射频LDMOS功率晶体管的特性研究

摘要

随着移动通信技术的快速发展，射频功率器件的需求日益剧增。这对射频功率器件的性能也提出更高的要求。为了实现应用在移动通讯基站和雷达等领域的射频功率器件国产化，本论文将对硅基射频 LDMOS(Lateral Double Diffused Metal Oxide Semiconductor)功率器件展开研究。
　　本文主要研究S波段射频LDMOS功率场效应晶体管的特性，目的是设计一款工作电压32V，工作频率2.9GHz，功率密度大于0.7W/mm，增益大于10dB的射频LDMOS晶体管。首先，本文采用的器件结构：采用钨sinker结构将器件源极引入到P型重掺杂衬底；利用单层法拉第罩结构，优化漂移区电场并降低栅漏寄生电容。然后根据设计指标，利用器件模拟软件Silvaco仿真器件特性并确定结构参数。为了降低器件的寄生参数和提高击穿电压，本文介绍一些改进结构。本次流片元胞结构参数：栅宽70μm双指栅结构，漂移区长度2.8μm，法拉第罩0.8μm。流片测试结果表明：阈值电压2.1V，击穿电压71V，功率0.8W/mm，截止频率10.2GHz，最高振荡频率28.7GHz。
　　由于射频电路设计者采用器件模型进行仿真设计工作，论文最后部分进行S波段射频LDMOS器件建模。小信号模型在传统场效应晶体管模型的基础上增加了栅极和漏极引线寄生电容，小信号模型的仿真结果与测试结果拟合较好。然后，基于Angelov模型对大信号非线性源漏电流Ids和非线性电容Cgs与Cgd进行模型拟合。

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第一章 绪 论

1.1 射频LDMOS的发展历程与应用

1.2 射频LDMOS器件的研究意义

1.3 本论文主要工作

第二章 射频LDMOS晶体管特性与结构设计

2.1 射频LDMOS晶体管基础

2.2 射频LDMOS基本特性

2.3 工艺制备流程

2.4 器件结构仿真设计

2.5 改进的RF LDMOS结构

2.6 本章小结

第三章 射频LDMOS晶体管特性测试

3.1 元胞基本特性测试

3.2 Loadpull测试

3.3 TLP测试

3.4 封装测试

3.5 本章小结

第四章 射频LDMOS晶体管建模

4.1 场效应晶体管模型及其应用

4.2 小信号模型

4.3 大信号模型探讨

4.4 本章小结

第五章 结 论

致谢

参考文献

攻读硕士期间取得的研究成果