LDMOS ( semiconductor de óxido de metal de difusión lateral ) [1] es un MOSFET (transistor de efecto de campo de semiconductor de óxido de metal) plano de doble difusión utilizado en amplificadores , incluidos amplificadores de potencia de microondas, amplificadores de potencia de RF y amplificadores de potencia de audio . Estos transistores a menudo se fabrican en capas epitaxiales de silicio p / p + . La fabricación de dispositivos LDMOS implica principalmente varios ciclos de implantación de iones y recocido subsiguientes. [1] Como ejemplo, la región de deriva de este MOSFET de potencia se fabrica utilizando hasta tres secuencias de implantación de iones para lograr el perfil de dopaje adecuado necesario para soportar campos eléctricos elevados.
El silicio basados en RF LDMOS ( radiofrecuencia LDMOS) es el amplificador de potencia de RF más utilizado en las redes móviles , [2] [3] [4] permite a la mayoría de la población mundial de voz celular y el tráfico de datos . [5] Los dispositivos LDMOS se utilizan ampliamente en amplificadores de potencia de RF para estaciones base, ya que el requisito es una potencia de salida alta con un drenaje correspondiente al voltaje de ruptura de la fuente, generalmente por encima de 60 voltios . [6] En comparación con otros dispositivos como los FET de GaAs , muestran una frecuencia de ganancia de potencia máxima más baja.
Los fabricantes de dispositivos LDMOS y fundiciones que ofrecen tecnologías LDMOS incluyen TSMC , LFoundry , Tower Semiconductor , GLOBALFOUNDRIES , Vanguard International Semiconductor Corporation , STMicroelectronics , Infineon Technologies , RFMD , NXP Semiconductors (incluido el antiguo Freescale Semiconductor ), SMIC , MK Semiconductors, Polyfetonductors y Ampleon .
Historia
DMOS (MOSFET de doble difusión) se informó en la década de 1960. [7] DMOS es un MOSFET elaborado mediante un proceso de doble difusión . El MOSFET de difusión doble lateral (LDMOS) fue informado en 1969 por Tarui et al del Laboratorio Electrotécnico (ETL). [8] [9]
Hitachi fue el único fabricante de LDMOS entre 1977 y 1983, tiempo durante el cual LDMOS se utilizó en amplificadores de potencia de audio de fabricantes como HH Electronics (serie V) y Ashly Audio , y se utilizaron para música, alta fidelidad (hi-fi). equipos y sistemas de megafonía . [10]
RF LDMOS
LDMOS para aplicaciones de RF fue introducido a principios de la década de 1970 por Cauge et al. [11] [12] [13] A principios de la década de 1990, RF LDMOS (LDMOS de radiofrecuencia ) eventualmente desplazó a los transistores bipolares de RF como amplificadores de potencia de RF para la infraestructura de red celular porque RF LDMOS proporcionó una linealidad, eficiencia y ganancia superiores junto con costos más bajos. [14] [4] Con la introducción de la red móvil digital 2G , LDMOS se convirtió en la tecnología de amplificación de potencia de RF más utilizada en las redes móviles 2G y luego 3G . [2] A fines de la década de 1990, el RF LDMOS se había convertido en el amplificador de potencia de RF dominante en mercados como estaciones base celulares , radiodifusión , radares y aplicaciones de banda industrial, científica y médica . [15] LDMOS ha habilitado desde entonces la mayor parte del tráfico de datos y voz celular del mundo . [5]
A mediados de la década de 2000, los amplificadores de potencia de RF basados en dispositivos LDMOS individuales tenían una eficiencia relativamente baja cuando se usaban en redes 3G y 4G ( LTE ), debido a la mayor potencia de pico a promedio de los esquemas de modulación y las técnicas de acceso CDMA y OFDMA. utilizado en estos sistemas de comunicación. En 2006, la eficiencia de los amplificadores de potencia LDMOS se incrementó utilizando técnicas típicas de mejora de la eficiencia, como las topologías Doherty o el seguimiento de envolvente . [dieciséis]
A partir de 2011[actualizar], RF LDMOS es la tecnología de dispositivo dominante utilizada en aplicaciones de amplificadores de potencia de RF de alta potencia para frecuencias que van desde 1 MHz hasta más de 3,5 GHz , y es la tecnología de dispositivo de potencia de RF dominante para la infraestructura celular. [14] A partir de 2012 [actualizar], RF LDMOS es la tecnología líder para una amplia gama de aplicaciones de potencia de RF. [4] A partir de 2018[actualizar], LDMOS es el estándar de facto para amplificadores de potencia en redes móviles como 4G y 5G . [3] [5]
Aplicaciones
Las aplicaciones comunes de la tecnología LDMOS incluyen las siguientes.
- Amplificadores : amplificadores de potencia de RF , [2] [3] amplificadores de potencia de audio , [10] clase AB [4]
- Tecnología de audio : altavoces , equipos de alta fidelidad (hi-fi), sistemas de anuncios públicos (PA) [10]
- Dispositivos móviles : teléfonos móviles [3]
- Redes móviles : estaciones base y amplificadores de RF [3]
- Aplicaciones de pulso [4]
- Radio-frecuencia (RF) tecnología - ingeniería de RF (ingeniería RF), amplificadores de potencia de RF [2] [3]
- Wireless Technology - redes inalámbricas y redes digitales [2] [3]
RF LDMOS
Las aplicaciones comunes de la tecnología RF LDMOS incluyen las siguientes.
- Tecnología aeroespacial y de defensa [5] : aplicaciones militares [17]
- Vigilancia dependiente automática - difusión (ADS – B) [18]
- Guerra electrónica [19] [20] - Comunicaciones , guerra de información , sistemas de comunicación multibanda [20]
- La tecnología militar - las comunicaciones militares [21]
- Alarma y seguridad : alarma de seguridad [22]
- Aviónica [23] [18] - Transpondedores ADS-B , transpondedores de identificación de amigo o enemigo (IFF), radar de vigilancia secundario (SSR), equipo de medición de distancia (DME), modo de localización de borde en modo S (ELM), enlace de datos tácticos ( TDL), [18] banda aérea [24]
- Electrónica de consumo [22]
- Registro de datos [25]
- Supervisión del estado del equipo (CM) [25]
- Detección de incendios [25]
- Detección de gas : detector de monóxido de carbono (detector de CO), detección de metano [25]
- Aplicaciones de banda industrial, científica y médica ( banda ISM) [23] [4] - aceleradores de partículas , [26] [27] soldadura , [27] aplicaciones de onda continua (CW), aplicaciones lineales , [28] aplicaciones de pulsos [18] [17] [28]
- Tecnología industrial [22]
- Tecnología médica [26] - Imágenes por resonancia magnética (IRM) [26] [29]
- Laser Technology - controladores de láser, [26] láser de dióxido de carbono (CO 2 láser) [29]
- Radio tecnología - la radio comercial , la seguridad pública de radio, radio marina , [21] radioaficionados , [29] radio portátil , [25] de banda ancha , [30] de banda estrecha [31]
- Tecnología de ondas milimétricas (mmW) [32]
- Radio móvil [23] [33] - radio móvil profesional , radio de transistores de mano, radio analógica, radio digital , [33] radio móvil digital (DMR), [34] sistema de radio móvil terrestre (LMRS), [24] radio móvil privada (PMR), [25] Radio terrestre troncalizada (TETRA) [33] [27]
- Tecnología de radar [23] [4] - Banda L , [19] [17] Banda S [19] [31]
- Radio-frecuencia (RF) - identificación por radiofrecuencia (RFID) [21] RF plasma generador [26]
- Tecnología de energía de RF [35] [5] [36] - iluminación , tecnología médica , secado , electrónica de automoción [36]
- Calefacción : calefacción eléctrica , [29] calefacción por RF , [26] [5] calefacción por microondas [36]
- Aparatos de cocina - aparatos inteligentes , [5] encimera de electrodomésticos, aparatos de cocción , [37] RF cocinar , [35] [26] [5] microondas cocinar , [4] RF descongelación , [26] [5] [37] alimentos congelados descongeladores, congeladores , refrigeradores , hornos [37]
- Iluminación inteligente: iluminación de RF e interruptor de luz inalámbrico [4]
- Telecomunicaciones [23]
- Banda ancha [22] - banda ancha móvil [33]
- Radiodifusión : radiodifusión de frecuencia ultra alta (UHF), [22] radiodifusión de FM [26] [4] [29]
- Redes celulares [14] [5] - 2G , 3G , [2] Telecomunicaciones móviles internacionales-2000 (IMT), [30] Evolución a largo plazo (LTE), [38] 4G , [3] [5] 5G , [ 3] [5] [38] Nueva radio 5G (5G NR) [39] [40]
- Comunicación de alta frecuencia (HF): muy alta frecuencia (VHF), [26] [4] ultra alta frecuencia (UHF) [21] [4]
- Tráfico celular de voz y datos [5]
- Televisión (TV) [26] - VHF TV, [29] UHF TV , TV digital (DTV), equipo transmisor de TV [22]
- Comunicaciones móviles y de banda ancha [21] - estaciones base , [21] [4] [27] estación de radiobaliza indicadora de posición de emergencia (EPIRB), boyas de sonar , lectura automática de contadores (AMR) [21]
- Tecnología inalámbrica : comunicaciones móviles , comunicaciones por satélite , [23] módems de datos inalámbricos , [21] WiMAX [4]
- Aplicaciones de relación de onda estacionaria de voltaje (VSWR) [41] [29] - grabado con plasma y sincrotrones [29]
Ver también
- Amplificador FET
- Dispositivo semiconductor de potencia
- CMOS RF
Referencias
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enlaces externos
- Enciclopedia de microondas en LDMOS
- Proceso BCD que incluye LDMOS personalizable