LDMOS - LDMOS

LDMOS (металл-оксидный полупроводник с латеральной диффузией)^[1] плоская двухдиффузная МОП-транзистор (полевой транзистор металл – оксид – полупроводник), используемый в усилители, включая микроволновая мощность усилители, Усилители мощности RF и усилители мощности звука. Эти транзисторы часто изготавливаются по схеме p / p.⁺ кремниевые эпитаксиальные слои. Изготовление LDMOS-устройств в основном включает в себя различные циклы ионной имплантации и последующего отжига.^[1] Например, область дрейфа этого силовой MOSFET изготавливается с использованием до трех последовательностей ионной имплантации для достижения соответствующего профиля легирования, необходимого для выдерживания высоких электрических полей.

В кремний -на основе RF LDMOS (радиочастота LDMOS) - наиболее широко используемый ВЧ усилитель мощности в мобильные сети,^[2][3][4] позволяя большинству в мире сотовый голос и трафик данных.^[5] Устройства LDMOS широко используются в усилителях мощности РЧ для базовых станций, поскольку требуется высокая выходная мощность с соответствующим стоком к истоку. напряжение пробоя обычно выше 60 вольт.^[6] По сравнению с другими устройствами, такими как GaAs На полевых транзисторах они показывают более низкую частоту максимального усиления мощности.

Производители устройств LDMOS и литейные предприятия, предлагающие технологии LDMOS, включают: TSMC, LFoundry, Полупроводник в корпусе Tower, ГЛОБАЛЬНЫЕ ФОНДЫ, Vanguard International Semiconductor Corporation, STMicroelectronics, Infineon Technologies, RFMD, Полупроводники NXP (в том числе бывшие Freescale Semiconductor ), СМИК, MK Semiconductors, Polyfet и Амплеон.

История

DMOS (МОП-транзистор с двойным диффузором) появился в 1960-х годах.^[7] DMOS - это МОП-транзистор сделано с использованием процесс двойной диффузии. MOSFET с латеральной двойной диффузией (LDMOS) был описан в 1969 году Tarui et al. Электротехническая лаборатория (ETL).^[8][9]

Hitachi была единственным производителем LDMOS в период с 1977 по 1983 год, когда LDMOS использовался в усилители мощности звука от таких производителей как HH Electronics (Серия V) и Эшли Аудио, и использовались для музыки, высокая точность (Hi-Fi) оборудование и системы громкой связи.^[10]

РФ ЛДМОС

LDMOS для радиочастотных приложений был представлен в начале 1970-х годов Cauge et al.^[11][12][13] В начале 1990-х годов ЛДМОС РФ (радиочастота LDMOS) со временем вытеснил RF биполярные транзисторы в качестве Усилители мощности RF за сотовая сеть инфраструктуры, поскольку RF LDMOS обеспечивает превосходную линейность, эффективность и выигрыш при более низких затратах.^[14][4] С введением 2G цифровой Мобильная сеть, LDMOS стал наиболее широко используемой технологией ВЧ-усилителей мощности в 2G, а затем 3G мобильные сети.^[2] К концу 1990-х годов RF LDMOS стал доминирующим усилителем мощности RF на таких рынках, как сотовая связь. базовые станции, вещание, радар, и Промышленный, научный и медицинский оркестр Приложения.^[15] С тех пор LDMOS позволил большинству мировых сотовый голос и трафик данных.^[5]

В середине 2000-х годов усилители мощности ВЧ на основе одиночных LDMOS-устройств страдали относительно низкой эффективностью при использовании в сетях 3G и 4G (LTE ) сетей из-за более высокой от пиковой до средней мощности из схемы модуляции и CDMA и OFDMA методы доступа, используемые в этих системах связи. В 2006 году эффективность LDMOS-усилителей мощности была увеличена с использованием типичных методов повышения эффективности, таких как Доэрти топологии или отслеживание конвертов.^[16]

По состоянию на 2011 г.^{[Обновить]}, RF LDMOS является доминирующей технологией устройств, используемых в приложениях с мощными усилителями мощности RF для частот в диапазоне от 1 МГц до более 3,5 ГГц, а - доминирующий РФ силовое устройство технология для сотовой инфраструктуры.^[14] По состоянию на 2012 год^{[Обновить]}, RF LDMOS - это ведущая технология для широкого спектра приложений, связанных с ВЧ-мощностью.^[4] По состоянию на 2018 год^{[Обновить]}, LDMOS - это де-факто стандарт для усилителей мощности в мобильных сетях, таких как 4G и 5G.^[3][5]

Приложения

Смотрите также: Список приложений MOSFET и Силовой MOSFET

Общие применения технологии LDMOS включают следующее.

• Усилители — Усилители мощности RF,^[2][3] усилители мощности звука,^[10] класс AB^[4]
• Аудио технологии — музыкальные колонки, высокая точность (Hi-Fi) оборудование, публичное объявление (PA) системы^[10]
• Мобильные устройства — мобильные телефоны^[3]
  • Мобильные сети — базовые станции и Усилители RF^[3]
• Пульс Приложения^[4]
• Радиочастота (RF) технология - Радиотехника (Радиотехника), Усилители мощности RF^[2][3]
• Беспроводной технологии - беспроводные сети и цифровые сети^[2][3]

РФ ЛДМОС

Смотрите также: RF CMOS § Приложения

Общие применения технологии RF LDMOS включают следующее.

• Аэрокосмическая промышленность и оборонная техника^[5] — военные приложения^[17]
  • Автоматическое зависимое наблюдение - трансляция (ADS – B)^[18]
  • Электронная война^[19][20] - коммуникации информационная война, многодиапазонный системы связи^[20]
  • Военная техника — военная связь^[21]
• Тревога и безопасность — охранная сигнализация^[22]
• Авионика^[23][18] — ADS-B транспондеры, идентификация друга или врага (IFF) транспондеры, вторичный обзорный радар (ССР), оборудование для измерения расстояния (DME), Режим S режим с локализацией края (ELM), тактический канал передачи данных (TDL),^[18] Airband^[24]
• Бытовая электроника^[22]
• Регистрация данных^[25]
• Оборудование контроль состояния (СМ)^[25]
• Обнаружение пожара^[25]
• Обнаружение газа — детектор окиси углерода (Детектор CO), метан обнаружение^[25]
• Промышленный, научный и медицинский оркестр (Диапазон ISM) приложения^[23][4] — ускорители частиц,^[26][27] сварка,^[27] непрерывная волна (CW) приложения, линейный Приложения,^[28] пульс Приложения^[18][17][28]
  • Промышленные технологии^[22]
  • Медицинские технологии^[26] — магнитно-резонансная томография (МРТ)^[26][29]
• Лазер технология - лазерные драйверы,^[26] углекислый лазер (CO₂ лазер)^[29]
• Радио технологии - коммерческое радио, общественная безопасность радио, морское радио,^[21] любительское радио,^[29] Портативный радиоприемник,^[25] широкополосный,^[30] узкополосный^[31]
  • Миллиметровая волна (ммВт) технология^[32]
  • Мобильное радио^[23][33] — профессиональное мобильное радио, портативный транзистор радио, аналоговое радио, цифровое радио,^[33] цифровое мобильное радио (DMR),^[34] наземная мобильная радиосистема (LMRS),^[24] частное мобильное радио (PMR),^[25] Наземное транковое радио (TETRA)^[33][27]
  • Радар технологии^[23][4] — L группа,^[19][17] Группа S^[19][31]
  • Радиочастота (RF) технология - определение радиочастоты (RFID)^[21] РФ плазма генератор^[26]
• RF энергия технологии^[35][5][36] — освещение, медицинские технологии, сушка, автомобильная электроника^[36]
  • Обогрев — электрическое отопление,^[29] RF нагрев,^[26][5] микроволновое нагревание^[36]
  • Кухонные приборы — умная техника,^[5] столешница бытовая техника, кухонные приборы,^[37] РФ Готовка,^[35][26][5] приготовление в микроволновой печи,^[4] РФ размораживание,^[26][5][37] замороженные продукты размораживание, морозильники, холодильники, духовки^[37]
  • Умное освещение - ВЧ освещение и беспроводной выключатель света^[4]
• Телекоммуникации^[23]
  • Широкополосный^[22] — мобильного широкополосного доступа^[33]
  • Вещание — сверхвысокая частота (UHF) вещание,^[22] FM-вещание^[26][4][29]
  • Сотовые сети^[14][5] — 2G, 3G,^[2] Международная мобильная связь-2000 (IMT),^[30] Долгосрочная эволюция (LTE),^[38] 4G,^[3][5] 5G,^[3][5][38] Новое радио 5G (5G NR)^[39][40]
  • Высокая частота (ВЧ) связь - очень высокая частота (VHF),^[26][4] сверхвысокая частота (УВЧ)^[21][4]
  • Сотовый голос и трафик данных^[5]
  • Телевидение (ТЕЛЕВИДЕНИЕ)^[26] - УКВ ТВ,^[29] УВЧ ТВ, цифровое ТВ (ДТВ), ТВ-передатчик оборудование^[22]
  • Широкополосный и мобильная связь^[21] — базовые станции,^[21][4][27] радиомаяк-указатель места бедствия (EPIRB), гидроакустические буи, автоматическое считывание показаний счетчика (AMR)^[21]
  • Беспроводной технологии - мобильная связь, спутниковая связь,^[23] беспроводные данные модемы,^[21] WiMAX^[4]
• Коэффициент стоячей волны напряжения (VSWR) приложения^[41][29] — плазменное травление и синхротроны^[29]

Смотрите также

• Усилитель на полевом транзисторе
• Силовой полупроводниковый прибор
• RF CMOS

Рекомендации

1. А. Эльхами Хорасани, IEEE Electron Dev. Lett., Vol. 35, стр. 1079-1081, 2014.
2. Балига, Бантвал Джаянт (2005). Кремниевые высокочастотные силовые МОП-транзисторы. Всемирный научный. С. 1–2. ISBN  9789812561213.
3. Асиф, Саад (2018). Мобильная связь 5G: концепции и технологии. CRC Press. п. 134. ISBN  9780429881343.
4. Theeuwen, S.J.C.H .; Куреши, Дж. Х. (июнь 2012 г.). «Технология LDMOS для ВЧ усилителей мощности» (PDF). Протоколы IEEE по теории и методам микроволнового излучения. 60 (6): 1755–1763. Bibcode:2012ITMTT..60.1755T. Дои:10.1109 / TMTT.2012.2193141. ISSN  1557-9670. S2CID  7695809.
5. «Продукты и решения LDMOS». Полупроводники NXP. Получено 4 декабря 2019.
6. ван Рейс, Ф. (2008). «Состояние и тенденции развития кремниевых LDMOS-технологий базовых станций PA, выходящих за рамки приложений 2,5 ГГц». Симпозиум по радио и беспроводной связи, 2008 г., IEEE. Орландо, Флорида. С. 69–72. Дои:10.1109 / RWS.2008.4463430.
7. RE Harris (1967). "Двойной диффузионный МОП-транзистор". Международная конференция по электронным устройствам, IEEE: 40.
8. Tarui, Y .; Hayashi, Y .; Секигава, Тосихиро (сентябрь 1969 г.). "Diffusion Self-Aligned MOST; новый подход к высокоскоростным устройствам". Труды 1-й конференции по твердотельным устройствам.. Дои:10.7567 / SSDM.1969.4-1. S2CID  184290914.
9. McLintock, G.A .; Томас, Р. Э. (декабрь 1972 г.). «Моделирование двойных диффузоров МОСТ с самовыравнивающимися воротами». 1972 г. - Международная конференция по электронным устройствам: 24–26. Дои:10.1109 / IEDM.1972.249241.
10. Дункан, Бен (1996). Усилители мощности аудио высокого качества. Эльзевир. стр.177-8, 406. ISBN  9780080508047.
11. T.P. Cauge; Дж. Кочиш (1970). «МОП-транзистор с двойным рассеиванием, СВЧ-усилением и субнаносекундной скоростью переключения». IEEE Int. Встреча Electron Devices.
12. T.P. Cauge; Я. Кочиш; Х. Дж. Сигг; Г. Д. Венделин (1971). «МОП-транзистор с двойным рассеиванием обеспечивает микроволновое усиление (МОП-транзисторы для высокой скорости цифровой логики и СВЧ-характеристик, обсуждается изготовление путем двойной диффузии»). Электроника. 44: 99–104.
13. Х. Дж. Сигг; Г.Д. Венделин; T.P. Cauge; Дж. Кочиш (1972). «D-MOS транзистор для СВЧ приложений». Транзакции IEEE на электронных устройствах. 19 (1): 45–53. Bibcode:1972 ГОДА ... 19 ... 45S. Дои:10.1109 / T-ED.1972.17370.
14. «Белая книга - 50V RF LDMOS: идеальная технология RF-питания для ISM, вещания и коммерческих аэрокосмических приложений» (PDF). Полупроводники NXP. Freescale Semiconductor. Сентябрь 2011 г.. Получено 4 декабря 2019.
15. Балига, Бантвал Джаянт (2005). Кремниевые высокочастотные силовые МОП-транзисторы. Всемирный научный. п. 71. ISBN  9789812561213.
16. Draxler, P .; Lanfranco, S .; Kimball, D .; Hsia, C .; Jeong, J .; De Sluis, J .; Асбек, П. (2006). "Высокоэффективный усилитель мощности LDMOS слежения за огибающей для W-CDMA". Дайджест Международного микроволнового симпозиума IEEE MTT-S 2006 г.. С. 1534–1537. Дои:10.1109 / MWSYM.2006.249605. ISBN  978-0-7803-9541-1. S2CID  15083357.
17. "Радар L-диапазона". Полупроводники NXP. Получено 9 декабря 2019.
18. «Авионика». Полупроводники NXP. Получено 9 декабря 2019.
19. "Аэрокосмическая промышленность и оборона РФ". Полупроводники NXP. Получено 7 декабря 2019.
20. «Связь и радиоэлектронная борьба». Полупроводники NXP. Получено 9 декабря 2019.
21. "Мобильная и широкополосная связь". СТ Микроэлектроника. Получено 4 декабря 2019.
22. «470-860 МГц - УВЧ вещание». Полупроводники NXP. Получено 12 декабря 2019.
23. "RF LDMOS транзисторы". СТ Микроэлектроника. Получено 2 декабря 2019.
24. «28/32 В LDMOS: технология IDDE повышает эффективность и надежность» (PDF). СТ Микроэлектроника. Получено 23 декабря 2019.
25. «AN2048: Примечание по применению - PD54008L-E: LDMOS 8 Вт - 7 В в пакетах PowerFLAT для приложений беспроводного считывания показаний счетчиков» (PDF). СТ Микроэлектроника. Получено 23 декабря 2019.
26. "ISM & Broadcast". СТ Микроэлектроника. Получено 3 декабря 2019.
27. «700-1300 МГц - ИСМ». Полупроводники NXP. Получено 12 декабря 2019.
28. «2450 МГц - ISM». Полупроводники NXP. Получено 12 декабря 2019.
29. «1-600 МГц - вещание и ISM». Полупроводники NXP. Получено 12 декабря 2019.
30. «28/32 В LDMOS: новая технология IDCH увеличивает мощность РЧ до 4 ГГц» (PDF). СТ Микроэлектроника. Получено 23 декабря 2019.
31. "Радар S-диапазона". Полупроводники NXP. Получено 9 декабря 2019.
32. «Сотовая инфраструктура РФ». Полупроводники NXP. Получено 7 декабря 2019.
33. «Мобильное радио РФ». Полупроводники NXP. Получено 9 декабря 2019.
34. «UM0890: Руководство пользователя - 2-каскадный ВЧ усилитель мощности с ФНЧ на базе силовых ВЧ транзисторов PD85006L-E и STAP85050» (PDF). СТ Микроэлектроника. Получено 23 декабря 2019.
35. «Приготовление радиочастот 915 МГц». Полупроводники NXP. Получено 7 декабря 2019.
36. Торрес, Виктор (21 июня 2018 г.). «Почему LDMOS - лучшая технология для радиочастотной энергии». Микроволновая инженерия в Европе. Амплеон. Получено 10 декабря 2019.
37. «RF Размораживание». Полупроводники NXP. Получено 12 декабря 2019.
38. «Сотовая инфраструктура РФ». Полупроводники NXP. Получено 12 декабря 2019.
39. «450 - 1000 МГц». Полупроводники NXP. Получено 12 декабря 2019.
40. «3400 - 4100 МГц». Полупроводники NXP. Получено 12 декабря 2019.
41. «Радиолокатор ВЧ, УКВ и УВЧ». Полупроводники NXP. Получено 7 декабря 2019.

внешняя ссылка

• Микроволновая энциклопедия по LDMOS
• Процесс BCD, включая настраиваемый LDMOS