ESD增強(qiáng)型器件推動(dòng)超高頻放大器在汽車電子中的應(yīng)用
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仿真性能
利用DESSIS CAE仿真器可以獲取更多ESD的機(jī)制。過(guò)程仿真器DIOS作為基本射頻晶體管單元分析的第一步，可用在兩種配置下，即帶有或者不帶緩沖層。在ESD仿真中，要為物理模型設(shè)計(jì)一個(gè)HBM電路，且電容器的放電可以在時(shí)域內(nèi)計(jì)算出來(lái)。由于反向脈沖負(fù)載下的基極－集電極的性能很差，因而常用來(lái)做分析。
參考電容可以達(dá)到3000V并且最高電流密度可達(dá)到12.6 mA/μm2(圖2)。對(duì)于普通的晶體管，場(chǎng)的異常高區(qū)域通常在集電極襯底層邊緣處，然而可以利用緩沖區(qū)來(lái)有效的降低它，這是由于ESD電流中的自由電子的補(bǔ)償作用分布的更深更廣。而且在內(nèi)部基極連接處，很高的電流密度也會(huì)導(dǎo)致高能電場(chǎng)的產(chǎn)生。通過(guò)對(duì)很多案例分析發(fā)現(xiàn)，該處的硅已經(jīng)融化了。
圖3中的電流-電壓(I-V)曲線顯示了緩沖層的作用。曲線是在很多時(shí)間段上繪制的，利用箭頭合標(biāo)記來(lái)標(biāo)明時(shí)間的發(fā)展方向。雪崩效應(yīng)和電壓崩潰的并發(fā)造成了曲線前端的不穩(wěn)定，這是由自由空穴引起的但不影響ESD分析。帶有緩沖層的器件具有負(fù)斜率的I-V特性：如果雪崩效應(yīng)在一點(diǎn)變得強(qiáng)烈，該處的電壓會(huì)上升。如果電壓穩(wěn)定并均衡，就不會(huì)出現(xiàn)電流擁擠的現(xiàn)象。
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在分散的射頻晶體管的生產(chǎn)向英飛凌的新流程“自排列雙極性方法”的過(guò)渡中，有機(jī)會(huì)對(duì)BFP460做新的設(shè)計(jì)。在新流程中，發(fā)射極是利用對(duì)n極層的沉積來(lái)取代以前摻雜砷的方法。該方法嚴(yán)格控制生產(chǎn)過(guò)程的參數(shù)，并在參數(shù)的小范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)晶體管高容量運(yùn)行的控制。
例如平板射頻晶體管的直流電流增益(hFE)通常在一個(gè)很寬的范圍內(nèi)分布，但在BFP460的生產(chǎn)中，卻在很小的范圍內(nèi)(100到150之間)可控。
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盡管ESD增強(qiáng)的晶體管的適用范圍很廣(圖4)，但在超高頻的寬帶反饋的LNA(低噪聲放大器)中仍采用BFP460。這種特殊的LNA可在315和434MHz上增強(qiáng)RKE和TPMS的射頻芯片接收器的范圍和敏感度，它由九部分組成，其中包括BFP460晶體管。為了降低成本，用電阻和電容來(lái)替代貼片電感(感應(yīng)器)。其應(yīng)用板上帶有一種可選的低功耗極總帶通濾波器，中心頻率設(shè)為315MHz，并可重設(shè)為434MHz，可以用來(lái)降低通帶外被過(guò)濾掉的信號(hào)對(duì)RKE接收器的影響。應(yīng)用板支持LNA以及濾波器的自測(cè)試，或者二者同時(shí)測(cè)試。
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LNA可以無(wú)條件的穩(wěn)定，并在300到1000MHz上具有良好的回波損失、增益以及噪聲等有良好的性能。它可以工作在315、434或者900MHz的ISM帶寬之內(nèi)，且無(wú)需更改任何設(shè)置。感興趣的讀者可以通過(guò)與本文作者或者本雜志聯(lián)系以獲取LNA的物料清單。基于BFP460的應(yīng)用板可以從英飛凌獲得。
評(píng)論