功率LDMOS管以及电阻电容

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LDMOS介绍

小了漏、源两极之间的寄生电容，有利于提高频率特性。同时，漂移区在沟道和漏之间起
缓冲作用，削弱了LDMOS的短沟道效应。由于VDS的绝大部分降落在漂移区上，因此在沟
道夹断后，基本上没有沟道的长度调制效应。当VDS增大的时候，输出电阻不会降低，沟
道区也不易穿通，从而LDMOS的击穿电压不受沟道长度和掺杂水平的限制，可以进行独
•
九十年代中后期开始大批量生产LDMOS,作为微波低端大功率(20W以上)器
件的主流技术, 2. 4GHz以下输出峰值可达到200W以上,年产量超过4亿美元。与
传统的双极型晶体管相比, LDMOS器件在2. 4GHz以下频段时,增益、线性度、开
关性能、散热性能、价格等方面都有着明显的优势。今后LDMOS将向更高频率、
LDMOS
（Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductor)
横向扩散金属氧化物半导体
简介
•
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
立的设计。
•
LDMOS中的漂移区是该类器件设计的关键，漂移区的杂质浓度比较低，因此，当
LDMOS 接高压时，漂移区由于是高阻，能够承受更高的电压。图1所示LDMOS的多晶扩
展到漂移区的场氧上面，充当场极板，会弱化漂移区的表面电场，有利于提高击穿电压。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ场极板的作用大小与场极板的长度密切相关。要使场极板能充分发挥作用，一要设计好
•
到了90年代，由于器件结构和工艺技术的改进，使得LDMOS性能有了飞跃性的发展，

demos与ldmos工作原理

demos与ldmos工作原理在现代电子设备中，demos（Double-diffused Metal Oxide Semiconductor）和ldmos（Lateral Double-diffused MetalOxide Semiconductor）是常用的半导体器件。

它们在许多领域中都发挥着重要作用，如通信、功率放大器和射频应用。

本文将介绍这两种器件的工作原理和特点。

demos和ldmos都是金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的变种。

它们的工作原理基于PN结和场效应晶体管的结合。

在demos中，PN结的扩散区域被双重扩散，从而形成了一个耐压区。

而在ldmos中，扩散区域是沿着晶体管表面扩散的，这种结构使得器件在导通状态下具有更低的电阻。

在demos中，PN结的双重扩散使得器件具有更高的耐压能力。

当器件处于关断状态时，PN结的扩散区域可以承受较高的电压而不会发生击穿。

这使得demos在高压应用中具有优势，如电源管理和功率放大器。

而ldmos则通过沟道扩散技术，使得器件在导通状态下具有更低的电阻，从而在功率放大器和射频应用中表现出色。

除了耐压能力和导通电阻之外，demos和ldmos还有许多其他特点。

例如，它们通常具有较高的开关速度和较低的漏电流，这使得它们在高频和低功耗应用中具有优势。

此外，它们的制造工艺相对成熟，成本较低，因此在大规模生产中具有竞争优势。

总的来说，demos和ldmos是两种在不同应用领域中发挥作用的重要器件。

它们的工作原理基于PN结和场效应晶体管的结合，具有耐压能力强、导通电阻低、开关速度快和制造成本低等特点。

随着电子技术的不断发展，相信它们将在更多领域中发挥重要作用。

功率半导体器件 LDMOS VDMOS

关于功率MOSFET（VDMOS & LDMOS）的报告---时间日期：2009.11.12---报告完成人：祝靖1．报告概况与思路报告目的：让研一新同学从广度认识功率器件、了解功率器件的工作原理，起到一个启蒙的作用，重点在“面”，更深层次的知识需要自己完善充实。

报告内容：1）从耐压结构入手，说明耐压原理；2）从普通MOS结构到功率MOS结构的发展；（功率MOS其实就是普通MOS结构和耐压结构的结合）；3）纵向功率MOS（VDMOS）的工作原理；4）横向功率MOS（LDMOS）的工作原理；5）功率MOSFET中的其它关键内容；（LDMOS和VDMOS共有的，如输出特性曲线）报告方式：口头兼顾板书，点到即止，如遇到问题、疑惑之处或感兴趣的地方，可以随时打断提问。

2．耐压结构（硅半导体材料）目前在我们的研究学习中涉及到的常见耐压结构主要有两种：①反向PN结②超结结构(包括)；2.1 反向PN结（以突变结为例）图2.1所示的是普通PN结的耐压原理示意图，当这个PN结工作在一定的反向电压下，在PN结内部就会产生耗尽层，P区一侧失去空穴会剩下固定不动的负电中心，N区一侧会失去电子留下固定不动的正电中心，并且正电中心所带的总电量＝负电中心所带的总电量，如图2.1a所示，A区就是所谓耗尽区。

图2.1b所示的是耗尽区中的电场分布情况（需熟悉了解），耗尽区以外的电场强度为零，Em称为峰值电场长度（它的位置在PN，阴影部分的面积就是此时所加在PNP区和N区共同耐压。

图2.2所示的是P+N结的情况，耐压原理和图1中的相同，但是在这种情况中我们常说N负区是耐压区域(常说的漂移区)(a)(b)图2.1 普通PN结耐压示意图（N浓度＝P浓度）图2.2 P＋N结耐压示意图（N浓度<<P浓度）图2.3所示的是反向电压变化情况下的耗尽层内部的电场强度的变化情况，随着N一侧的电压的上升，耗尽层在展宽（对于P+N-结来说，耗尽层展宽的区域为N区一侧，也就是耐压区一侧），峰值电场强度Em的值也在不断升高，但是当Em=Ec时，PN结发生击穿，Ec称为临界电场强度，此时加在PN结两端的电压大小就是击穿电压（BV（如表2.1所示），同种材料不同浓度的临界电场也不同，但是对于硅材料来说，在我们目前关系的浓度范围之内，浓度变化对电场强度的影响不大，因图 2.3 电场强度和电压的关系示意图 Table2.1 不同材料的临界电场2.2 超结结构（SuperJunction ）（了解）除了上述所说的P+N-结结构之外，还有一种我们会接触到的耐压结构——超结结构。

LDMOS简介

什么是RF LDMOS晶体管DMOS主要有两种类型，垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管VDMOSFET（vertical double-diffused MOSFET）和横向双扩散金属氧化物半导体场效应管LDMOSFET （lateral double-dif fused MOSFET）。

LDMOS由于更容易与CMOS工艺兼容而被广泛采用。

LDMOSLDMOS (横向扩散金属氧化物半导体)LDMOS器件结构如图1所示，LDMOS是一种双扩散结构的功率器件。

这项技术是在相同的源/漏区域注入两次，一次注入浓度较大（典型注入剂量1015cm-2）的砷（As），另一次注入浓度较小（典型剂量1013cm-2）的硼（B）。

注入之后再进行一个高温推进过程，由于硼扩散比砷快，所以在栅极边界下会沿着横向扩散更远（图中P阱），形成一个有浓度梯度的沟道，它的沟道长度由这两次横向扩散的距离之差决定。

为了增加击穿电压，在有源区和漏区之间有一个漂移区。

LDMOS中的漂移区是该类器件设计的关键，漂移区的杂质浓度比较低，因此，当LDMOS 接高压时，漂移区由于是高阻，能够承受更高的电压。

图1所示LDMOS的多晶扩展到漂移区的场氧上面，充当场极板，会弱化漂移区的表面电场，有利于提高击穿电压。

场极板的作用大小与场极板的长度密切相关[6]。

要使场极板能充分发挥作用，一要设计好SiO2层的厚度，二要设计好场极板的长度。

LDMOS元件具有基底，基底中形成有源极区与漏极区。

在源极与漏极区之间的一部分基底上提供了一个绝缘层，以便在绝缘层与基底表面之间提供一个平面介面。

然后在绝缘层的一部分之上形成绝缘构件，在部分绝缘构件与绝缘层之上形成栅极层。

通过使用此结构，发现存在有平直的电流通道，使之能减少接通电阻，同时维持高击穿电压。

LDMOS与普通MOS管主要有两点区别：1，采用LDD结构(或称之为漂移区)；2，沟道由两次扩散的横向结深控制。

LDMOS 的优势• 卓越的效率，可降低功率消耗与冷却成本• 卓越的线性度，可将信号预校正需求降到最低• 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• 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• 高功率密度，使用较少的晶体管封装• 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• 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• 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)• 绝佳的稳定性，由于负漏极电流温度常数，所以不受热散失的影响• 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• 卓越的射频稳定度，在栅极与漏极间内置隔离层，可以降低回授电容• 在平均无故障时间(MTTF) 上有相当好的可靠度LDMOS主要的缺点1．功率密度低；2．容易受到静电的破坏。

ldmos工作原理

ldmos工作原理LDMOS工作原理。

LDMOS（Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductor）是一种常见的功率MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管），在射频和微波功率放大器中得到广泛应用。

LDMOS器件具有低电阻、高电压和高频特性，因此在无线通信、广播、雷达和其他射频应用中具有重要作用。

本文将介绍LDMOS的工作原理，以便更好地理解其在功率放大器中的应用。

LDMOS的结构。

LDMOS器件通常由N型衬底上的P型沟道和N型扩散层组成。

在P型沟道区域，有一层金属氧化物绝缘层（MOS结构），用于控制沟道中的电子流。

P型沟道和N型扩散层之间的结构使得LDMOS器件具有较高的耐压能力，适合用于高电压应用。

LDMOS的工作原理。

当在LDMOS器件的门极上施加正向电压时，形成的电场使P型沟道中的电子被吸引到N型扩散层，从而形成导通通道。

当信号电压施加在沟道上时，电子将在沟道中形成连续的电流，从而实现信号的放大。

在LDMOS器件中，电子的主要流动路径是沿着P型沟道和N型扩散层的界面。

由于P型沟道的电阻较低，电子在沟道中的移动速度较快，因此LDMOS器件能够实现较高的电流传输能力。

同时，N型扩散层的结构使得LDMOS器件能够承受较高的电压，适合用于功率放大器等高压应用。

LDMOS的优势。

与其他功率MOSFET相比，LDMOS器件具有较低的电阻和较高的耐压能力，适合用于高频、高功率的射频应用。

同时，LDMOS器件的制造工艺成熟，成本相对较低，因此在市场上得到了广泛的应用。

总结。

LDMOS器件是一种常见的功率MOSFET，具有较低的电阻、较高的耐压能力和较高的频率特性。

其工作原理是通过在P型沟道和N型扩散层之间形成导通通道，实现信号的放大。

在射频和微波功率放大器中，LDMOS器件具有重要作用，广泛应用于无线通信、广播、雷达等领域。

通过本文的介绍，相信读者对LDMOS器件的工作原理有了更深入的理解，能够更好地应用于实际工程中。

LDMOS介绍教学提纲

1992年研制出了高效率的靠电池供电移动通信用的低压MO栅LDMOS，其沟道长度为
0.8µm，在6v工作时 1.5GHz下输出2w，增益5dB，漏极效率达65%，功率附加效率为
55%。1994年又研制出了在1.SGHz下连续波输出35W，增益13dB，漏极效率50%的微波
功率LDMOS。到1996年，Motorola的Alan Wood等人研制出了2GHz下连续波输出60w的
LDMOS由于更容易与CMOS工艺兼容而被广泛采用。1971年Y.Tarui等人提出了横向
双扩散MOS的结构。1976年M.J.Declerq和J.D.Plummer采用这种方案，做出了第一个
LDMOS。
LDMOS器件结构如图1所示，LDMOS是一种双扩散结构的功率器件。这项技术是在
相同的源/漏区域相继两次进行硼磷扩散，一次注入浓度较大（典型注入剂量 1015cm-2）
高频率、更大功率方向发展。
LDMOS。80年代末，研究者们利用RESURF原理，对LDMOS进行优化设计，出现了
LDMOS的不同结构。其努力的方向是降低Ron及CGs，CGD，CDs，提高击穿电压BVDSS，
并分析研究了栅电阻对器件微波性能的影响。在LDMOS的研究过程中，研究者们发现，
限制器件增益和效率的主要因素是沟道长度、源极接地电感和栅电阻。
LDMOS介绍
LDMOS( Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductor；横向扩散金属氧化物半导体)是为900MHz蜂窝电话技术开发的，蜂窝通信市场的不断增长保证了LDMOS晶体管的应用，也使得LDMOS的技术不断成熟，成本不断降低，因此今后在多数情况下它将取代双极型晶体管技术。与双极型晶体管相比,LDMOS管的增益更高，LDMOS管的增益可达14dB以上，而双极型晶体管在5~6dB,采用LDMOS管的PA模块的增益可达60dB左右。这表明对于相同的输出功率需要更少的器件，从而增大功放的可靠性。 LDMOS能经受住高于双极型晶体管3倍的驻波比，能在较高的反射功率下运行而没有破坏LDMOS设备；它较能承受输入信号的过激励和适合发射数字信号，因为它有高级的瞬时峰值功率。LDMOS增益曲线较平滑并且允许多载波数字信号放大且失真较小。 LDMOS管有一个低且无变化的互调电平到饱和区，不像双极型晶体管那样互调电平高且随着功率电平的增加而变化。这种主要特性允许LDMOS晶体管执行高于双极型晶体管二倍的功率，且线性较好。LDMOS晶体管具有较好的温度特性温度系数是负数，因此可以防止热耗散的影响。这种温度稳定性允许幅值变化只有0.1dB，而在有相同的输入电平的情况下，双极型晶体管幅值变化从0.5~0.6dB,且通常需要温度补偿电路。

功率半导体器件(LDMOS VDMOS)

随后，有人提出将器件做成纵向器件（Vertical device），因为当时高低压集成并不是考虑的主要因素，目的是高压分立器件。如图 3.1b 所示。（这个图是本人猜想图）
1974 年，VVMOS（Vertical V-groove MOS）诞生，如图 3.1c 所示，此结构缺点：1）靠腐蚀形成 V-Groove，不易工艺控制；2）V 形槽底部为尖峰，曲率大，电场较大，容易击穿，可靠性差等。
就会产生耗尽层，P 区一侧失去空穴会剩下固定不动的负电中心，N 区一侧会失去电子留下固定不动的正电中心，并且正电中心所带的总电量＝负电中心所带的总电量，如图 2.1a 所示，A 区就是所谓耗尽区。
图 2.1b 所示的是耗尽区中的电场分布情况（需熟悉了解），耗尽区以外的电场强度为零，Em 称为峰值电场长度（它的位置在 PN 结交界处，原因可以从高斯原理说明），阴影部分的面积就是此时所加在 PN 结两端的电压大小。从以上的分析我们可以称这个结构的耐压部分为 P 区和 N 区共同耐压。图 2.2 所示的是 P+N 结的情况，耐压原理和图 1 中的相同，但是在这种情况中我们常说 N 负区是耐压区域(常说的漂移区)，耐压大小由 N 区的浓度决定。
S
G
S
S
G
S
N
N
P
P
N
N
P
P
NN
D
图 4.1 处于关断状态下的 VDMOS
NN
D
图 4.2 处于导通状态下的 VDMOS
4.2 VDMOS 中的导通电阻 y在 VDMOS 中，顺着电子流的方向，整个导通电阻包括：沟道电阻、积累层电阻、寄生 JFET 电阻、扩散电阻、外延层电阻、衬底电阻和金属导线电阻。（每个电阻在不同的耐压情况下所占总的导通电阻的比例也使不同的，在低压的器件中，沟道电阻是主要的，在高压器件中，外延层的电阻是主要的<取决于外延层的电阻率和厚度>，） y沟道电阻：取决于沟道长度、栅氧化层的厚度、载流子浓度、阈值电压和栅电压 VG . 一定的栅电压下，沟道电阻随着栅氧化层厚度的减小而减小 y积累层电阻：当器件导通后，栅下的 N-区会形成一层积累层，形成一层电阻很低的电子通道，这些电子是从沟道出来的 y寄生 JFET 电阻：离开积累层的电子会垂直进入到硅体内（可以看成是一个 N 沟的 JFET），这个电阻是随着源漏电压的变化而变化的，降低这个电阻的方法可以增加 P 井之间的距离，但是这样会影响到集成度的提高。 y扩散电阻：当电子再往下走时，电子开始向下扩散流动（也有可能进入到其他的元胞中），由这些电流流过的漂移区的电阻称为扩散电阻。 y外延层电阻：器件的耐压值决定了外延层的电阻率和厚度，高压器件中这个电阻很重要。外延层的厚度一般由器件的耐压水平决定。 y衬底电阻：衬底电阻只在耐压值低于 50V 的情况中才比较明显。 y金属线和引线电阻：器件在和外部引脚相连的导线，在一般器件中，此电阻大概有几毫欧。

LDMOS简介及其技术详解

LDMOS简介及其技术详解LDMOS（Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductor）横向扩散金属氧化物半导体）是为900MHz蜂窝电话技术开发的，蜂窝通信市场的不断增长保证了LDMOS 晶体管的应用，也使得LDMOS的技术不断成熟，成本不断降低，因此今后在多数情况下它将取代双极型晶体管技术。

与双极型晶体管相比，LDMOS管的增益更高，LDMOS管的增益可达14dB以上，而双极型晶体管在5~6dB，采用LDMOS管的PA模块的增益可达60dB左右。

这表明对于相同的输出功率需要更少的器件，从而增大功放的可靠性。

LDMOS能经受住高于双极型晶体管3倍的驻波比，能在较高的反射功率下运行而没有破坏LDMOS设备;它较能承受输入信号的过激励和适合发射数字信号，因为它有高级的瞬时峰值功率。

LDMOS增益曲线较平滑并且允许多载波数字信号放大且失真较小。

LDMOS 管有一个低且无变化的互调电平到饱和区，不像双极型晶体管那样互调电平高且随着功率电平的增加而变化。

这种主要特性允许LDMOS晶体管执行高于双极型晶体管二倍的功率，且线性较好。

LDMOS晶体管具有较好的温度特性温度系数是负数，因此可以防止热耗散的影响。

这种温度稳定性允许幅值变化只有0.1dB，而在有相同的输入电平的情况下，双极型晶体管幅值变化从0.5~0.6dB，且通常需要温度补偿电路。

LDMOS由于更容易与CMOS工艺兼容而被广泛采用。

LDMOS器件结构如图1所示，LDMOS是一种双扩散结构的功率器件。

这项技术是在相同的源/漏区域注入两次，一次注入浓度较大（典型注入剂量1015cm-2）的砷（As），另一次注入浓度较小（典型剂量1013cm-2）的硼（B）。

LDMOS技术详解

LDMOS技术详解LDMOS( Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductor；横向扩散金属氧化物半导体)是为900MHz蜂窝电话技术开发的，蜂窝通信市场的不断增长保证了LDMOS晶体管的应用，也使得LDMOS的技术不断成熟，成本不断降低，因此今后在多数情况下它将取代双极型晶体管技术。

与双极型晶体管相比,LDMOS管的增益更高，LDMOS管的增益可达14dB以上，而双极型晶体管在5~6dB,采用LDMOS管的PA模块的增益可达60dB左右。

这表明对于相同的输出功率需要更少的器件，从而增大功放的可靠性。

LDMOS能经受住高于双极型晶体管3倍的驻波比，能在较高的反射功率下运行而没有破坏LDMOS设备；它较能承受输入信号的过激励和适合发射数字信号，因为它有高级的瞬时峰值功率。

LDMOS增益曲线较平滑并且允许多载波数字信号放大且失真较小。

LDMOS管有一个低且无变化的互调电平到饱和区，不像双极型晶体管那样互调电平高且随着功率电平的增加而变化。

这种主要特性允许LDMOS晶体管执行高于双极型晶体管二倍的功率，且线性较好。

LDMOS晶体管具有较好的温度特性温度系数是负数，因此可以防止热耗散的影响。

这种温度稳定性允许幅值变化只有0.1dB，而在有相同的输入电平的情况下，双极型晶体管幅值变化从0.5~0.6dB,且通常需要温度补偿电路。

LDMOS由于更容易与CMOS工艺兼容而被广泛采用。

LDMOS器件结构如图1所示，LDMOS是一种双扩散结构的功率器件。

这项技术是在相同的源/漏区域注入两次，一次注入浓度较大（典型注入剂量1015cm-2）的砷（As），另一次注入浓度较小（典型剂量1013cm-2）的硼（B）。

mosfet参数

MOSFET参数介绍MOSFET（金属-氧化物半导体场效应晶体管）是一种常用的功率开关器件，在电子设备中具有广泛的应用。

MOSFET的性能参数对于设计和选择适当的电路至关重要。

本文将详细讨论MOSFET的各种参数以及其对电路性能的影响。

二级标题一：漏耗电流（IDD）漏耗电流是指在MOSFET中漏极（Drain）和源极（Source）之间流动的电流。

IDD是一个静态参数，通常以毫安（mA）为单位。

漏耗电流的大小决定了MOSFET在关闭状态下的功耗。

二级标题二：导通电阻（RDS(ON)）导通电阻是指MOSFET在导通状态下两个极端间的电阻。

导通电阻越小，MOSFET的开关速度越快，功耗越低。

通常以欧姆（Ω）为单位来表示。

二级标题三：栅极电容（CGS、CGD）栅极电容由基极到源极和基极到漏极之间的电容组成。

CGS表示栅极与源极之间的电容，CGD表示栅极与漏极之间的电容。

栅极电容对于MOSFET的响应速度和频率特性有重要影响。

二级标题四：漏极源极电压（VDS）漏极源极电压是指MOSFET漏极和源极之间的电势差，通常以伏特（V）为单位。

VDS决定了MOSFET的工作状态，过高的VDS可能会导致器件损坏。

三级标题一：漏耗电流（IDD）的影响因素•材料属性：MOSFET的材料特性和工艺对IDD有直接影响。

•温度：温度升高会导致MOSFET的IDD增加，因此需要考虑散热问题以降低温度。

•设计结构：MOSFET的结构设计对IDD也有影响。

例如，缩短沟道长度可以减小IDD。

三级标题二：导通电阻（RDS(ON)）的影响因素•沟道长度和宽度：RDS(ON)与沟道的长度和宽度成反比。

通过调整沟道尺寸可以控制导通电阻。

•材料特性：MOSFET的材料特性也会对RDS(ON)产生影响。

更好的材料特性可以降低导通电阻。

三级标题三：栅极电容（CGS、CGD）的影响因素•栅极氧化层厚度：栅极电容与氧化层的厚度成正比。

通过调整氧化层的厚度可以改变栅极电容。

LDMOS技术

LDMOS技术LDMOS技术详解2＼随着半导体⾏业的迅猛发展,功率集成电路（PIC)不断在多个领域中使⽤,如电机控制、平板显动控制、电脑外设的驱动控制等，如图为⼀个台式电脑电源电路图，图中的ｍｏｓ管为功率器件。

随着移动通讯设备的发展，对与MOS功率管⼜提出了新的要求。

由于普通的MOS功率管，击穿电压低，为了满⾜射频电路的需要⼈们采⽤ＬＯＭＯＳ结构。

3＼LDMOS的结构图，在P型衬底上，先做Ｐ井和Ｎ型的漂移区，剩下的⼯艺与CMOS相同，其中栅的长度是两次扩散的结果，是的⾮常的短，故可以得到较⼤的电流，由于漂移区的引⼊，是的击穿电压也有所提⾼。

4、求LDMOS的阈值电压与MOS管⼀样的公式，这⾥我们才有⼀微安发测的，阈值电压为3.1V5、分析LDMOS的⼯作区，源电位为零，不同VGs下典型LDMOSFET的电流-电压特性(VDS代表漏源电压，IDS代表漏源电流)，共分为六个区域:1)截⽌区，在这个区VGs≤VGs(th),VDs从零开始变⼤，电流Io始终接近于零，直到达到击穿电压BVdss为⽌;2)线性区，⼜称⾮饱和区或欧姆区，VGs≥VGs(th)且Vxs道末端的电压)，在该区沟道未夹断或VGs≥ VGs(th)且Vxs3)饱和区，Vxs>VGs⼀VGs(th)且VGs>VGs(th)，沟道已夹断或沟道中电⼦已完全达到速度饱和，VDs增⼤，IDS变化很⼩，漏电流饱和;4)击穿区，VDs≥BVdss，外延层与漂移区形成的PN结发⽣雪崩击穿，电流急剧增⼤;5)源漏正向偏置区，这时源电位⾼于漏电位，与源相通P阱和漏区形成PN结正偏，电流随电压增加按指数规律急剧增加，表现为正偏⼆极管的I-V特性;6)准饱和区，VGs很⼤时, IDS本⾝很⼤，但随VGs的增⼤没有很明显的增加，即跨导很⼩6、LDMOS电容的特性表现出和MOS结构有着巨⼤的差异，并且现有建⽴的模型在交流条件下很不精确。

MOS的电容⾏为是与栅和漏的电压相关的。

MOS管参数详解和驱动电阻选择

MOS管参数详解和驱动电阻选择MOS管，即金属氧化物半导体场效应管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor），是一种常见的半导体器件。

其主要特性是输入电阻高、能量损耗小、开关速度快。

MOS管的参数包括输入电容（Ciss）、输出电容（Coss）、漏极-源极电容（Cds）等。

其中，输入电容是指当管子的漏极至源极之间的电压变化时，输入端的电流变化所引起的输入电流变化；输出电容是指当管子的漏极至源极之间的电压变化时，输出端的电流变化所引起的输出电流变化；漏极-源极电容是指当管子的漏极至源极之间的电压变化时，漏极和源极之间的电流变化所引起的漏极-源极电流变化。

驱动电阻的选择对MOS管的工作有很大的影响。

驱动电阻的作用是控制MOS管的输入端电流，从而控制其开关特性，使其在工作中能够达到预期的性能。

驱动电阻的选择需要考虑两个方面的因素：一是保证MOS管正常工作，二是最大程度地减小功耗。

首先，为了保证MOS管正常工作，驱动电阻的数值应该选取合适的范围。

通常情况下，驱动电阻的数值越小，MOS管的开关速度越快，但功耗也会相应增加。

而驱动电阻的数值越大，开关速度会相应减慢，但功耗会减小。

因此，需要根据具体的应用需求来选择合适的驱动电阻数值。

其次，为了最大程度地减小功耗，驱动电阻的数值应该尽量大，但不能超过MOS管的阈值电压（Vth）。

如果驱动电阻的数值过大，会使得MOS管无法完全关断，导致漏电流的增加，从而产生较大的功耗。

因此，需要根据MOS管的参数和具体的应用需求选择合适的驱动电阻数值。

另外，值得注意的是，驱动电阻的数值也会影响MOS管的功耗与响应速度的折中。

当驱动电阻较小时，虽然可以获得更快的响应速度，但同时也会增加MOS管的功耗；而当驱动电阻较大时，虽然可以减小功耗，但相应的响应速度也会减慢。

综上所述，MOS管的参数包括输入电容、输出电容和漏极-源极电容等，驱动电阻的选择需要考虑保证MOS管正常工作和最大程度地减小功耗两个方面的因素。

硅基射频ldmos器件结构设计与研究

摘要摘要射频LDMOS器件作为功率集成电路中的核心器件，近年来已经成为国内外众多器件研究者的研究热点，由于横向高压功率器件中击穿电压与比导通电阻之间的严重矛盾关系一直限制着RF LDMOS在高压大电流环境下的应用，同时，随着民用移动通信技术和军用雷达技术这些年的飞速发展，人们对无线信号的传输和传输质量的要求也在变高。

在移动通信基站和军用雷达中，射频功率放大器作为信号发射机中的关键组成部分，它直接决定了无线信号的收发质量和其传输的距离，而射频功率放大器的性能又与其核心部件——射频功率器件密切相关。

所以现在针对射频器件的研究方向主要集中在设计并制造出性能更加优越的射频功率器件，即让器件拥有更高的耐压、更高的工作频率以及较低的功耗，本论文就是基于射频LDMOS器件展开的研究，首先研究该器件的基本工作原理，然后利用仿真软件ISE-TCAD具体分析器件中的各部分参数对器件击穿特性、输出特性以及频率特性的影响，最后在上述工作的基础上对射频LDMOS器件结构进行优化，使其拥有更优越的性能。

首先，本文提出了具有部分阶梯埋层的RF LDMOS器件新结构，该结构将器件内部的SOI埋层做成阶梯状来调制器件的表面电场，优化阶梯的结构使器件的横向电场分布趋于均匀提高器件的击穿电压，同时利用阶梯状的SOI埋层来减小器件内部的源漏寄生电容，进一步提高了器件的截止频率和输出功率。

通过仿真软件ISE-TCAD 仿真分析得到，本文建立的表面电场分布模型与仿真结果基本吻合，新电场峰的获得从本质上解释了阶梯埋氧层对表面电场的调制效应。

该器件在保证其比导通电阻不会增加的情况下，充分利用了阶梯SOI层的电场调制效应，提高了器件的击穿电压，与同尺寸的普通PSOI RF LDMOS器件相比，击穿电压从100.1V提高到123.2V，提高了23.08%，同时由于阶梯埋氧层减小了器件的寄生电容，所以该器件的截止频率f T 与普通PSOI RF LDMOS相比也提高了18.09%。

LDMOS介绍

现状
目前，LDMOS已经发展到比较成熟的阶段，国外各大公司都有多种LDMOS产品面世，满足从 300MHz~3GHz各个频段，各种功率的需求。 Motorola公司生产多种LDMOS产品。MRF282、284、286系列产品，在2GHz下对三个器件分别输入0.5、2.4、4.75W的功率，各器件相应的峰值包络功率为10、30、60W。MRF1507是GSM基站用的 900MHz的LDMOS晶体管，是宽带通信和工业应用的一种低成本产品。MRF1507在520MHz下输出功率为5W，增益为10dB，效率为63%，在7.5v直流供电便携式FM(频率调制)装置中用作UHF、VHF功率放大器特别适合。目前，Motorola公司已经推出了针对GSM、EDGE、CDMA和W-CDMA基站放大器应用的第六代LDMOS产品。第六代射频LDMOS技术的热性能也达到了业界领先。例如，125W(P1dB) 器件的热阻达到了0.4℃/w。正在开发的第七代LDMOS产品使用经济高效的超模压塑料封装和金属陶瓷封装(采用飞思卡尔低热阻(Low Rth技术)来提高功率，降低成本。 Ericsson公司是生产LDMOS产品的主要厂商之一。相继研制出了工作于1.8-2.0GHz的增强型 LDMOS器件PTF10120和工作在2.1-2.17GHz的LDMOS器件PTF10134。PTFIO120型产品包含四个芯片并安装推挽结构，输入输出端口设有内匹配电路。在1.8-2.0GHz的频率范围内，具有120W的峰值包络功率，功率增益10.5dB。PTF10134是适用于PCS基站的金一金属化LDMOS晶体管。在2.110.5dB PTF10134 PCS LDMOS 2.12.17GHz的WCDMA中可提供100W的峰值包络功率，1dB压缩点的输出功率是110W。此外，Ericsson 公司推出了系列可以满足CDMA和WCDMA的线性和峰值功率需求的大功率LDMOS器件。它采用全金金属化和氮化硅钝化层，使用周期长，可靠性高。 Philips公司推出了1030-l090MHz频率范围内输出功率200W，增益14dB，效率大于40%的LDMOS 产品。Philips公司生产的BLF0810一180LDMos晶体管用于CDMA蜂窝电话基站。与其他同类产品相比，该技术使用更少数量的元件设计出封装尺寸更小、性能更高的晶体管。此外，这些晶体管采用双层金属化和金线间连接技术，使得其平均无故障时间(MTBF)提高8一10倍。飞利浦已发展到第五代LDMOS，生产的盯功率晶体管栅长只有0.4µm，四层金属镀膜，其推出的BLFSG22-100，增益达到17dB。与国外大的半导体厂商相比，国内LDMOS研究起步较晚，加上现有工艺条件不是很成熟，与国外差距较大，目前还处于探索研制阶段。仅有个别高校或研究机构针对LDMOS进行理论的研究和器件结构上的调整，很少有真正立足于实现产品化而进行研究的。对于微波功率应用的LDMOS，中国电子科技集团公司第十三研究所针对未来军事装备的需求进行了初步设计和研制，于2003年3月报道了采用 Mo栅工艺研制出的1GHz连续输出30W、增益11dB、漏极效率60%、IMD3为-30dB的LDMOS器件。 2005年5月报道了10Hz连续波输出60w、1oow的LDMOS器件,100W的LDMOS器件增益10.5dB，漏极效率57.6%。国内其他研究机构鲜有器件性能报道。

功率器件简要介绍

一功率半导体简介功率半导体器件种类很多，器件不同特性决定了它们不同的应用范围，常用半导体器件的特性如下三图所示。

目前来说，最常用的功率半导体器件为功率MOSFET和IGBT。

总的来说，MOSFET的输出功率小，工作频率高，但由于它导通电阻大的缘故，功耗也大。

但它的功耗随工作频率增加幅度变化很小，故MOSFET更适合于高频场合，主要应用于计算机、消费电子、网络通信、汽车电子、工业控制和电力设备领域。

IGBT的输出功率一般10KW~1000KW之间，低频时功耗小，但随着工作频率的增加，开关损耗急剧上升，使得它的工作频率不可能高于功率MOSFET，IGBT主要应用于通信、工业、医疗、家电、照明、交通、新能源、半导体生产设备、航空航天以及国防等领域。

图1.1 功率半导体器件的工作频率范围及其功率控制容量图1.2 功率半导体器件工作频率及电压范围图1.3 功率半导体器件工作频率及电流范围二不同结构的功率MOSFET特性介绍功率MOSFET的优点主要有驱动功率小、驱动电路简单、开关速度快、工作频率高，随着工艺的日渐成熟、制造成本越来越低，功率MOSFET应用范围越来越广泛。

我们下面主要介绍一些不同结构的MOSFET的特性。

VVMOSFET图2.1 VVMOS结构示意图VVMOS采用各向异性腐蚀在硅表面制作V 形槽，V形槽穿透P与N+连续扩散的表面，槽的角度由硅的晶体结构决定，而器件沟道长度取决于连续扩散的深度。

在这种结构中，表面沟道由V 形槽中的栅电压控制，电子从表面沟道出来后乡下流到漏区。

由于存在这样一个轻掺杂的漂移区且电流向下流动，可以提高耐压而并不消耗表面的面积。

这种结构提高了硅片的利用率，器件的频率特性得到很大的改善。

同时存在下列问题:1，V形槽面之下沟道中的电子迁移率降低；2，在V槽的顶端存在很强的电场，严重影响器件击穿电压的提高；3，器件导通电阻很大；4，V槽的腐蚀不易控制，栅氧暴露，易受离子玷污，造成阈值电压不稳定，可靠性下降。

MOS管参数表

Cds---漏-源电容Cdu---漏-衬底电容Cgd---栅-源电容Cgs---漏-源电容Ciss---栅短路共源输入电容Coss---栅短路共源输出电容Crss---栅短路共源反向传输电容D---占空比（占空系数，外电路参数）di/dt---电流上升率（外电路参数）dv/dt---电压上升率（外电路参数）ID---漏极电流（直流）IDM---漏极脉冲电流ID(on)---通态漏极电流IDQ---静态漏极电流（射频功率管）IDS---漏源电流IDSM---最大漏源电流IDSS---栅-源短路时，漏极电流IDS(sat)---沟道饱和电流（漏源饱和电流）IG---栅极电流（直流）IGF---正向栅电流IGR---反向栅电流IGDO---源极开路时，截止栅电流IGSO---漏极开路时，截止栅电流IGM---栅极脉冲电流IGP---栅极峰值电流IF---二极管正向电流IGSS---漏极短路时截止栅电流IDSS1---对管第一管漏源饱和电流IDSS2---对管第二管漏源饱和电流Iu---衬底电流Ipr---电流脉冲峰值（外电路参数）gfs---正向跨导Gp---功率增益Gps---共源极中和高频功率增益GpG---共栅极中和高频功率增益GPD---共漏极中和高频功率增益ggd---栅漏电导gds---漏源电导K---失调电压温度系数Ku---传输系数L---负载电感（外电路参数）LD---漏极电感Ls---源极电感rDS---漏源电阻rDS(on)---漏源通态电阻rDS(of)---漏源断态电阻rGD---栅漏电阻rGS---栅源电阻Rg---栅极外接电阻（外电路参数）RL---负载电阻（外电路参数）R(th)jc---结壳热阻R(th)ja---结环热阻PD---漏极耗散功率PDM---漏极最大允许耗散功率PIN--输入功率POUT---输出功率PPK---脉冲功率峰值（外电路参数）to(on)---开通延迟时间td(off)---关断延迟时间ti---上升时间ton---开通时间toff---关断时间tf---下降时间trr---反向恢复时间Tj---结温Tjm---最大允许结温Ta---环境温度Tc---管壳温度Tstg---贮成温度VDS---漏源电压（直流）VGS---栅源电压（直流）VGSF--正向栅源电压（直流）VGSR---反向栅源电压（直流）VDD---漏极（直流）电源电压（外电路参数）VGG---栅极（直流）电源电压（外电路参数）Vss---源极（直流）电源电压（外电路参数）VGS(th)---开启电压或阀电压V（BR）DSS---漏源击穿电压V（BR）GSS---漏源短路时栅源击穿电压VDS(on)---漏源通态电压VDS(sat)---漏源饱和电压VGD---栅漏电压（直流）Vsu---源衬底电压（直流）VDu---漏衬底电压（直流）VGu---栅衬底电压（直流）Zo---驱动源内阻η---漏极效率（射频功率管）Vn---噪声电压aID---漏极电流温度系数ards---漏源电阻温度系数。

mos管d极和s极并联电容

mos管d极和s极并联电容mos管是一种常见的场效应管，它由源极、栅极和漏极组成。

在电路中，mos管常常与电容器一起使用，形成并联电路。

本文将详细介绍mos管的d极和s极并联电容的相关知识。

让我们来了解一下mos管的结构和工作原理。

mos管是一种三极管，其栅极上有一层绝缘层，可以有效地控制电流的流动。

当栅极施加正向电压时，绝缘层下的电子会受到排斥，导致漏极和源极之间形成一个导电通道，电流可以通过。

而当栅极施加反向电压时，电子不会受到排斥，导致导电通道关闭，电流无法通过。

在电路中，mos管常常与电容器一起使用。

电容器是一种储存电荷的元件，具有存储和释放电能的特性。

当mos管的d极和s极与电容器并联时，电荷可以在两者之间自由流动。

这样，电容器就能够在电路中起到储存和释放电能的作用。

并联电容是指将两个电容器的正极相连，负极相连，并与电路中的其他元件并联连接。

在mos管的d极和s极并联电容中，电容器的正极分别与mos管的d极和s极相连，负极相连。

这样，当电压施加到mos管的d极和s极时，电容器会储存相应的电荷。

并联电容的作用是改变电路的频率响应特性。

在低频情况下，电容器可以储存大量的电荷，导致电路对低频信号有较好的响应。

而在高频情况下，电容器的储存能力有限，导致电路对高频信号的响应较弱。

因此，通过调整并联电容的数值，可以改变电路的截止频率，从而达到滤波的效果。

在mos管的d极和s极并联电容中，电容器的数值选择需要根据具体的电路要求来确定。

一般情况下，如果需要低截止频率，可以选择较大的电容器；如果需要高截止频率，可以选择较小的电容器。

此外，还需要考虑电容器的耐压能力和尺寸限制，以确保其在电路中的正常工作。

mos管的d极和s极并联电容是一种常见的电路连接方式，用于改变电路的频率响应特性。

通过调整并联电容的数值，可以实现对电路截止频率的控制，从而满足不同应用场景的需求。

这种并联电路在电子设备中应用广泛，例如音频放大器、滤波器等。