Da li se brzina prebacivanja dioda utječe na performanse komunikacije?

一, fizička suština brzine prebacivanja: dinamika nosača i parazitski parametri
Brzina prebacivanja diode određuje i vrijeme obrnutog oporavka (TRR) i spojnicom (CJ), a njegova fizička suština uključuje interakciju između procesa rekombinacije prevoznika i parazitskih parametara u poluvodičkim materijalima.
Vrijeme obnavljanja (TRR)
Kad se dioda prebacuje iz stanja provođenja u rezoluciju, rupe u regiji P - tipa i elektrone u regiji N - tipa potrebno je uništiti kroz centar rekombinacije. Vrijeme potrebno za ovaj proces je TRR, što se obično kreće od nekoliko stotina nanosekundi za obične ispravljačke diode do nekoliko nanosekundi za ultrafast diode za oporavak. Na primjer, TRR preklopne Diode 1N4148 je 4ns, dok Schottky Diod može skratiti TRR na unutarnjih 1 -s zbog nepostojanja efekta skladištenja manjina. Na frontu RF-a - bazne stanice 5G koriste se, ako se koriste obične diode s TRR {=50 ns, njihovi preklopnici će uložiti više od 30% ukupnih gubitaka u sistemu, što rezultira povećanjem brzine izobličenja signala.
Spojni kapacitet (CJ)
Potencijalni kapacitet za barijeru formiran PN spojem diode tokom obrnutog pristranosti formira RC nizak - prolazni filter sa vanjskim krugom. Uzimajući visoko - Dioid prekidača za brzinu pakirana u 0402 kao primjer, njegova tipična vrijednost CJ je 0,2pf, a ekvivalentna impedancija u frekvencijskom opsegu od 28 GHz je 28 ω. Ako je impedancija kruga 50 ω, uzrokovat će 12% refleksije signala. U komunikaciji u milimetriju val, za svaki porast od 0,1pf u CJ, širina pojasa signala će ublažiti za 200MHz, izravno ograničavanjem brzine prijenosa podataka.
2, višedimenzionalni utjecaj brzine prekidača na komunikacijskim sistemima
1. RF front - Kraj: Selektivnost signala i izolacija signala
U 5G masivnim MIMO sistemima Dioda prebacivanja antene treba da popuni stavu prebacivanje unutar 100NS. Ako se koristi dioda s TRR =20 ns, njegova izolacija će se smanjiti sa 40 dB na 25DB, što rezultira povećanjem 12db na crosstalk-u između susjednih antenskih kanala i povećanja brzine pogreške (BER) na redoslijed od 10 ⁻ ³. Prema stvarnim testnim podacima iz određenog baznog stanice proizvođača, nakon korištenja integriranih dioda Gan Hemt-a s TRR =3 NS, sustav EVM (Pogreška vektorija) optimizirana je sa 4,5% na 2,1%, ispunjavajući zahtjeve 3GPP izdanje 16 standarda.
2. Optički komunikacijski modul: Dijagram očiju i prenosnička udaljenost
U optičkom modulu od 400 g raskrsnika PIN fotodiode direktno utječe na primanje osjetljivosti. Eksperimenti su pokazali da kada CJ smanjuje se od 1pf do 0,5pf, OSNR (optički signal na omjer buke) na udaljenosti od prijenosa od 10 km smanjuje se sa 18 dB na 15db, što je ekvivalentno proširivanju udaljenosti prijenosa za 30%. Pojedini proizvođač optičkih modula postigao je besplatan prijenos od 80 km u bazu u C - koristeći Ingaas Pin Diode sa CJ =0.3 PF, sa berdom ispod 10 ² ².
3. Upravljanje napajanjem: efikasnost i termički dizajn
U napajanju prekidača napajanje napajanja, brzina prebacivanja dioda određuje efikasnost pretvorbe. Uzimanjem 48V / 12V DC - DC pretvarač kao primjer, kada koristite ulošku ultrastavog dijelova za oporavak s TRR =50 nS, efikasnost je 92%; Nakon prelaska na sic Schottky diode sa TRR =5 NS, efikasnost se povećala na 96%, a generacija topline smanjena je za 60%. U scenariju podataka Povećavanje energetske efikasnosti jednog poslužitelja za 4% može smanjiti CO ₂ emisiju za 1,2 tone godišnje.
3, dizajnerska optimizaciona staza visokog - dioda brzine
1. Materijalne inovacije: široki pojasni poluvodiči probijaju se fizičkim granicama
GAN i SIC materijali mogu postići prebacivanje performansi sa TRR-om<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: TMB i JTE tehnologije smanjuju parazitske parametre
Dioda sa rovoljnim nosačem Schottky (TMBS) koristi se za smanjenje CJ-a do ispod 0,1pf kroz dielektričnu ploču polja. Na prebacivanju frekvencije 1MHz, naboj obrnutog oporavka (QRR) od 100V / 10A TMBS dioda je samo 0,5NC, što je 80% niže od planarne strukture. Terminal Expansion (JTE) tehnologija može povećati napon obrnutog prekida na preko 2kV, ispunjavajući zahtjeve otpornosti na napon od 5G baznih stanica PA modula.
3. Sinnergija pakiranja: QFN i CSP postižu nisku parazitsku induktivnost
Paket Quad Flat NO PIN (QFN) može smanjiti induktivnost PIN-a na 0,5hnh, dok paket nivoa čipa (CSP) može postići 0.2nh induktivnost. SPSP-a sa veličinom od 0201 iz određenog proizvođača ima gubitak umetanja od samo 0,1db u frekvencijskom opsegu od 10GHz, što je 50% veće od tradicionalnog paketa Sot-23.
4, testiranje i provjeru: ključna veza od laboratorija za masovnu proizvodnju
1. Ispitivanje unazad oporavka
Korištenje tipke B1505A analizator parametara poluvodiča, TRR je mjeren metodom testiranja pulsa pod uvjetima od 10A struje i -10V obrnutog napona. Izmjereni podaci sa 6-inčnim vaflom fab pokazuju da je TRR raspon distribucije iste serije 1N4148 dioda 3,8-4,2N, a standardno odstupanje treba kontrolirati u roku od 0,1N-a putem tehnologije za podešavanje lasera.
2 Spektralna analiza kapaciteta Junction-a
Upotrijebite E5072A mrežni analizator za S - testiranje parametra i ekstrakt CJ kroz algoritam za ugradnju. U frekvencijskom rasponu od 1MHz-100GHz, mora se uspostaviti debieni model kako bi odgovarao frekvencijskom odzivu spojnog kapaciteta. Izvesni proizvođač optičkih modula otkrio je kroz ovu tehnologiju da će greška od 0,2 pf CJ rezultirati odstupanjem od 0,3db u frekvencijskom opsegu od 0,3db u frekvencijskom opsegu od 25GHz.
3. Procjena kvaliteta grafikona očiju
U sustavu bitnih grešaka ispitivač (Bert) sustav, otvaranje očiju se ispituje pomoću PRBS31 pseudo - slučajnog koda. Određeni proizvođač baznog stanice od 5G predviđa da je ispod 2GHz nosača i 64QAM modulacije, visina dijagrama očiju očiju veća od 0,3Ui (interval jedinice), a zatvaranje mora biti manje od 15%. Nakon korištenja dimenzije s visokim -, kvaliteta dijagrama očiju poboljšala je za 20%, ispunjava zahtjeve 3GPP standarda.