Quin és el requisit de velocitat de resposta dels díodes en equips de comunicació?
Deixa un missatge
一, el requisit bàsic dels equips de comunicació per a la velocitat de resposta al díode
La demanda de velocitat de resposta al díode en equips de comunicació prové de tres principals reptes tècnics:
Integritat del senyal d'alta velocitat: la interfície PCIe 6.0 requereix un augment del senyal/un temps de caiguda inferior o igual a 50P, i el díode corresponent hauria de tenir una velocitat de resposta de<10ps to avoid signal distortion.
Coriositat de protecció transitòria: els dispositius de protecció ESD han de completar l’acció de subjecció dins d’1NS per evitar que la sobretensió transitòria penetri al xip.
Optical communication sensitivity: 100Gbps optical module requires PIN photodiode rise time ≤ 50ps and quantum efficiency>70% per suportar la transmissió de distància llarga -.
Prenent com a exemple les estacions de base 5G, el seu frontal RF - ha d’utilitzar díodes Schottky (com la sèrie SS12-SS110), amb un temps de resposta inferior a 50P i una capacitança d’unió inferior a 0,3PF, per assegurar una detecció i rectificació eficients en la banda de freqüència de 3,5 GHz.
2, la ruta d'implementació tècnica de la velocitat de resposta del díode
1. L’optimització estructural millora la velocitat de resposta
Photodiode PIN: mitjançant la inserció d’una capa intrínseca (capa I) entre les regions P i N, l’amplada de la regió d’esgotament s’estén a 10-100 μ m, reduint el temps de deriva del portador a 0,1-1 ns. Per exemple, el díode Pin Ingaas té una resposta de 0,84 A/W i un temps de pujada de<50 ps at a wavelength of 1.55 μ m.
Avalanche Photodiode (APD): utilitzant l'efecte de multiplicació d'Avalanche per millorar el guany, alhora que optimitzen la distribució de camp elèctric per reduir el temps de trànsit. Per exemple, en un sistema de 10 Gbps, l’APD INP/InGaAS té un temps de resposta inferior a 100P i un guany de fins a 100 vegades.
2. La innovació material es trenca a través dels colls d'ampolla de rendiment
Semiconductors de banda ampla: materials com GAAS i 6h SIC tenen una gran mobilitat d’electrons (GAAS fins a 8500 cm ²/V · s), que pot millorar significativament la velocitat de la deriva del transportista. Per exemple, els díodes PIN GAAS tenen un temps de resposta inferior a 30PS a la banda de freqüència de 10 GHz.
Estructura d’heterojunció: l’Heterojunció InGaAS/INP redueix el corrent fosc i millora la velocitat de resposta mitjançant l’enginyeria de bandes. Per exemple, un díode de pin heterojunció té un corrent fosc<2nA and a responsivity>0,6a/w a una longitud d’ona d’1,3 μ m.
3. Disseny col·laboratiu d’envasos i circuits
Embalatge de baixa capacitança: utilitzant la tecnologia Flip Chip per reduir la capacitança de la unió a sota de 0,1pf. Per exemple, el díode ESD DW05 - 4R2PC-S ESD està envasat en 3D i té una capacitat de connexió de només 0,2pf, que suporta la transmissió de 20Gbps mitjançant la interfície USB4.
Optimització del circuit de concordança: compensar els paràmetres paràsits del díode mitjançant el circuit RLC per reduir la constant de temps de RC. Per exemple, en el disseny de 5g rf frontal - final, s'utilitza una xarxa de filtratge de tipus π - per optimitzar el temps de resposta del díode a<20ps.
3, Requisits per a la velocitat de resposta del díode dels equips de comunicació típics
1. Equips de comunicació de fibra òptica
Light receiving module: 100Gbps QSFP28 optical module requires PIN diode rise time ≤ 30ps and quantum efficiency>80%. Per exemple, el mòdul FTLX8571D3BCL de Finisar utilitza díodes Pin Ingaas i admet la transmissió de 10 km.
Amplificador òptic: EDFA (Erbium - amplificador de fibra doped) requereix APD per al control de potència òptica, amb un temps de resposta de<50ps and a dynamic range of>60dB.
2. Dispositius de comunicació sense fils
Rf frontal - End: el frontal rf - final de les estacions base 5G requereix l'ús de díodes Schottky per a la barreja i la detecció, amb un temps de resposta de<30ps and a cutoff frequency of>40GHz. Per exemple, el díode SMS7630-079LF de Skyworks té una pèrdua de conversió inferior a 7dB a la banda de freqüència de 28 GHz.
Interruptor d’antena: l’interruptor d’antena del sistema TDD requereix un díode de pin amb un temps de commutació<50ns and an isolation of>40dB. Per exemple, el díode QPD1025L de Qorvo admet la banda de freqüència de 2,6 GHz amb una pèrdua d'inserció de<0.3dB.
3. Equips de comunicació de dades
Interfície d’alta velocitat: les interfícies PCIe 5.0/6.0 requereixen l’ús de díodes ESD de baixa capacitança amb temps de resposta<10ps and junction capacitance<0.1pF. For example, Nexperia's PESD5V0S1BA diode supports 8kV contact discharge and clamp voltage<8V.
Alimentació del servidor: el controlador Oring requereix díodes Schottky per al bloqueig de corrent invers, amb una caiguda de tensió de tensió inferior a 0,3V i un temps de recuperació inversa inferior a 10NS. Per exemple, el díode VS-10BQ100 de Vishay admet corrent 10A, amb una caiguda de tensió endavant de només 0,28V.
4, Prova de velocitat de resposta i optimització en la pràctica d’enginyeria
1. Mètode de prova
Time domain testing: Use an oscilloscope (bandwidth>50GHz) per mesurar el temps de pujada/caiguda del díode. Per exemple, l'oscil·loscopi DSOX95004A de claus pot mesurar amb precisió els temps de resposta de<10ps.
Prova de domini de freqüència: utilitzeu un analitzador de xarxa (VNA) per provar els paràmetres S i avaluar la freqüència de tall del díode. Per exemple, Rohde i Schwarz ZnB20 VNA poden mesurar la resposta de freqüència fins a 20 GHz.
Prova transitòria: utilitzeu un simulador ESD (com ara EMC Partner's ESD3000) per aplicar els polsos de 15kV per verificar la velocitat de subjecció del díode.
2. Estratègia d’optimització
Arquitectura de protecció de nivell multi: La protecció de tres nivells s’adopta en interfícies de velocitat -, inclosos els díodes de TVS, els ofegats del mode comú i els díodes ESD de baixa capacitança, per reduir la pressió de resposta dels dispositius d’etapa simples-.
Disseny de compensació de temperatura: Per abordar el problema del corrent fosc creixent amb la temperatura, s’utilitza una resistència de coeficient de temperatura negativa (NTC) per a l’ajust de biaix dinàmic. Per exemple, en els díodes Pin Ingaas, la taxa de canvi de corrent fosc es redueix del 5%/ grau a l’1%/ grau a través de NTC.
Circuit adaptatiu: Integració d’una xarxa de concordança ajustable al frontal RF - final per optimitzar dinàmicament la velocitat de resposta del díode en funció de la freqüència de funcionament. Per exemple, utilitzant commutadors MEMS per aconseguir un canvi d’impedància de 50 Ω -75 Ω i reduir les pèrdues de reflexió.
