Kako otkriti degradaciju učinka dioda u RF komunikaciji?

一, osnovni mehanizam razgradnje performansi RF dioda
1. Akumulacija oštećenja u kompozitnom području
Tokom dugoročnog rada RF dioda, broj neradijarskih rekombinacijskih centara u recorganom regiji postepeno se povećava, što dovodi do smanjenja unutarnje kvantne efikasnosti. Uzimajući uzimanje Schottky Diodes kao primjer, njihova stopa razgradnje negativno je povezana s bendgap energijom: Kada se pojasni energija opada sa 1.4 eV do 0,34 eV, aktivacijska energija za generiranje kvarova značajno se smanjuje, ubrzava degradaciju performansi. Pored toga, eksperimenti visokoenergetskih elektrona pokazali su da je u naprijed pristranom stanju dioda energija koja se oslobađa rekombinacijom elektrona rupa ubrzava difuziju slobodnog mjesta, formirajući "tamnu liniju" nedostatke i dovodi do smanjenja svjetlosne efikasnosti.
2. Materijalna šteta uzrokovana termičkim stresom
U kontinuiranim režimima rada talasa ili pulsa, fluktuacije u temperaturi diode spojne mogu uzrokovati materijalni termički umor. Na primjer, u ciklusu testa od 30 sekundi i 30 sekundi isključen, nepasterizirana dioda nije uspjela nakon 7,06 × 10 ^ 4 ciklusa, što je rezultiralo smanjenjem izlazne snage, dok je uređaj sa značajno degradiranim RF performansima pokazao 7-preklopno povećanje struje curenja nakon 1300 sati. Toplinski stres može uzrokovati starenje ambalažnih materijala, poput problema sa curenjem uzrokovanim lošim brtvljenjem, dodatno pogoršanje izdvajanja performansi.
3. Promjene parazitskih parametara
Parazitskim kapacitetom i induktivnosti RF dioda imaju značajan utjecaj na performanse na visokim frekvencijama. Kada se parazitski kapacitet poveća, gubitak prijenosa signala povećava se, što dovodi do smanjenja efikasnosti ispravljanja. Na primjer, kada se RF ulazna snaga povećava na V_BR ² / (4R_L), vrhunskog izmjeničnog napona diode dostiže napon kvara. Ako se snaga i dalje poveća, dioda će se razgraditi i efikasnost ispravljanja će se značajno smanjiti. Pored toga, promjene parazitskih parametara mogu uzrokovati čak i harmoničnu izobličenje, utječući na kvalitetu signala.
2, metoda otkrivanja za degradaciju performansi RF dioda
1. Izgled i strukturna inspekcija
Mikroskopsko promatranje: Koristite mikroskop od 10-100x za pregled za pukotine u kućištu, oksidaciji igle i kvalitete lemljenih zglobova. Na primjer, u analizi neuspjeha određenog modela diode prekidača RF-a, mikroskopsko promatranje otkrilo je mikrokrake na površini igle, što dovodi do povećanja kontaktnog otpora.
Rendgenski testiranje: Otkrivanje unutrašnjih strukturnih oštećenja poput voida za lemljenje, odstupanja od čipsa itd. Koristeći rendgenski instrument. U slučaju neuspjeha dioda u satelitskom komunikacijskom modulu, rendgenski pregled otkrio je šupljinu promjera 0,5 mm u sloju za lemljenje, što dovodi do povećanja toplinske otpornosti.
2. Testiranje električnih performansi
IV karakteristična analiza krivulje: Koristite tester za parametar poluvodiča (kao što je Keithley 4200) za mjerenje napona prema naprijed (V_F), obrnuto strukturu (IR) i gustinu struje (J_TH). Na primjer, u testu razgradnje određene laserske diode, povećavajući gustinu struje praga od 1000A / cm ² do 1200A / cm ² rezultirala je smanjenjem izlazne snage od 20%.
Testiranje parametra visoke frekvencije: mjeri s parametrima, figura buke i omjer stajanja vala koristeći vektorsku mrežnu analizator. U testiranju radarskog prijemnika, utvrđeno je da se parametar S11 pogoršao sa -20db na -15db, što ukazuje na smanjenje performansi ulaznih podudaranja.
3. Dinamička procjena performansi
Ispitivanje kapaciteta snage: Koristite tester visokog napona (kao što je TEKTRONIX 370A) da biste primijenili RF signale različitih ovlasti i nadgledajte efikasnost raskida i efekte diza. Na primjer, u testiranju diode pojačala napajanja, ustanovljeno je da je kada je ulaznu snagu premašila 10dbm, efikasnost ispravljanja smanjena sa 80% na 60%.
Ispitivanje brzine prebacivanja: Izmjerite vrijeme porasta / pada diode kroz osciloskop. U krugu prekidača velike brzine, vrijeme prebacivanja diode proširuje se sa 5ns do 10ns, što rezultira izobličenjem signala.
4. Verifikacija dugoročne pouzdanosti
Ubrzani životni test: Provedite stalni testovi rada talasa ili pulsa u visokoj temperaturi (150 stepeni) i visokim vlažnosti (85% RH) okruženja. Na primjer, u ispitivanju ubrzanja osnovne stanice komunikacije, utvrđeno je da se nakon 1000 sati rada struja za curenje istjecala na reverznu prolazu, a izlazna snaga smanjena za 15%.
Termički ciklički test: simulirati temperaturu biciklizma od -40 stepeni do 125 stepeni na klupi za vibraciju za procjenu pouzdanosti ambalažnog materijala. U ispitivanju određene zrakoplovne diode, ustanovljeno je da se nakon 500 ciklusa pukotine pojavile u sloju lemljenja, što rezultira povećanjem toplinske otpornosti.
3, Analiza industrije i analize slučajeva
1. Proces testiranja proizvođača komunikacijske opreme
Uzimajući Huawei kao primjer, njegov proces otkrivanja RF Dioda uključuje:
Dolazna inspekcija: Provođenje IV karakteristika, visokofrekventni parametri i testovi kvaliteta pakiranja na svakoj seriji dioda, s brzinom prolaska od veće od ili jednake 99,5%.
Nadgledanje procesa: Praćenje u stvarnom vremenu temperature lemljenja i vremena za vrijeme slamnjaka SMT, reflišu lemljenje i druge procese kako bi se osigurala kvaliteta lemljenja PIN-a.
Završeno testiranje proizvoda: Provedite puni raspon temperature (-40 stepen do 85 stepeni) testiranje performansi RF na komunikacijskom modulu kako bi se osigurala brzina greške manje ili jednake 10 ^ -12.
2. Strategija održavanja za satelitski komunikacijski sistem
U satelitskom komunikacijskom sistemu sa satelitskom mrežnom orbitom usvojene su sljedeće strategije održavanja:
U orbitu Monitoring: Praćenje u stvarnom vremenu izlazne snage i koeficijent buke diode kroz brojila na brodu i automatsko prebacivanje sigurnosnih kopija kanala kada se otkriju nepravilnosti.
Redovna kalibracija: IV karakteristična kalibracija na diodniju svakih 6 mjeseci obavljaju svaka 6 mjeseci kako bi se osiguralo da je odstupanje tekuće gustoće manje ili jednako 5%.
Životno predviđanje: Na osnovu ubrzanih podataka o ispitivanju života uspostaviti model diodni život za predviđanje preostalog životnog vijeka.
3. Analiza neuspjeha radarskih sistema
U analizi neuspjeha faze radarskog rastara, utvrđeno je da je glavni razlog za degradaciju učinka diode:
Termički stres: Nedovoljan dizajn disipacije topline Radarske antenske jedinice rezultiralo je temperaturom sodne spojne temperature veće od 120 stepeni, ubrzavajući akumuliranje nedostataka u kompozitnom području.
Parazitski parametri: povećava se parazitski kapacitet između diode i mikrotraktipne linije, što dovodi do povećanja greške u fazi signala i utječe na točnost koja pokazuje grede.
Mjere poboljšanja: Optimizirajte dizajn disipacije topline, koristite niske dielektrične konstantne podloge i smanjite utjecaj parazitskih parametara.
4, tehnološki trendovi i izazovi
1. Visoka frekvencija i integracija
Razvoj 6G tehnologije, RF Diode moraju raditi u frekvencijskom opsegu Terahertz, koji predstavlja veće zahtjeve za kontrolu parazita. Na primjer, parazitskim kapacitivnim diodama na bazi INP-a treba kontrolirati ispod 0,1FF u frekvencijskom opsegu od 300 GHz.
2. Inteligentna tehnologija otkrivanja
Sistem detekcije zasnovan na umjetnoj inteligenciji može postići praćenje i prediktivno održavanje u stvarnog vremena u stvarnom vremenu. Na primjer, analizom IV karakteristične krivulje kroz algoritme za mašinski učenje može se predvidjeti neuspjeh dioda tri mjeseca unaprijed.
3. Novi materijali i novi procesi
Primjena širokih poluproduktiranih materijala kao što su GAN i SIC mogu značajno poboljšati kapacitet snage i pouzdanost dioda. Na primjer, napon probojnog dijela Schottky dioda na bazi gaća može dostići 1000V, što je pet puta od tradicionalnih sisioda.
https://www.trrsemicon.com/transistor/npn-general-purponse-transistor-bc817-40.html