射頻功率LDMOS器件的研究.pdf

1、為了自主的研制和開發(fā)在雷達(dá)、通信和導(dǎo)航等應(yīng)用領(lǐng)域需求的元器件，特別是大功率的固態(tài)功放器件，對射頻功率LDMOS器件進(jìn)行研制與開發(fā)就顯得特別重要。射頻功率LDMOS器件的性能優(yōu)越體現(xiàn)在：低的寄生電容、好的線性度、高的RF增益。鑒于此，本文主要進(jìn)行了如何提高射頻功率LDMOS器件射頻特性的研究。
　　LDMOS器件的射頻特性受本征輸入和輸出寄生電容的影響。同時，器件的寄生效應(yīng)會降低特性參數(shù)，例如效率、增益、和截止頻率等，并且造成輸入輸

2、出匹配困難。依據(jù)四川省空管雷達(dá)全固態(tài)元器件開發(fā)項目要求，本文首先設(shè)計了一種常規(guī)的射頻功率LDMOS器件，應(yīng)用仿真軟件MEDICI進(jìn)行分析和優(yōu)化設(shè)計。為了提高器件的性能，提出了一種新結(jié)構(gòu)器件：n埋層PSOI結(jié)構(gòu)射頻功率LDMOS器件；一種改進(jìn)的器件結(jié)構(gòu)：射頻功率LDMOS優(yōu)化槽形漂移區(qū)結(jié)構(gòu)。
　　1.本文對射頻功率LDMOS槽形漂移區(qū)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。基于射頻功率LDMOS的頻率特性，提出了矩形、倒三角形和正三角形槽結(jié)構(gòu)，對槽的

3、位置、深度、寬度進(jìn)行分析，在滿足相同的耐壓和導(dǎo)通電阻條件下，得出最優(yōu)結(jié)構(gòu)為正三角形槽結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可最大程度地減小寄生反饋電容，寄生反饋電容減小24％，LDMOS的截止頻率提高15％。并結(jié)合Smith圓圖，完成輸入輸出阻抗匹配設(shè)計，使射頻功率放大器實現(xiàn)最大功率傳輸。
　　2.合作提出了具有n埋層 PSOI結(jié)構(gòu)的射頻功率 LDMOS器件。射頻功率LDMOS的寄生電容直接影響器件的輸出特性。具有n埋層結(jié)構(gòu)的PSOI射頻LDMOS其 I層

4、下的耗盡層寬度增大，輸出電容減小，漏至襯底的結(jié)電容比常規(guī)LDMOS和PSOI LDMOS分別降低39.1％和26.5％。通過Affirma RF Simulator分析LDMOS的輸出特性，1dB壓縮點處的輸出功率以及功率增益比PSOI LDMOS分別提高62％和11.6％，附加功率效率從34.1％增加到37.3％。該結(jié)構(gòu)器件的耐壓比體硅LDMOS提高了14％。
　　最后，在改進(jìn)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，優(yōu)化設(shè)計了幾種拓展結(jié)構(gòu)：（1）部分SO

5、N射頻功率LDMOS：通過MEDICI仿真，其漏至襯底的結(jié)電容比常規(guī)射頻LDMOS功率器件降低了70.2％，擊穿電壓比常規(guī)射頻 LDMOS功率器件提高了33.8％；（2）具有n埋層部分SON射頻功率LDMOS：其漏至襯底的結(jié)電容比常規(guī)射頻LDMOS功率器件降低了75.9％，其擊穿電壓比常規(guī)射頻LDMOS功率器件提高了33.8％；（3）具有三明治結(jié)構(gòu)的部分SOI射頻功率LDMOS：其漏至襯底的結(jié)電容比常規(guī)射頻LDMOS功率器件降低了46.