[发明专利]面向物联网的具有自供电功能的LDMOS功率放大器

说明书

本发明提供的一种面向物联网的具有自供电功能的LDMOS功率放大器，包括面向物联网的具有热电转换功能的LDMOS功率管、电阻、电容、稳压电路和大电容。信号通过隔直电容C1输入到LDMOS功率管的栅极，电阻R1和R2构成偏置，LDMOS功率管的源极通过R3接地，放大后的信号通过LDMOS功率管的漏极输出。LDMOS功率管包括若干个LDMOS单管，每个LDMOS单管上有一层二氧化硅绝缘层，在绝缘层上围绕LDMOS源漏栅各制作12个热电偶，用金属连线将其串联，留下两个热电偶电极作为塞贝克电压输出极“+”极和“‑”极。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，将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了使用寿命。

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功率放大器。LDMOS表示横向扩散金属氧化物半导体。

背景技术

随着物联网通信等信息产业的快速发展，对于射频放大器的需求越来越大，而射频收发组件在工作时会产生大量热损耗，尤其是功率放大器部分产生的能耗占到总能耗的60％左右。

目前，绝大多数的电子设备都采用电池供电，其中，锂电池的重量能量密度和体积能量密度都很大，成为了最为广泛使用的电源。然而，锂电池的存储能量十分有限，寿命也是有限的，使用锂电池供电不可避免的需要更换电池，因此需要找到一种新的电源技术来代替锂电池。

近年来，热电能量收集技术在结构优化及热电材料性能等方面不断发展，使其逐渐具备更高的热电转换能力，并在航天等领域得到广泛应用。热电能量收集技术只要有温差存在，就能将热能转换成电能，属于可持续的绿色能源。

本发明即是基于SOI技术和MEMS表面微机械加工工艺设计了面向物联网的具有自供电功能的LDMOS功率放大器，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功率放大器。

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功率放大器，射频LDMOS功率管工作产生大量的废热，根据Seebeck效应，热电偶实现热电能量收集，增强其散热性能，输出塞贝克电压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功率放大器，包括：面向物联网的具有热电转换功能的LDMOS功率管、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功率管的栅极，电阻R1和电阻R2分别为栅极的上下偏置，LDMOS功率管的源极通过电阻R3接地，LDMOS功率管的漏极通过电阻R4接到VDD，放大后的信号通过LDMOS功率管的漏极输出，LDMOS功率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功率管包括若干个LDMOS单管；所述LDMOS单管以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LDMOS单管的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，并用金属连线将上述热电臂串联，形成热电偶；所述LDMOS单管的栅源漏区的热电偶之间通过金属连线串联，并分别留出2个热电偶电极；用金属连线将若干个LDMOS单管的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、漏区电极的左右侧各摆放4个热电偶，上下侧各摆放2个热电偶。

进一步的，输出的塞贝克压差接稳压电路和大电容充电电池，可以进行电能存储，通过检测存储电量的大小，从而检测热耗散功率的大小。