[发明专利]面向物联网的具有自供电功能的LDMOS管放大器

说明书

本发明提供一种面向物联网的具有自供电功能的LDMOS管放大器，包括具有热电转换功能的LDMOS放大管、电阻、电容、稳压电路和大电容充电电池。在传统的LDMOS放大管上生长二氧化硅层，在LDMOS放大管的源漏栅上各制作12个由金属Al型热电臂和多晶硅N型热电臂组成的热电偶，用金属连线将其串联，留下两个电极作为塞贝克电压输出极“+”极和“‑”极。信号通过隔直电容C1输入到LDMOS放大器的栅极，电阻R1和R2构成偏置，LDMOS放大器的源极通过R3接地，放大后的信号通过LDMOS放大器的漏极输出；将塞贝克电压的“‑”电极接地，“+”电极接稳压电路和大电容。根据Seebeck效应，LDMOS放大器将自身工作时产生的废热回收转换成电能，进行电能存储和自供电，增强散热性能的同时延长使用寿命。

技术领域

本发明涉及微电子机械系统(MEMS)的技术领域，具体涉及一种面向物联网的具有自供电功能的LDMOS管放大器。LDMOS表示横向扩散金属氧化物半导体。

背景技术

随着物联网通信和军事等领域的新技术的发展，以及人们对于低成本的追求，功率放大器向着更高的输出功率、效率和可靠性的方向发展，这也要求人们不断降低因为热控制而花费的成本。相对地，如果热损耗能够被利用，将大大改善功率放大器的功耗、效率和可靠性等问题。

温差发电器的基本结构单元是热电偶，这种热电偶由N型半导体与P型半导体(或金属)串联形成。由于塞贝克效应，P型半导体冷端有电子积累，成为发电器的负极；而N型半导体冷端有空穴累积，成为发电器的正极。只要有温差存在，温差发电器就能将热能转换成电能，所产生的电能虽然比较小，但是已经满足了物联网射频收发组件中的低功耗设备所需的电力需求。

本发明即是基于SOI技术和MEMS表面微机械加工工艺设计了一种具有自供电功能的LDMOS管放大器，实现了能量收集以自供电，这是一种应用在物联网通讯中的LDMOS管放大器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种面向物联网的具有自供电功能的LDMOS管放大器，具有热电转换功能的LDMOS放大器根据Seebeck效应，实现热能到电能的转换，产生塞贝克电压，输出到稳压电路和大电容，进行能量存储，输出稳定的直流电压，为放大器提供电能，实现了自供电和绿色能源的可持续。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种面向物联网的具有自供电功能的LDMOS管放大器，包括：具有热电转换功能的LDMOS放大管、电阻、电容、稳压电路和大电容充电电池；信号通过隔直电容C1输入到LDMOS放大管的栅极，电阻R1和电阻R2分别为栅极的上下偏置，LDMOS放大管的源极通过电阻R3接地，LDMOS放大管的漏极通过电阻R4接到VDD，放大后的信号通过LDMOS放大管的漏极输出，LDMOS放大管的漏极通过隔直电容C2接负载电阻R5，稳压电路和大电容充电电池接VDD；所述LDMOS放大管以SOI为衬底，衬底上设有P阱、N-漂移区、源区、漏区、源区电极、漏区电极、栅氧化层；所述源区电极、漏区电极、栅氧化层的四周分别设有绝缘层；所述栅源漏区的绝缘层上分别设有若干个热电偶；所述热电偶包括金属Al型热电臂和多晶硅N型热电臂，并用金属连线Al将上述热电臂串联，形成热电偶；所述栅源漏区的热电偶之间通过金属连线Al串联，栅源漏区分别留出2个热电偶电极；用金属连线Al将栅源漏区的热电偶电极串联，留下两个热电偶电极作为塞贝克电压的输出极“+”极和“-”极，“+”极接稳压电路和大电容充电电池，“-”极接地。

进一步的，所述栅氧化层、源区电极、漏区电极的左右各摆放4个热电偶，上下各摆放2个热电偶。

进一步的，针对LDMOS放大管正常工作时的温度的分布不同，根据Seebeck效应实现热电转换，收集废热，有利于散热，从而提高了可靠性，延长了其使用寿命。

进一步的，输出的塞贝克压差连接到稳压电路和大电容充电电池，可以进行电能存储，通过检测存储电能的大小，从而检测耗散功率的大小。