ldmos工作原理是什么_ldmos与vdmos区别

ldmos工作原理是什么

ldmos（Laterally Diffused Metal-Oxide-Semiconductor）是一种横向扩散功率MOSFET，专为射频与高压功率放大而设计。 **核心思路**：在硅表面横向形成沟道，利用轻掺杂漂移区承受高电压，同时保持低导通电阻。 自问自答：为什么ldmos能同时兼顾高耐压与低R_on？ 答案：漂移区长度决定耐压，掺杂浓度与长度优化后，横向电场分布均匀，避免局部击穿，从而降低比导通电阻。

内部结构拆解

- **P型衬底**：提供机械支撑与隔离。 - **N型外延层**：形成漂移区，厚度与掺杂决定BV_dss。 - **P-body区**：沟道所在，通过双扩散工艺精确控制沟道长度。 - **源极/漏极**：源极与P-body短接，抑制寄生BJT；漏极位于漂移区末端。 - **场板（Field Plate）**：多晶硅或金属延伸，降低表面电场尖峰。

工作过程分步

1. **截止状态**：栅压低于阈值，沟道未形成，漏源间仅漂移区耗尽层承受电压。 2. **线性区**：栅压升高，电子在P-body表面形成沟道，电流横向流动。 3. **饱和区**：漏压升高，漂移区电场增大，载流子速度饱和，电流趋于稳定。 4. **击穿前**：场板与漂移区共同分担电压，避免热击穿。 ---

ldmos与vdmos区别

vdmos（Vertical Double-diffused MOSFET）采用纵向电流路径，常见于开关电源。二者差异体现在结构、性能与应用三大维度。

结构差异

- **电流方向**：ldmos横向，vdmos纵向。 - **漂移区位置**：ldmos位于表面，vdmos位于外延层内部。 - **单元密度**：vdmos可并联更多元胞，导通面积更大。

电性对比

| 参数 | ldmos | vdmos | 备注 | |---|---|---|---| | **R_on·A** | 较高 | 较低 | 纵向路径缩短漂移区长度 | | **BV_dss** | 20–200 V | 30–1000 V | vdmos更易做高压 | | **寄生电容** | C_gd小 | C_gs大 | 影响开关速度 | | **热阻** | 依赖封装 | 衬底直接散热 | vdmos散热更优 |

应用场景

- **ldmos**： - 射频功放：基站、广播发射机，频率可达3.8 GHz。 - 高压线性：汽车电子喷油驱动。 - **vdmos**： - 开关电源：服务器DC-DC，追求低R_on。 - 电机驱动：逆变器模块，耐压600 V以上。 自问自答：为什么基站功放偏爱ldmos而非vdmos？ 答案：横向结构带来低反馈电容，增益带宽积高；同时漂移区可针对射频优化，减少寄生电感。 ---

选型实战：何时用ldmos，何时用vdmos

1. **频率>500 MHz** → 选ldmos，纵向器件寄生电感过大。 2. **功率>1 kW且频率<100 kHz** → 选vdmos，并联元胞降低损耗。 3. **需要高线性度** → ldmos漂移区可微调，互调失真低。 4. **成本敏感** → vdmos晶圆工艺成熟，单价低。 ---

未来演进：ldmos+GaN hybrid方案

- **驱动级**：ldmos提供高增益。 - **末级**：GaN HEMT输出大功率。 - **优势**：兼容现有ldmos偏置电路，逐步升级效率。 自问自答：ldmos会被GaN完全取代吗？ 答案：在Sub-6 GHz基站，ldmos仍具性价比；毫米波与超高效率场景GaN占优，二者长期共存。