Com han de respondre els díodes a la tendència creixent de la interferència electromagnètica?

1, el mecanisme físic de la interferència electromagnètica i la vulnerabilitat dels díodes
El procés de recuperació inversa dels díodes a les fonts de commutació de freqüència altes - és una de les fonts principals d’interferència. Quan el díode es transmet de conducció a tall, els transportistes minoritaris emmagatzemats a la unió PN necessiten recombinar, que genera corrent de recuperació inversa (IRR) i temps de recuperació inversa (TRR). Prenent com a exemple un mòdul de potència de radar de matriu en fase de 60 GHz, el díode de recuperació ultrafast tradicional pot aconseguir un corrent de recuperació inversa màxima de 30A sota un corrent de càrrega de 20A, donant lloc a un desbordament de 200V en la tensió del col·lector del transistor de commutació i una intensitat d’interferència de radiació superior al límit estàndard CISPR 32 de 12DB.
Els paràmetres paràsits del díode amplifiquen encara més l'efecte d'interferència. El díode Schottky empaquetat el 0201 (0,6mm × 0,3 mm) té una capacitança parasitària típica (CJ) de 0,15pf, però a la banda de freqüència de 24 GHz, la impedància generada per aquest condensador és de només 663 Ω, donant lloc a una atenuació del senyal de 1,8 dB. El que és més greu és que al circuit de biaix de l’amplificador de potència GaN, la inductància paràsita (LS) del díode augmentarà el soroll de fase del senyal de control per 0,5 graus, afectant directament l’índex EVM (amplitud vectorial d’error) del senyal de modulació 5G NR.
2, Innovació material: el camí clau per trencar els límits físics
L’aplicació de materials semiconductors de banda ampla està remodelant els límits de rendiment dels díodes. Els díodes sic Schottky demostren avantatges revolucionaris a l'estació base 5G DC - Convertidors DC:
Característica de la recuperació inversa: a una freqüència de commutació de 100 kHz, el IRR dels díodes SIC és només 0,5A, que és un 90% inferior a la dels dispositius SI i redueix les pèrdues de commutació MOSFET en un 40%.
Estabilitat de temperatura alta: A una temperatura de la unió de 175 graus, el corrent de fuita (IR) dels díodes SIC continua sent per sota de 10 μ A, compleix els requisits de la norma AEC - Q101 per a l'electrònica d'automòbils.
Resposta d’alta freqüència: un cert amplificador de potència de 28GHz utilitza díodes Sic Pin com a commutadors de commutador de fase, amb un tall - de freqüència (ft) de 300GHz i pèrdua d’inserció millor que 0,2dB a la banda de freqüència 24-40GHz.
Els díodes heterojuncionals de grafè/galium han fet avenços en el camp de la comunicació de Terahertz. Mitjançant l'ús de Van Der Waals forces a transferir grafè de capa única - sobre un substrat GaN, es forma un contacte de banda de banda zero. Aquest dispositiu aconsegueix:
Switching ratio:>1000
Temps de resposta:<100fs
Potència equivalent al soroll: 1PW/√ Hz
Aquestes funcions el converteixen en el component principal del sistema d’inspecció de seguretat de l’estació base 6G, amb una resolució de 0,05 mm, que és 5 vegades superior al radar d’ona del mil·límetre tradicional.
3, avenç revolucionari en la tecnologia d’envasos
La tecnologia System in Package (SIP) impulsa el desenvolupament de díodes cap a una alta integració. Una certa càrrega útil de la comunicació per satèl·lit adopta la tecnologia SIP 3D, integrant díodes, filtres i amplificadors de potència de Schottky en un substrat ceràmic de 8mm × 8mm:
Optimització d’interconnexió: la interconnexió vertical s’aconsegueix mitjançant el silici mitjançant (TSV), reduint la longitud d’interconnexió entre els díodes i els dispositius perifèrics en un 80% i disminuint la inductància paràsita a 0,2NH.
Gestió tèrmica: incrustaven les canonades de microat de calor per sota del díode per reduir la temperatura de la unió de 150 graus a 120 graus i augmentar la densitat de potència a 5W/mm ².
Millora del rendiment: aconseguir un augment de 2dB en EIRP (potència radiada omnidireccional equivalent) a la banda KA, alhora que redueix la mida del mòdul un 60%.
La tecnologia Packaging Nivell de Nivell (WLP) proporciona solucions ultra micro per a dispositius portables . 01005 paquet (0,4mm × 0,2mm) Díode de protecció ESD desenvolupat per una determinada empresa:
Utilitzant la tecnologia de fotolitografia per formar directament boles de soldadura a la hòstia, eliminant els passos tradicionals d’enllaç de filferro
El gruix d'embalatge s'ha reduït de 0,3 mm a 0,1 mm
Realitzeu la tensió de pinça per sota de 8V i el temps de resposta inferior a 1Ns a la banda de freqüència de 8 GHz
Aquest dispositiu s'ha aplicat al mòdul NFC d'una determinada marca de smartwatch i ha passat AEC - Q200 Certificació de fiabilitat.
4, Innovació en el disseny de circuits i la integració del sistema
La topologia ressonant de la sèrie LLC soluciona efectivament el problema de la recuperació inversa del díode. En una font d'alimentació del servidor de 6KW:
Apagada de corrent zero: el díode rectificador secundari funciona en mode discontinu (DCM) i el corrent de recuperació inversa s’elimina completament.
Range de càrrega àmplia: sota una variació de càrrega del 20%-100%, l'eficiència es manté per sobre del 96%, que és de 3 punts percentuals superiors a les topologies tradicionals de commutació dura.
SUPRESSIÓ EMI: mitjançant la tecnologia de modulació de freqüència per dispersar l’energia del soroll de commutació a la banda de freqüència de 200 kHz-1MHz, la interferència realitzada es redueix en 15dB.
La tecnologia de control de biaix adaptatiu millora significativament el rendiment dels díodes en entorns dinàmics. AC - V2X Mòdul de comunicació adopta:
Monitorització en temps real: mostrant els canvis en la resistència ON (RDS (ON)) del díode mitjançant ADC, la tensió de conducció de la porta s’ajusta dinàmicament.
Resposta ràpida: el temps de resposta AGC (Control de guany automàtic) s’ha reduït de 5 μ s a 800NS.
Optimització de linealitat: dins del rang de potència d’entrada de - 110DBM a -20DBM, la distorsió d’intermodulació de tercer ordre (IMD3) es controla per sota de -45DBC.
https://www.trrsemicon.com/transistor/transistor (2