant un canal avec un gradient de concentration et sa longueur de canal Déterminé par la différence entre les deux distances de diffusion latérales . Afin d'augmenter la tension de claquage, il existe une zone de dérive entre la zone active et la zone de drain. La zone de dérive dans LDMOS est la clé de la conception de ce type de dispositif. La concentration en impuretés dans la zone de dérive est relativement faible. Par conséquent, lorsque le LDMOS est connecté à une tension élevée, la région de dérive peut supporter une tension plus élevée en raison de sa résistance élevée. Le LDMOS polycristallin représenté sur la figure 1 s'étend jusqu'à l'oxygène de champ dans la région de dérive et agit comme une plaque de champ, ce qui affaiblira le champ électrique de surface dans la région de dérive et contribuera à augmenter la tension de claquage. La taille de la plaque de champ est étroitement liée à la longueur de la plaque de champ [6]. Pour rendre la plaque de champ entièrement fonctionnelle, il faut concevoir l'épaisseur de la couche de SiO2, et deuxièmement, la longueur de la plaque de champ doit être conçue.
Le dispositif LDMOS a un substrat, et une région source et une région drain sont formées dans le substrat. Une couche isolante est disposée sur une partie du substrat entre les régions de source et de drain pour fournir une interface plane entre la couche isolante et la surface du substrat. Ensuite, un élément isolant est formé sur une partie de la couche isolante, et une couche de grille est formée sur une partie de l'élément isolant et de la couche isolante. En utilisant cette structure, on constate qu'il existe un chemin de courant rectiligne, ce qui peut réduire la résistance à l'état passant tout en maintenant une tension de claquage élevée.
Il existe deux différences principales entre les transistors LDMOS et MOS ordinaires : 1. Il adopte une structure LDD (ou appelée région de dérive) ; 2. Le canal est contrôlé par la profondeur de jonction latérale de deux diffusions.
1. Avantages du LDMOS
• Excellente efficacité, qui peut réduire la consommation d'énergie et les coûts de refroidissement
• Excellente linéarité, ce qui peut minimiser le besoin de pré-correction du signal
• Optimiser l'impédance thermique ultra-basse, ce qui peut réduire la taille de l'amplificateur et les exigences de refroidissement et améliorer la fiabilité
• Excellente capacité de puissance de crête, débit de données 3G élevé avec un taux d'erreur de données minimal
• Densité de puissance élevée, utilisant moins de boîtiers de transistors
• Inductance ultra-faible, capacité de rétroaction et impédance de grille de chaîne, permettant actuellement aux transistors LDMOS d'améliorer le gain de 7 bB sur les dispositifs bipolaires
• La mise à la terre directe de la source améliore le gain de puissance et élimine le besoin de substances d'isolation BeO ou AIN
• Gain de puissance élevé à la fréquence GHz, résultant en moins d'étapes de conception, une conception plus simple et plus rentable (utilisant des transistors de commande à faible coût et faible puissance)
• Excellente stabilité, en raison de la constante de température du courant de drain négatif, de sorte qu'il n'est pas affecté par la perte de chaleur
• Il peut mieux tolérer une inadéquation de charge (VSWR) plus élevée que les doubles supports, améliorant ainsi la fiabilité des applications sur le terrain
• Excellente stabilité RF, avec une couche d'isolation intégrée entre la grille et le drain, ce qui peut réduire la capacité de rétroaction
• Très bonne fiabilité dans le temps moyen entre pannes (MTTF)
2. Les principaux inconvénients du LDMOS
1) faible densité de puissance ;
2) Il est facilement endommagé par l'électricité statique. Lorsque la puissance de sortie est similaire, la zone du dispositif LDMOS est plus grande que celle du type bipolaire. De cette façon, le nombre de matrices sur une même plaquette est plus petit, ce qui augmente le coût des dispositifs MOSFET (LDMOS). La plus grande surface limite également la puissance effective maximale d'un boîtier donné. L'électricité statique peut généralement atteindre plusieurs centaines de volts, ce qui peut endommager la grille du dispositif LDMOS de la source au canal, des mesures antistatiques sont donc nécessaires.
En résumé, les dispositifs LDMOS sont particulièrement adaptés aux applications nécessitant une large plage de fréquences, une linéarité élevée et des exigences de durée de vie élevées telles que CDMA, W-CDMA, TETRA et la télévision numérique terrestre.
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