Amplificatore a LDMOS – Parte 1

Come avrete notato da un po’ di tempo non pubblico articoli sul blog, questo è dovuto al fatto che sto seguendo un progetto importante per una startup riguardante un amplificatore ad LDMOS per le gamme radiomatoriali, il progetto non è ancora completo ma sono arrivato ad un punto in cui mi sento di riportarvi un po’ di osservazioni ed esperienze fatte in modo che possano essere utili ad altri.

Cosa è un LDMOS?

LDMOS (acronimo di Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductor) è un tipo di transistor ad alta potenza utilizzato principalmente in applicazioni legate al mondo RF.

I transistor LDMOS sono costruiti su un substrato di silicio e sono simili ai transistor MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), ma con una differenza chiave nella struttura del canale di conduzione. Nel caso dei transistor LDMOS, il canale è laterale e diffuso orizzontalmente sotto il gate, piuttosto che essere verticalmente allineato al substrato come nei MOSFET.

Questa architettura consente ai transistor LDMOS di avere una resistenza inferiore, una maggiore capacità di dissipazione del calore e una maggiore densità di corrente rispetto ai MOSFET tradizionali, rendendoli ideali per applicazioni di amplificazione RF ad alta potenza, come nelle celle telefoniche, nelle comunicazioni satellitari e negli impianti di trasmissione televisiva.

Perchè usare un LDMOS invece di un MOSFET?

Il principale vantaggio nell’utilizzo di un LDMOS rispetto a un MOSFET tradizionale è la capacità di gestire potenze molto più elevate. Questo è dovuto alla struttura del canale di conduzione laterale diffuso nel LDMOS, che consente una maggiore densità di corrente rispetto al MOSFET. In altre parole, il LDMOS può gestire un flusso di corrente maggiore rispetto al MOSFET, senza essere danneggiato o surriscaldato.

Il LDMOS è anche in grado di dissipare meglio il calore rispetto al MOSFET, il che lo rende adatto per applicazioni che richiedono una maggiore potenza. Questo è importante perché l’aumento della potenza attraverso un MOSFET può causare un aumento della temperatura, che può portare alla rottura del dispositivo.

Inoltre, i transistor LDMOS possono operare in modalità di commutazione rapida, il che li rende adatti per applicazioni che richiedono una velocità di commutazione elevata, come ad esempio i circuiti di alimentazione switching.

In sintesi, il LDMOS è una scelta migliore rispetto al MOSFET per applicazioni ad alta potenza, in cui la dissipazione del calore e la densità di corrente sono critici.

Perchè si adattano facilmente ad un amplificatore HF?

In generale, i transistor LDMOS sono caratterizzati da una banda passante piuttosto limitata rispetto ad altri tipi di transistor ad alta frequenza come i transistor bipolari o i transistor ad effetto di campo ad alta mobilità elettronica (HEMT).

Tuttavia, ci sono alcune varianti di LDMOS che sono state progettate appositamente per amplificatori a larga banda. Queste varianti includono il LDMOS a banda larga (WBL) e il LDMOS a banda ultra-larga (ULB). Il LDMOS WBL è stato sviluppato per amplificare segnali ad alta frequenza, come quelli utilizzati nelle applicazioni Wi-Fi, mentre il LDMOS ULB è stato progettato per applicazioni che richiedono una maggiore larghezza di banda, come quelle utilizzate nei sistemi di comunicazione a microonde.

In generale, la banda passante del LDMOS può essere migliorata attraverso l’ottimizzazione del processo di fabbricazione e la progettazione del dispositivo. Tuttavia, sebbene i transistor LDMOS siano ampiamente utilizzati in applicazioni RF ad alta potenza, la loro larghezza di banda rimane limitata rispetto ad altri dispositivi ad alta frequenza.