Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

LDMOS ( металл-оксидный полупроводник с латеральной диффузией ) [1] представляет собой планарный MOSFET - транзистор с двойным диффузором ( полевой транзистор металл-оксид-полупроводник), используемый в усилителях , включая усилители мощности СВЧ, усилители мощности ВЧ и усилители мощности звука . Эти транзисторы часто изготавливаются на эпитаксиальных слоях кремния p / p + . Изготовление устройств LDMOS в основном включает в себя различные циклы ионной имплантации и последующего отжига. [1] В качестве примера, область дрейфа этого силового полевого МОП-транзистора.изготавливается с использованием до трех последовательностей ионной имплантации для достижения соответствующего профиля легирования, необходимого для выдерживания высоких электрических полей.

Кремния основанного RF LDMOS ( радиочастотные LDMOS) является наиболее широко используются РЧ усилитель мощности в мобильных сетях , [2] [3] [4] позволяет большинство в мире сотового голосовой и данных трафика . [5] Устройства LDMOS широко используются в усилителях мощности ВЧ для базовых станций, поскольку требуется высокая выходная мощность с соответствующим напряжением пробоя сток-исток, обычно выше 60 вольт . [6] По сравнению с другими устройствами, такими как полевые транзисторы на основе GaAs, они показывают более низкую частоту максимального усиления мощности.

Производители устройств LDMOS и литейных предлагают LDMOS технологии включают в себя TSMC , LFoundry , Tower Semiconductor , GlobalFoundries , Vanguard International Semiconductor Corporation , STMicroelectronics , Infineon Technologies , RFMD , NXP Semiconductors ( в том числе бывший Freescale Semiconductor ), МРОТ , MK Полупроводники, Polyfet и Ampleon .

История [ править ]

О DMOS (MOSFET с двойным диффузором) сообщалось в 1960-х годах. [7] DMOS - это полевой МОП-транзистор, изготовленный по технологии двойной диффузии . MOSFET с латеральной двойной диффузией (LDMOS) был описан в 1969 году Tarui и др. Из Электротехнической лаборатории (ETL). [8] [9]

Hitachi был единственным производителем LDMOS в период с 1977 по 1983 год, когда LDMOS использовался в усилителях мощности звука таких производителей, как HH Electronics (серия V) и Ashly Audio , и использовался для воспроизведения музыки с высоким качеством воспроизведения (hi-fi). оборудование и системы громкой связи . [10]

RF LDMOS [ править ]

LDMOS для радиочастотных приложений был представлен в начале 1970-х годов Cauge et al. [11] [12] [13] В начале 1990-х годов RF LDMOS ( радиочастотный LDMOS) в конечном итоге вытеснил RF биполярные транзисторы в качестве усилителей мощности RF для инфраструктуры сотовой сети, поскольку RF LDMOS обеспечивал превосходную линейность, эффективность и выигрыш при более низких затратах. [14] [4] С появлением цифровой мобильной сети 2G LDMOS стала наиболее широко используемой технологией РЧ-усилителя мощности в мобильных сетях 2G, а затем и 3G . [2]К концу 1990-х годов RF LDMOS стал доминирующим усилителем мощности RF на таких рынках, как базовые станции сотовой связи , радиовещание , радары и промышленные, научные и медицинские приложения. [15] С тех пор LDMOS обеспечил передачу большей части мирового трафика сотовой связи и передачи данных . [5]

В середине 2000-х годов, усилители ВЧ мощности на основе отдельных LDMOS устройств пострадали от относительно низкой эффективности при использовании в 3G и 4G ( LTE ) сетей, за счет более высокой пиковой к средней мощности из схем модуляции и CDMA и OFDMA методов доступа используется в этих системах связи. В 2006 году эффективность LDMOS-усилителей мощности была повышена с использованием типичных методов повышения эффективности, таких как топология Догерти или отслеживание огибающей . [16]

По состоянию на 2011 год RF LDMOS является доминирующей технологией устройств, используемых в приложениях для мощных ВЧ-усилителей мощности для частот от 1 МГц до более 3,5 ГГц , и является доминирующей технологией устройств RF- мощности для сотовой инфраструктуры. [14] По состоянию на 2012 год RF LDMOS является ведущей технологией для широкого спектра приложений, связанных с ВЧ-мощностью. [4] С 2018 года LDMOS является стандартом де-факто для усилителей мощности в мобильных сетях, таких как 4G и 5G . [3] [5]  

Приложения [ править ]

Смотрите также: Список приложений MOSFET и Power MOSFET

Общие применения технологии LDMOS включают следующее.

  • Усилители - усилители мощности RF , [2] [3] усилители мощности звука , [10] класс AB [4]
  • Аудиотехнология - громкоговорители , высококачественное (hi-fi) оборудование, системы общественного оповещения (PA) [10]
  • Мобильные устройства - мобильные телефоны [3]
    • Мобильные сети - базовые станции и усилители РЧ [3]
  • Импульсные приложения [4]
  • Радиочастотная (RF) технология - RF-техника (RF-техника), усилители мощности RF [2] [3]
  • Беспроводные технологии - беспроводные сети и цифровые сети [2] [3]

RF LDMOS [ править ]

См. Также: RF CMOS § Приложения

Общие применения технологии RF LDMOS включают следующее.

  • Аэрокосмическая и оборонная техника [5] - военное применение [17]
    • Автоматическое зависимое наблюдение - радиовещание (ADS – B) [18]
    • Электронная война [19] [20] - коммуникационная информационная война , многополосные системы связи [20]
    • Военная техника - военная связь [21]
  • Сигнализация и охрана - охранная сигнализация [22]
  • Авионика [23] [18] - ADS-B транспондер , система радиолокационного опознавания (МФЛИ) транспондер, вторичный обзорный радиолокатор (ССР), расстояние измерительного оборудования (DME), режим S края локализованы режимом (ВЯЗ), тактические линии передачи данных ( TDL), [18] воздушная зона [24]
  • Бытовая электроника [22]
  • Регистрация данных [25]
  • Мониторинг состояния оборудования (CM) [25]
  • Обнаружение пожара [25]
  • Обнаружение газа - детектор окиси углерода ( детектор CO), обнаружение метана [25]
  • Промышленные, научные и медицинские диапазоны (диапазон ISM) [23] [4] - ускорители частиц , [26] [27] сварка , [27] приложения непрерывной волны (CW), линейные приложения, [28] импульсные приложения [18] [17] [28]
    • Промышленные технологии [22]
    • Медицинские технологии [26] - магнитно-резонансная томография (МРТ) [26] [29]
  • Лазерные технологии - драйверы лазеров, [26] лазер на углекислом газе (CO 2 -лазер) [29]
  • Радиотехника - коммерческое радио , радио общественной безопасности , морское радио , [21] любительское радио , [29] портативное радио , [25] широкополосное , [30] узкополосное [31]
    • Технология миллиметрового диапазона (ммВт) [32]
    • Мобильное радио [23] [33] - профессиональное мобильное радио , портативное транзисторное 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]
    • Радиолокационная техника [23] [4] - L-диапазон , [19] [17] S-диапазон [19] [31]
    • Радиочастотная (RF) технология - радиочастотная идентификация (RFID) [21] RF плазменный генератор [26]
  • Радиочастотная энергия технологии [35] [5] [36] - освещение , медицинская техника , сушка , автомобильная электроника [36]
    • Нагрев - электрический нагрев , [29] ВЧ нагрев , [26] [5] микроволновый нагрев [36]
    • Кухонная техника - умные приборы , [5] столешницы, приборы для приготовления пищи , [37] ВЧ приготовление пищи , [35] [26] [5] приготовление в микроволновой печи , [4] ВЧ размораживание , [26] [5] [37] замороженные продукты размораживание, морозильные камеры , холодильники , духовки [37]
    • Интеллектуальное освещение - ВЧ-освещение и беспроводной переключатель света [4]
  • Телекоммуникации [23]
    • Broadband [22] - мобильный широкополосный доступ [33]
    • Радиовещание - сверхвысокочастотное (УВЧ) радиовещание, [22] ЧМ радиовещание [26] [4] [29]
    • Сотовые сети [14] [5] - 2G , 3G , [2] Международная мобильная связь-2000 (IMT), [30] Долгосрочное развитие (LTE), [38] 4G , [3] [5] 5G , [ 3] [5] [38] 5G New Radio (5G NR) [39] [40]
    • Высокочастотная (HF) связь - очень высокая частота (VHF), [26] [4] сверхвысокая частота (UHF) [21] [4]
    • Сотовая передача голоса и данных [5]
    • Телевидение (TV) [26] - VHF TV, [29] UHF TV , цифровое телевидение (DTV), телевизионное передающее оборудование [22]
    • Широкополосная и мобильная связь [21] - базовые станции , [21] [4] [27] радиомаяки-указатели места бедствия (EPIRB), гидролокаторы , автоматическое считывание показаний счетчиков (AMR) [21]
    • Беспроводные технологии - мобильная связь , спутниковая связь , [23] беспроводные модемы данных , [21] WiMAX [4]
  • Применение коэффициента стоячей волны по напряжению (КСВН) [41] [29] - плазменное травление и синхротроны [29]

См. Также [ править ]

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

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b А. Эльхами Хорасани, IEEE Electron Dev. Lett., Vol. 35, стр. 1079-1081, 2014.
  2. ^ а б в г д е Балига, Bantval Jayant (2005). Кремниевые высокочастотные силовые МОП-транзисторы . World Scientific . С. 1–2. ISBN 9789812561213.
  3. ^ Б с д е е г ч я Asif, Saad (2018). Мобильная связь 5G: концепции и технологии . CRC Press . п. 134. ISBN 9780429881343.
  4. ^ Б с д е е г ч я J к л м н Theeuwen, SJCH; 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 . DOI : 10.1109 / TMTT.2012.2193141 . ISSN 1557-9670 . S2CID 7695809 .   
  5. ^ Б с д е е г ч я J к л м «LDMOS продукты и решения» . NXP Semiconductors . Проверено 4 декабря 2019 .
  6. ^ Ван Rijs, F. (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. DOI : 10,1109 / RWS.2008.4463430 .
  7. ^ RE Харрис (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 . DOI : 10,7567 / SSDM.1969.4-1 . S2CID 184290914 . 
  9. ^ Маклинток, Джорджия; Томас, Р. Э. (декабрь 1972 г.). «Моделирование двойных диффузоров МОСТ с самовыравнивающимися затворами». 1972 г. Международная конференция по электронным устройствам : 24–26. DOI : 10.1109 / IEDM.1972.249241 .
  10. ^ a b c Дункан, Бен (1996). Усилители мощности звука с высокими характеристиками . Эльзевир . С.  177-8, 406 . ISBN 9780080508047.
  11. ^ TP Cauge; Дж. Кочиш (1970). «МОП-транзистор с двойным рассеиванием и сверхвысокочастотным усилением и субнаносекундными скоростями переключения». IEEE Int. Встреча "Электронные устройства" .CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  12. ^ TP Cauge; Я. Кочиш; HJ Sigg; Г. Д. Венделин (1971). «МОП-транзистор с двойным рассеиванием обеспечивает микроволновое усиление (МОП-транзисторы для высокой скорости цифровой логики и микроволновых характеристик, обсуждается изготовление путем двойной диффузии». Электроника . 44 : 99–104.CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  13. ^ HJ Sigg; Г. Д. Венделин; TP Cauge; Дж. Кочиш (1972). «D-MOS транзистор для СВЧ приложений». Транзакции IEEE на электронных устройствах . 19 (1): 45–53. Bibcode : 1972ITED ... 19 ... 45S . DOI : 10,1109 / Т-ED.1972.17370 .CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  14. ^ a b c «Официальный документ - 50V RF LDMOS: идеальная технология RF-питания для ISM, радиовещания и коммерческих аэрокосмических приложений» (PDF) . NXP Semiconductors . Freescale Semiconductor . Сентябрь 2011 . Проверено 4 декабря 2019 .
  15. ^ Baliga, Bantval Jayant (2005). Кремниевые высокочастотные силовые МОП-транзисторы . World Scientific . 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 . С. 1534–1537. DOI : 10.1109 / MWSYM.2006.249605 . ISBN 978-0-7803-9541-1. S2CID  15083357 .
  17. ^ a b c "Радар L-диапазона" . NXP Semiconductors . Проверено 9 декабря 2019 .
  18. ^ a b c d "Авионика" . NXP Semiconductors . Проверено 9 декабря 2019 .
  19. ^ a b c "Аэрокосмическая промышленность и оборона РФ" . NXP Semiconductors . Проверено 7 декабря 2019 .
  20. ^ а б «Связь и электронная война» . NXP Semiconductors . Проверено 9 декабря 2019 .
  21. ^ a b c d e f g h "Мобильная и широкополосная связь" . СТ Микроэлектроника . Проверено 4 декабря 2019 .
  22. ^ a b c d e f "470–860 МГц - UHF Broadcast" . NXP Semiconductors . Проверено 12 декабря 2019 .
  23. ^ a b c d e f "РЧ LDMOS-транзисторы" . СТ Микроэлектроника . Проверено 2 декабря 2019 .
  24. ^ a b «28/32 В LDMOS: технология IDDE повышает эффективность и надежность» (PDF) . СТ Микроэлектроника . Проверено 23 декабря 2019 .
  25. ^ a b c d e f "AN2048: Указание по применению - PD54008L-E: 8 Вт - 7 В LDMOS в пакетах PowerFLAT для приложений беспроводного считывания показаний счетчиков" (PDF) . СТ Микроэлектроника . Проверено 23 декабря 2019 .
  26. ^ a b c d e f g h i j k "ISM & Broadcast" . СТ Микроэлектроника . Проверено 3 декабря 2019 .
  27. ^ a b c d "700-1300 МГц - ISM" . NXP Semiconductors . Проверено 12 декабря 2019 .
  28. ^ a b "2450 МГц - ISM" . NXP Semiconductors . Проверено 12 декабря 2019 .
  29. ^ a b c d e f g h «1–600 МГц - вещание и ISM» . NXP Semiconductors . Проверено 12 декабря 2019 .
  30. ^ a b «28/32 В LDMOS: новая технология IDCH увеличивает мощность РЧ до 4 ГГц» (PDF) . СТ Микроэлектроника . Проверено 23 декабря 2019 .
  31. ^ a b "Радар S-диапазона" . NXP Semiconductors . Проверено 9 декабря 2019 .
  32. ^ "Сотовая инфраструктура РФ" . NXP Semiconductors . Проверено 7 декабря 2019 .
  33. ^ a b c d "Мобильное радио РФ" . NXP Semiconductors . Проверено 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 . Проверено 23 декабря 2019 .
  35. ^ a b «Приготовление радиочастот на частоте 915 МГц» . NXP Semiconductors . Проверено 7 декабря 2019 .
  36. ^ a b c Торрес, Виктор (21 июня 2018 г.). «Почему LDMOS - лучшая технология для радиочастотной энергии» . Микроволновая инженерия в Европе . Амплеон . Проверено 10 декабря 2019 .
  37. ^ a b c «RF Размораживание» . NXP Semiconductors . Проверено 12 декабря 2019 .
  38. ^ a b «Сотовая инфраструктура RF» . NXP Semiconductors . Проверено 12 декабря 2019 .
  39. ^ "450 - 1000 МГц" . NXP Semiconductors . Проверено 12 декабря 2019 .
  40. ^ "3400 - 4100 МГц" . NXP Semiconductors . Проверено 12 декабря 2019 .
  41. ^ "Радиолокатор HF, VHF и UHF" . NXP Semiconductors . Проверено 7 декабря 2019 .

Внешние ссылки [ править ]

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