Ali hitrost preklopa diod vpliva na uspešnost komunikacije?

一
Hitrost preklopa diode je določena tako s časom obratnega obnavljanja (TRR) kot tudi stičišče (CJ), njegovo fizično bistvo pa vključuje interakcijo med procesi rekombinacije nosilca in parazitskimi parametri v polprevodniških materialih.
Povratni čas obnovitve (TRR)
Ko dioda preklopi iz stanja prevoda v stanje preseka, se morajo luknje v regiji tipa p - in elektroni v regiji tipa N - uničiti skozi rekombinacijski center. Čas, potreben za ta postopek, je TRR, ki se običajno giblje od več sto nanosekund za navadne diode usmernikov do več nanosekund za diode za obnovitev ultra hitrih obnovitve. Na primer, TRR preklopne diode 1N4148 je 4NS, medtem ko lahko Schottky dioda skrajša TRR na 1NS zaradi odsotnosti učinka skladiščenja manjšinskih nosilcev. V sprednji strani RF - konec osnovnih postaj 5G, če se uporabljajo navadne diode s TRR =50 ns, bodo njihove preklopne izgube predstavljale več kot 30% celotnih izgub sistema, kar bo povzročilo 15% povečanje hitrosti popata signala.
Kapacitivnost stičišča (CJ)
Potencialna pregradna kapacitivnost, ki jo tvori PN stičišče diode med obratno pristranskostjo, tvori RC nizki - prehodni filter z zunanjim vezjem. Če vzamemo visoko - stikalo za hitrost, pakirano v 0402 kot primer, je njegova značilna vrednost CJ 0,2pf, enakovredna impedanca v frekvenčnem pasu 28GHz pa 28 Ω. Če je impedanca vezja 50 Ω, bo povzročila 12 -odstotno refleksijo signala. V komunikaciji z milimetrskim valom se bo na vsakem povečanju CJ za 0,1pf signalna pasovna širina zmanjšala za 200MHz, kar bo neposredno omejevalo hitrost prenosa podatkov.
2, večdimenzionalni vpliv hitrosti stikala na komunikacijske sisteme
1. Rf spredaj - konec: selektivnost in izolacija signala
V 5G masivnih sistemih MIMO mora antenska preklopna dioda dokončati preklop stanja v 100 -odstotnih. Če se uporablja dioda s TRR =20 ns, se bo njegova izolacija zmanjšala s 40 dB na 25 dB, kar bo povzročilo povečanje 12 dB v križišču med sosednjimi antenskimi kanali in povečanje bitne napake (BER) na vrstni red 10 ⁻ ³. Po dejanskih preskusnih podatkih določenega proizvajalca bazne postaje so po uporabi integriranih diod GAN Hemt s TRR =3 NS sistem EVM (vektorska amplituda napak) optimizirali s 4,5% do 2,1%, pri čemer izpolnjujejo zahteve 3GPP Release 16 Standard.
2. Optični komunikacijski modul: kakovost očesnega diagrama in razdalja prenosa
V optičnem modulu 400g, stičišče kapacitivnosti fotodiode PIN neposredno vpliva na občutljivost sprejema. Poskusi so pokazali, da se, ko se CJ zmanjšuje z 1PF na 0,5 pf, prag OSNR (optični signal in hrup) na razdalji prenosa 10 km zmanjša z 18 dB na 15 dB, kar je enakovredno razširitvi razdalje prenosa za 30%. Določen proizvajalec optičnega modula je dosegel 80 km prostega menjalnika v relejskem pasu C - s pomočjo Ingaas Pin Diode s CJ =0.3 PF, z BER pod 10 ⁻¹ ².
3. Upravljanje moči: učinkovitost in toplotna zasnova
V napajalnih napajanju v stikalnem načinu hitrost preklopa diod določa učinkovitost pretvorbe. Če jemljete 48V/12V DC - DC pretvornik kot primer, pri uporabi diode ultrafast Recovery s TRR =50 ns je učinkovitost 92%; Po prehodu na SIC Schottky Diode s TRR =5 NS se je učinkovitost povečala na 96%, nastajanje toplote pa se je zmanjšalo za 60%. V scenariju podatkovnega centra lahko povečanje učinkovitosti energije enega strežnika za 4% zmanjša emisije CO ₂ za 1,2 tone na leto.
3, Pot optimizacije oblikovanja visoke - hitrost diode
1. Materialna inovacija: široki pasovni polprevodniki prebijejo fizične meje
GAN in SIC materiali lahko dosežejo preklopno zmogljivost s TRR<1ns due to their high electron mobility (GaN: 2000cm ²/V · s) and low dielectric constant (SiC: 9.7). The GaN HEMT integrated diode from a certain manufacturer operates in the 28GHz frequency band, Cj=0.15pF,trr=0.8ns, Supports EVM<1.5% under 64QAM modulation, which is three times higher than traditional Si based devices.
2. Strukturna optimizacija: TMBS in JTE tehnologije zmanjšujejo parametre parazit
Za zmanjšanje CJ na 0,1pf skozi dielektrično poljsko ploščo se uporablja dioda s strukturo pregrade MOS Schottky (TMBS). Pri stikalni frekvenci 1MHz je obratni naboj (QRR) 100V/10A TMBS diode le 0,5Nc, kar je 80% nižje od ravninske strukture. Tehnologija terminala razširitve (JTE) lahko poveča napetost povratne razčlenitve na več kot 2kV, pri čemer izpolnjuje zahteve za upornost napetosti modulov 5G bazne postaje PA.
3. Sinergija embalaže: QFN in CSP dosežeta nizko parazitsko induktivnost
Paket Quad Flat NO (QFN) lahko zmanjša induktivnost PIN na 0,5NH, medtem ko paket nivoja čipov (CSP) lahko doseže 0,2 nh induktivnost. Dioda s pakiranim CSP v velikosti 0201 od določenega proizvajalca ima izgubo vstavitve le 0,1 dB v frekvenčnem pasu 10GHz, kar je 50% višji od tradicionalnega paketa SOT-23.
4, testiranje in preverjanje: ključna povezava od laboratorijske do množične proizvodnje
1. test obratnega časa obnovitve
S pomočjo Keysight B1505A Analizator polprevodniških parametrov smo TRR izmerili z metodo testiranja impulzov pod pogoji 10a naprej toka in -10V povratne napetosti. Izmerjeni podatki iz 6-palčne rezine FAB kažejo, da je območje porazdelitve TRR iste serije 1N4148 diod 3,8-4,2ns, standardni odklon pa je treba nadzorovati v 0,1ns s tehnologijo laserskega uglaševanja.
2. spektralna analiza stične kapacitivnosti
Uporabite omrežni analizator E5072A za S - testiranje parametrov in izvlecite CJ prek algoritma vdelave DE. V frekvenčnem območju 1MHz-100 GHz je treba vzpostaviti model DEBYE, ki ustreza frekvenčnemu odzivu stične kapacitivnosti. Določen proizvajalec optičnega modula je s to tehnologijo odkril, da bo napaka 0,2pf CJ povzročila odstopanje izgube vstavitve 0,3 dB v frekvenčnem pasu 25GHz.
3. Ocena kakovosti očesnih grafikonov
V sistemu testerja hitrosti napake (BERT) se odpiranje oči preizkusi z uporabo PRBS31 pseudo - naključno kodo. Določen proizvajalec bazne postaje 5G določa, da mora biti višina očesnega diagrama pod nosilcem 28 GHz in modulacijo 64QAM večja od 0,3UI (interval enote), zapiranje pa mora biti manjše od 15%. Po uporabi visokih - hitrostnih diod se je kakovost očesnega diagrama izboljšala za 20%, pri čemer izpolnjujejo zahteve standardov 3GPP.