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研究生： 呂國培
Kuo-Pei Lu
論文名稱： LDMOS功率電晶體元件設計、特性分析及其模型之建立
指導教授： 詹益仁
Yi-Jen Chan
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 資訊電機學院 - 電機工程學系
Department of Electrical Engineering
畢業學年度： 89
語文別： 中文
論文頁數： 75
中文關鍵詞： 高頻模型 、高壓元件
外文關鍵詞： LDMOS, MODEL
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    • 而在建立等效模型方面使用HP ADS軟體，萃取出元件參數與對基板的寄生參數；並且使用Level 3模型建立了LDMOS的大訊號模型，不論在直流方面的電流電壓特性，或是高頻S-參數與功率參數的模擬，皆可獲得與量測值接近的特性。
    本論文亦針對封裝對於元件所產生的影響，建立一等效模型，利用串聯電感及寄生電阻與電容，模擬封裝對於元件在高頻響應的影響。由本論文設計的LDMOS經由以上的量測與特性分析並建立等效模型，得到LDMOS是適合做高頻以及高壓的元件，可以應用在基地台的功率放大器，或是作為大功率的功率元件，未來的應用範圍相當的寬廣。

    目 錄 第一章 緒論 §1.1 簡介………………......………………………………..1 §1.2 研究目的與動機……………………..………………..2 §1.3 論文綱要……………………….….…………………..3 第二章 LDMOS電晶體元件結構與特性模擬 §2.1 簡介...………….…………………...………………….4 §2.2 LDMOS的基本結構與操作原理……………...…..…4 §2.2.1 LDMOS的基本結構..……………….………..…………5 §2.2.2 LDMOS的操作原理..……………..………………….…6 §2.3 LDMOS直流特性模擬………………………...……...7 §2.4 結語………………………………………………...…12 第三章 LDMOS製程流程與佈局考量 §3.1 簡介……………………………………….………..…...……13 §3.2 製程流程………………..……………………...……………13 §3.3 佈局考量…………………………………..………...………21 §3.4 佈局條件變化……………………...………………….……22 §3.5 結語…………………………………………….……….....…23 第四章 LDMOS電晶體直流與高頻功率分析 §4.1 簡介…...………….………………...…………………...……25 §4.2 LDMOS直流分析…………………….…………...………25 §4.2.1 元件結構與量測條件…………………………………..25 §4.2.2 分析佈局條件對於元件直流特性的影響……………..27 §4.2.3 直流分析結語…..………………………..……………..36 §4.3 LDMOS 高頻功率特性分析……………...………….…36 §4.3.1 S-參數量測分析…..…...……………………………….36 §4.3.2 功率量測分析…..………………………………………43 §4.3.3 高頻特性分析結語..…………………………………....48 §4.3 結語…………...…………………………………...………....48 第五章 LDMOS電晶體小訊號模型與電感模型 之建立 §5.1 簡介...………...………...……………….……………………50 §5.2 Pad 效應的扣除……..………………..…………………...50 §5.3 LDMOS模型參數萃取………………….………..…...….52 §5.4 LDMOS小訊號模型建立………….…….……………....56 §5.5 電感模型之建立……………..……..…………………...…59 §5.5.1 電感佈局方式與結構參數……………..……...……….59 §5.5.2 電感量測結果…………………………..………….…...60 §5.5.3 電感模型之建立…………………………………….….61 §5.5.4 電感模型討論…………………………………………..63 §5.6 結語……………………………….……...……………….….64 第六章 LDMOS電晶體大訊號模型與 封裝電晶體分析 §6.1 簡介…………………………………...………………...……65 §6.2 模型介紹…………………………………………………….65 §6.3 LDMOS大訊號模型之建立…………..……………...….67 §6.4 封裝電晶體設分析………………………..………..…...…71 §6.5 結語……………………………………....………...…...……73 第七章 結論…………………..………………….....……………..75 參考文獻………………………………………………………76

    [1]Allan Woods, Warren Brakensiek, Chris Dragon and Wayne Burger,；”120 Watt, 2 GHz, Si LDMOS RF Power Transistor for PCS Base Station Applications” IEEE MTT-S Digest 1998,pp.707-710.
    [2]Camilleri, N et al；”Silicon MOSFETs, The Microwave Device Technology for the 90’s”；MTT-S International Microwave Symposium Digest 1993, pp.545-548.
    [3]Wood A,Dragon A. & Burger, W.；”High Performance Silicon LDMOS Technology for 2 GHz RF Power Amplifier Applications,” IEDM Tech. Digest 1996, pp.87-90.
    [4] Gorden Ma, Wayne Burger, Xiaowei Ren,；”High Efficiency Submicron Gate LDMOS Power FET for Low Voltage Wireless Communications,” MTT-S Digest 1997, pp.1603-1606.
    [5]P. Perugupalli, M. Trivedi, K. Shenai, K. Leong,；”Modeling and Characterization of 80V LDMOSFET for RF Communications,” IEEE BCTM 1997, pp.92-95.
    [6]Gorden Ma, Wayne Burger, Chris Dragon,；”High Efficiency LDMOS Power FET for Low Voltage Wireless Communications,” IEDM 1996.
    [7]呂學士,”微波通訊半導體電路,” 全華科技圖書
    [8]Gillesdambrine, et al；”A New Method for Determining the FET Small-Signal Equivalent Circuit” IEEE Trans. On Theory and Techniques 1998, pp.1151-1159.
    [9]吳漢豪,”微波電路高品質電感及主、被動濾波器之研製,” 碩士論文, 國立中央大學, 1998.

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