原创 VDMOS和LDMOS介绍

80年代以来，迅猛发展的超大规模集成电路技术给高压大电流半导体注入了新的活力，一批新型的声控功放器件诞生了，其中最有代表性的产品就是VDMOS声效应功率晶体管。这种电流垂直流动的双扩散MOS器件是电压控制型器件。在合适的栅极电压的控制下，半导体表面反型，形成导电沟道，于是漏极和源极之间流过适量的电流VDMOS兼有双极晶体管和普通MOS器件的优点。与双极晶体管相比，它的开关速度，开关损耗小；输入阻抗高，驱动功率小；频率特性好；跨导高度线性。特别值得指明出的是，它具有负的温度系数，没有双极功率的二次穿问题，安全工作区大。因此，不论是开关应用还是线性应用，VDMOS都是理想的功率器件。<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

现在，VDMOS器件已广泛应用于各种领域，包括电机调速、逆变器、不间熠电源、开关电源、电子开关、高保真音响、汽车电器和电子镇流器等。由于VDMOS的性能价格比已优于比极功率器件，它在功率器件市声中的份额已达42%。并将继续上升。

飞利浦半导体为目前市场中能够大批量生产高效能LDMOS产品的领导制造商之一。LDMOS初期主要面向移动电话基站的RF功率放大器，也可以应用于HF、VHF与UHF广播传输器以及微波雷达与导航系统等等。凌驾于所有RF功率技术，侧面扩散MOS (LDMOS, Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductor) 晶体管技术为新一代基站放大器带来较高的功率峰均比 (PAR, Peak-to-Aerage)、更高增益与线性度，同时为多媒体服务带来更高的数据传输率。此外，卓越的效能也随着效率以及功率密度持续不断地提升。过去四年来， 飞利浦第二代0.8微米LDMOS技术在GSM、EDGE与CDMA系统上拥有耀眼的效能与稳定的批量生产能力，现阶段为了满足多载波功率放大器 (MCPA) 与W-CDMA标准的需求，还提供了更新的LDMOS技术。

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飞利浦第三代0.8微米超低失真LDMOS技术采用非统一参杂 (doping) 方式，称之为分散Vt概念，与传统的LDMOS比较，补偿线性提升了5到8dB，使得这项技术特别适合应用于3G基站内的MCPA驱动器，同时比上一代LDMOS产品的功率增益要高2 dB。

飞利浦第四代LDMOS技术将效能进一步提升，这种新型的0.6微米工艺提升了50% 的功率密度以及6到8 % 的W-CDMA效率，功率增益则也比先前的0.8微米技术提高了2 dB。

飞利浦的第五代LDMOS技术将效能提升到全新的境界，它为W-CDMA放大器效率奠定了新标准，同时提供所有移动电话标准的主要优势，例如0.4微米工艺技术为W-CDMA带来超过30% 的效率，并为PCS/DCS带来17dB的增益，此外，低记忆效应也可以使用最新的数字预失真 (DPD, Pre-Distortion) 系统，高线性度则可以改善多载波功率放大器。我们的第五代技术同时也将热阻抗由第四代的0.76降低到0.5 K/W，这将可以提升可靠度、缩小基站的尺寸并节省功率与冷却成本，第五代的LDMOS比第四代高了20% 的功率密度，让我们能够推出在单端式封装上达150W CW运作的器件。

我们的第五代LDMOS采用专利的四层金属堆栈来进一步提升可靠度与平均无故障时间 (MTTF)，而宽厚的AlCu金属化方式也比传统的LDMOS在相同MTTF下高了25°C的接点温度运作，如果使用于160°C的标准晶体管接点温度上，这项技术比传统W-CDMA运作应用的LDMOS可靠度高上四倍，MTTF将超过1000年。

我们的0.14微米工艺能力可将技术更进一步优化，将LDMOS效能带到LDMOS效率的理论极限，在此之后，新的器件架构将着重于如何让LDMOS为新型态晶体管运作优化，并强化如Doherty等概念。

LDMOS的优势

l       卓越的效率，可降低功率消耗与冷却成本

l       卓越的线性度，可将信号预校正需求降到最低

l       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

l       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

l       高功率密度，使用较少的晶体管封装

l       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

l       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

l       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) 运作面

l       绝佳的稳定性，由于负汲极电流温度常数，所以不受热散失的影响

l       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

l       卓越的射频稳定度，在闸极与汲极间内置隔离层，可以降低回授电容

l       在平均无故障时间 (MTTF) 上有相当好的可靠度 飞利浦的附加价值

飞利浦的基站产品采用领先全球的创新与生产专业能力，提供其他供应商难以匹敌的技术组合：

l       LDMOS发展蓝图采用0.14微米生产技术 (MMIC也一样)

l       高效能LDMOS晶体管以标准或LORTH陶瓷、air-cavity与过模塑胶封装

l       MMIC采塑胶封装

l       Chip-on-carrier集成 (FlexBase™)

l       丰富的Doherty IP以及晶体管与电路设计上的专业经验

l       宽能隙 (wide-bandgap) 材料的发展规划