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射频功率LDMOS器件的研究

作　者: 王一鸣
导　师: 罗萍
学　校: 电子科技大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 射频功率LDMOS 槽形结构 PSOI(部分SOI) n埋层寄生电容
分类号: TN386.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 428次
引　用: 2次
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内容摘要

为了自主的研制和开发在雷达、通信和导航等应用领域需求的元器件,特别是大功率的固态功放器件,对射频功率LDMOS器件进行研制与开发就显得特别重要。射频功率LDMOS器件的性能优越体现在:低的寄生电容、好的线性度、高的RF增益。鉴于此,本文主要进行了如何提高射频功率LDMOS器件射频特性的研究。LDMOS器件的射频特性受本征输入和输出寄生电容的影响。同时,器件的寄生效应会降低特性参数,例如效率、增益、和截止频率等,并且造成输入输出匹配困难。依据四川省空管雷达全固态元器件开发项目要求,本文首先设计了一种常规的射频功率LDMOS器件,应用仿真软件MEDICI进行分析和优化设计。为了提高器件的性能,提出了一种新结构器件:n埋层PSOI结构射频功率LDMOS器件;一种改进的器件结构:射频功率LDMOS优化槽形漂移区结构。1.本文对射频功率LDMOS槽形漂移区的结构进行了优化设计。基于射频功率LDMOS的频率特性,提出了矩形、倒三角形和正三角形槽结构,对槽的位置、深度、宽度进行分析,在满足相同的耐压和导通电阻条件下,得出最优结构为正三角形槽结构,该结构可最大程度地减小寄生反馈电容,寄生反馈电容减小24%,LDMOS的截止频率提高15%。并结合Smith圆图,完成输入输出阻抗匹配设计,使射频功率放大器实现最大功率传输。2.合作提出了具有n埋层PSOI结构的射频功率LDMOS器件。射频功率LDMOS的寄生电容直接影响器件的输出特性。具有n埋层结构的PSOI射频LDMOS其I层下的耗尽层宽度增大,输出电容减小,漏至衬底的结电容比常规LDMOS和PSOI LDMOS分别降低39.1%和26.5%。通过Affirma RF Simulator分析LDMOS的输出特性,1dB压缩点处的输出功率以及功率增益比PSOI LDMOS分别提高62%和11.6%,附加功率效率从34.1%增加到37.3%。该结构器件的耐压比体硅LDMOS提高了14%。最后,在改进结构的基础上,优化设计了几种拓展结构:(1)部分SON射频功率LDMOS:通过MEDICI仿真,其漏至衬底的结电容比常规射频LDMOS功率器件降低了70.2%,击穿电压比常规射频LDMOS功率器件提高了33.8%;(2)具有n埋层部分SON射频功率LDMOS:其漏至衬底的结电容比常规射频LDMOS功率器件降低了75.9%,其击穿电压比常规射频LDMOS功率器件提高了33.8%;(3)具有三明治结构的部分SOI射频功率LDMOS:其漏至衬底的结电容比常规射频LDMOS功率器件降低了46.6%,击穿电压与常规射频LDMOS功率器件相同。本论文的主要工作是针对如何提高射频功率LDMOS器件射频特性进行研究,并优化设计了多种新型结构器件,提出了具体实施方式,为以后的实际加工制作,最终实现市场推广价值作了重要性起步工作。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-19
  1.1 射频LDMOS 器件的发展  10-13
  1.2 射频LDMOS 电容特性  13-15
  1.3 射频SOI LDMOS 功率器件  15-17
  1.4 本论文的工作  17-18
  1.5 论文的创新点  18
  1.6 论文章节安排  18-19
第二章射频功率LDMOS 器件结构与性能仿真  19-30
  2.1 器件结构  19-21
  2.2 器件电学特性  21-27
  2.3 高频等效模型  27-28
  2.4 小结  28-30
第三章射频功率LDMOS 槽形漂移区结构优化设计  30-44
  3.1 结构与分析  30-31
  3.2 结果与讨论  31-39
  3.3 匹配电路的设计  39-43
  3.4 小结  43-44
第四章 n 埋层PSOI 结构射频功率LDMOS 的输出特性  44-67
  4.1 器件结构  44-45
  4.2 输出特性  45-51
  4.3 几种拓展结构的优化设计  51-59
  4.4 具体实施方式  59-66
  4.5 小结  66-67
第五章结论  67-69
致谢  69-70
参考文献  70-73
攻读硕士期间取得的研究成果  73-74

射频功率LDMOS器件的研究

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