LDMOS представляет собой высоковольтную силовую транзисторную технологию, которая нашла широкое применение в радиочастотных и энергетических системах, особенно в базовых станциях, автомобильной электронике и промышленных устройствах. Этот технологический подход объединяет преимущества структуры MOS (металл-оксид-полупроводник) с боковой диффузией, что позволяет достигать высокого напряжения пробоя и эффективно управлять питанием.
Основные характеристики
1. Боковая структура
- В отличие от вертикальных DMOS, LDMOS характеризуется боковым потоком тока, что значительно упрощает интеграцию с процессами CMOS.
- Затвор, источник и сток расположены на одной поверхности, что значительно упрощает процесс изготовления.
2. Высокое напряжение пробоя
- Эта особенность достигается благодаря наличию слегка легированной зоны дрейфа между затвором и стоком, что позволяет выдерживать высокие электрические поля.
- Типичные напряжения пробоя варьируются от 20 В до более чем 100 В.
3. Низкое сопротивление включению (rₒₙ)
- Оптимизированные профили легирования снижают сопротивление, что, в свою очередь, повышает эффективность в различных энергетических устройствах.
4. Хорошая термическая стабильность
- LDMOS-транзисторы обладают высокой рассеиваемой мощностью, что делает их идеальными для ВЧ-усилителей и систем управления питанием.
5. Радиочастотные характеристики
- Широко применяются в радиочастотных усилителях мощности (PAs) для базовых станций сотовой связи (4G/LTE, 5G) благодаря высокому коэффициенту усиления и линейности.
Преимущества перед другими технологиями
| Характеристика | LDMOS | VDMOS (Вертикальные DMOS) | GaN (нитрид галлия) |
| Стоимость | Ниже | Умеренная | Более высокая |
| Частота | До ~6 ГГц | Ниже | До 100+ ГГц |
| Потребляемая мощность | Высокая | Очень высокая | Экстремально высокая |
| Интеграция | CMOS-совместимая | Менее совместимая | Требует специального процесса |
LDMOS по сравнению с GaN: Хотя GaN демонстрирует более высокую производительность на высоких частотах, LDMOS остается экономически выгодной для приложений, работающих на частотах ниже 6 ГГц.
Приложения
1. Радиочастотные усилители мощности (базовые станции сотовой связи, широковещательные передатчики);
2. Автомобильная электроника (управление двигателем, электромобили);
3. Промышленное управление и энергопотребление (электроприводы, регуляторы напряжения);
4. Аэрокосмическая и оборонная промышленность (радары, системы связи).
Проблемы
- Ограничения по частоте: LDMOS менее эффективен на миллиметровых частотах по сравнению с GaN.
- Рассеивание тепла: В мощных конструкциях требуется тщательное регулирование температуры.
Будущие тенденции
- Инфраструктура 5G: LDMOS продолжает оставаться конкурентоспособным на рынке базовых станций с макроячейками, работающими на частотах ниже 6 ГГц.
- Интеграция с CMOS: Благодаря усовершенствованным процессам, LDMOS позволяет создавать сложные системы на кристалле (SoC).
- Усовершенствованная упаковка: Оптимизация тепловых характеристик LDMOS способствует увеличению плотности мощности.
Заключение
LDMOS представляет собой зрелую и экономичную технологию для радиочастотных и энергетических приложений, которая сочетает в себе высокую производительность, надежность и технологичность. В то время как GaN и SiC набирают популярность в сфере высоких частот и мощных устройств, LDMOS продолжает занимать лидирующие позиции на многих рынках беспроводной связи и промышленности.