In che modo i diodi dovrebbero rispondere alla crescente tendenza dell'interferenza elettromagnetica?

1, il meccanismo fisico dell'interferenza elettromagnetica e la vulnerabilità dei diodi
Il processo di recupero inverso dei diodi in alimentatori di commutazione di frequenza - elevati è una delle principali fonti di interferenza. Quando il diodo passa dalla conduzione al taglio, i portatori di minoranza immagazzinati nella giunzione PN devono ricombinare, che generano corrente di recupero inversa (IRR) e tempo di recupero inverso (TRR). Assumendo un modulo di potenza radar a array a fasi a 60 GHz, come esempio, il tradizionale diodo di recupero ultraveloce può ottenere una corrente di recupero inversa di picco di 30A sotto una corrente di carico di 20A, con conseguente superamento di 200 V nella tensione del collettore del transistor di commutazione e un'intensità di interferenza di radiazione superando il limite standard CISPR 32 di 12 DB.
I parassiti dei parassiti del diodo amplificano ulteriormente l'effetto di interferenza. Il diodo Schottky confezionato in 0201 (0,6 mm × 0,3 mm) ha una tipica capacità parassita (CJ) di 0,15 pf, ma nella banda di frequenza a 24 GHz, l'impedenza generata da questo condensatore è solo 663 Ω, con conseguente attenuazione del segnale. La cosa più grave è che nel circuito di polarizzazione dell'amplificatore di potenza GAN, l'induttanza parassita (LS) del diodo aumenterà il rumore di fase del segnale di controllo di 0,5 gradi, colpendo direttamente l'indice EVM (ampiezza del vettore di errore) del segnale di modulazione 5G NR.
2, Innovazione materiale: il percorso chiave per sfondare i limiti fisici
L'applicazione di materiali a semiconduttore a banda larga sta rimodellando i confini delle prestazioni dei diodi. I diodi Sic Schottky dimostrano vantaggi rivoluzionari nella stazione base 5G DC - Convertitori DC:
Caratteristica del recupero inverso: ad una frequenza di commutazione di 100kHz, l'IRR dei diodi SIC è solo 0,5a, che è inferiore del 90% a quello dei dispositivi SI e riduce le perdite di commutazione MOSFET del 40%.
Stabilità ad alta temperatura: a una temperatura di giunzione di 175 gradi, la corrente di perdita (IR) dei diodi SIC è ancora inferiore a 10 μ A, soddisfacendo i requisiti dello standard AEC - Q101 per l'elettronica automobilistica.
Risposta ad alta frequenza: un certo amplificatore di potenza da 28 GHz utilizza diodi del pin SIC come interruttori di cambio di fase, con un taglio - off frequenza (ft) di 300 GHz e perdita di inserzione meglio di 0,2 dB nella banda di frequenza a 24-40 GHz.
I diodi eterojunzione del nitruro di grafene/gallio hanno fatto scoppioni nel campo della comunicazione terahertz. Usando le forze di van der Waals per trasferire singolo - grafene a livello su un substrato GAN, si forma un contatto Zero Bandgap Schottky. Questo dispositivo raggiunge:
Switching ratio:>1000
Tempo di risposta:<100fs
Potenza equivalente al rumore: 1pw/√ hz
Queste caratteristiche lo rendono il componente principale del sistema di ispezione di sicurezza della stazione base 6G, con una risoluzione di 0,05 mm, che è 5 volte superiore rispetto al tradizionale radar a onde millimetriche.
3, rivoluzionaria svolta nella tecnologia di imballaggio
La tecnologia System in Package (SIP) sta guidando lo sviluppo di diodi verso un'elevata integrazione. Un determinato carico utile della comunicazione satellitare adotta la tecnologia SIP 3D, integrando diodi Schottky, filtri e amplificatori di potenza su un substrato ceramico da 8 mm × 8 mm:
Ottimizzazione dell'interconnessione: l'interconnessione verticale si ottiene attraverso il silicio tramite (TSV), riducendo la lunghezza di interconnessione tra diodi e dispositivi periferici dell'80% e abbassando l'induttanza parassita a 0,2N.
Gestione termica: incorporare tubi di calore micro al di sotto del diodo per ridurre la temperatura di giunzione da 150 gradi a 120 gradi e aumentare la densità di potenza a 5W/mm ².
Miglioramento delle prestazioni: ottenere un aumento di 2db della EIRP (potenza equavalente di una potenza irradiata) nella banda KA, riducendo al contempo la dimensione del modulo del 60%.
La tecnologia Wafer Level Packaging (WLP) fornisce soluzioni Ultra Micro per dispositivi indossabili . 01005 pacchetto (0,4 mm × 0,2 mm) diodo di protezione ESD sviluppato da una certa azienda:
Utilizzo della tecnologia della fotolitografia per formare direttamente le palline di saldatura sul wafer, eliminando le tradizionali gradini di legame del filo
Lo spessore dell'imballaggio è stato ridotto da 0,3 mm a 0,1 mm
Realizzare la tensione di morsetto al di sotto di 8 V e tempo di risposta inferiore a 1ns nella banda di frequenza a 8 GHz
Questo dispositivo è stato applicato al modulo NFC di un certo marchio di smartwatch e ha superato la certificazione di affidabilità AEC - Q200.
4, Innovazione nella progettazione dei circuiti e integrazione del sistema
La topologia di risonanza della serie LLC risolve efficacemente il problema del recupero inverso del diodo. In un alimentatore di server da 6kW:
Spegnimento della corrente zero: il diodo del raddrizzatore secondario funziona in modalità discontinua (DCM) e la corrente di recupero inversa viene completamente eliminata.
Intervallo di carico ampio: sotto una variazione di carico del 20%-100%, l'efficienza rimane superiore al 96%, che è 3 punti percentuali superiori alle tradizionali topologie a switch duro.
SUPPRESSIONE EMI: utilizzando la tecnologia di modulazione di frequenza per disperdere l'energia del rumore dell'interruttore nella banda di frequenza da 200kHz-1MHz, l'interferenza condotta è ridotta di 15 dB.
La tecnologia di controllo della distorsione adattiva migliora in modo significativo le prestazioni dei diodi in ambienti dinamici. AC - V2x Communication Module adotta:
Monitoraggio in tempo reale: campionando le variazioni della resistenza On (RDS (ON)) del diodo tramite ADC, la tensione di guida del gate viene regolata dinamicamente.
Risposta rapida: il tempo di risposta AGC (controllo del guadagno automatico) è stato ridotto da 5 μ s a 800ns.
Ottimizzazione della linearità: all'interno dell'intervallo di potenza di input di - 110dbm a -20dbm, la distorsione di intermodulazione del terzo ordine (IMD3) è controllata sotto -45dbc.
https://www.trrsemicon.com/transistor/transistor=asectioning aizzurro a base di