Comment les diodes devraient-elles réagir à la tendance croissante des interférences électromagnétiques?

1, le mécanisme physique des interférences électromagnétiques et la vulnérabilité des diodes
Le processus de récupération inverse des diodes dans les alimentations de commutation de fréquence élevées - est l'une des principales sources d'interférence. Lorsque la diode passe de la conduction à la coupure, les porteurs minoritaires stockés dans la jonction PN doivent se recombiner, ce qui génère le courant de récupération inversé (TRI) et le temps de récupération inversé (TRR). En prenant un module de puissance radar en phase en phase à 60 GHz à titre d'exemple, la diode traditionnelle de récupération ultra-rapide peut atteindre un courant de récupération inverse de pic de 30A sous un courant de charge de 20A, entraînant un dépassement de 200 V dans la tension du collecteur du transistor de commutation et une intensité d'interférence de rayonnement dépassant la limite standard CISPR 32 de 12DB.
Les paramètres parasites de la diode amplifient encore l'effet d'interférence. La diode Schottky emballée en 0201 (0,6 mm × 0,3 mm) a une capacité parasite typique (CJ) de 0,15 pf, mais dans la bande de fréquence de 24 GHz, l'impédance générée par ce condensateur n'est que de 663 Ω, entraînant une atténuation du signal de 1,8 dB. Ce qui est plus grave, c'est que dans le circuit de polarisation de l'amplificateur de puissance GaN, l'inductance parasite (LS) de la diode augmentera le bruit de phase du signal de contrôle de 0,5 degré, affectant directement l'indice EVM (amplitude vectorielle d'erreur) du signal de modulation NR 5G.
2, Innovation matérielle: la voie clé pour permettre des limites physiques
L'application de matériaux semi-conducteurs à large bande interdite remodèle les limites de performance des diodes. Les diodes SIC Schottky démontrent des avantages révolutionnaires dans la station de base 5G DC - convertisseurs CC:
Caractéristique de récupération inverse: À une fréquence de commutation de 100 kHz, le TRI des diodes SIC n'est que de 0,5 A, ce qui est 90% inférieur à celui des dispositifs SI et réduit les pertes de commutation MOSFET de 40%.
Stabilité à haute température: À une température de jonction de 175 degrés, le courant de fuite (IR) des diodes SIC est toujours inférieur à 10 μ A, répondant aux exigences de la norme AEC - Q101 pour l'électronique automobile.
Réponse à haute fréquence: un certain amplificateur de puissance à 28 GHz utilise des diodes de broches SIC comme commutateurs de phase, avec une coupe - hors fréquence (FT) de 300 GHz et une perte d'insertion mieux que 0,2 dB dans la bande de fréquence de 24 à 40 GHz.
Les diodes d'hétérojonction du nitrure de graphène / gallium ont fait des percées dans le domaine de la communication Terahertz. En utilisant les forces de Van der Waals pour transférer un graphène de couche -- sur un substrat Gan, un contact schottky zéro est formé. Cet appareil réalise:
Switching ratio:>1000
Temps de réponse:<100fs
Puissance équivalente du bruit: 1pw / √ Hz
Ces caractéristiques en font le composant central du système d'inspection de sécurité de la station de base 6G, avec une résolution de 0,05 mm, ce qui est 5 fois plus élevé que le radar d'onde millimétrique traditionnel.
3, percée révolutionnaire dans la technologie d'emballage
La technologie du système de package (SIP) stimule le développement de diodes vers une intégration élevée. Une certaine charge utile de communication par satellite adopte la technologie SIP 3D, intégrant les diodes, filtres et amplificateurs de puissance Schottky sur un substrat en céramique de 8 mm × 8 mm:
Optimisation d'interconnexion: L'interconnexion verticale est obtenue par le silicium via (TSV), réduisant la longueur d'interconnexion entre les diodes et les dispositifs périphériques de 80% et abaissant l'inductance parasite à 0,2 nh.
Gestion thermique: intégrer des micro-calcaires à chaleur en dessous de la diode pour réduire la température de la jonction de 150 degrés à 120 degrés et augmenter la densité de puissance à 5 W / mm ².
Amélioration des performances: réalisez une augmentation de 2 dB de l'EIRP (puissance radiée omnidirectionnelle équivalente) dans la bande KA, tout en réduisant la taille du module de 60%.
La technologie d'emballage de niveau de plaquette (WLP) fournit des solutions ultra micro pour les périphériques portables . 01005 (0,4 mm × 0,2 mm) Diode de protection ESD développée par une certaine entreprise:
L'utilisation de la technologie de photolithographie pour former directement les boules de soudure sur la plaquette, éliminant les étapes traditionnelles de liaison des fils
L'épaisseur d'emballage est passée de 0,3 mm à 0,1 mm
Réalisez la tension de la pince inférieure à 8 V et le temps de réponse inférieur à 1NS dans la bande de fréquence à 8 GHz
Cet appareil a été appliqué au module NFC d'une certaine marque de smartwatch et a passé la certification de fiabilité AEC - Q200.
4, innovation dans la conception de circuits et l'intégration du système
La topologie résonante de la série LLC résout efficacement le problème de la récupération inverse de la diode. Dans une alimentation du serveur de 6 kW:
Arrêt de courant zéro: la diode redresseur secondaire fonctionne en mode discontinu (DCM), et le courant de récupération inverse est complètement éliminé.
Plage de charge large: sous une variation de charge de 20% à 100%, l'efficacité reste supérieure à 96%, ce qui est 3 points de pourcentage plus élevé que les topologies traditionnelles du commutateur dur.
Suppression EMI: En utilisant la technologie de modulation de fréquence pour disperser l'énergie du bruit de commutation dans la bande de fréquence de 200 kHz-1MHz, les interférences conduites sont réduites de 15 dB.
La technologie de contrôle des biais adaptatives améliore considérablement les performances des diodes dans des environnements dynamiques. AC - Le module de communication V2X adopte:
Surveillance en temps réel: En échantillonnant les modifications de la résistance ON (RDS (ON) de la diode via ADC, la tension de conduite de la porte est ajustée dynamiquement.
Réponse rapide: le temps de réponse AGC (contrôle automatique du gain) a été réduit de 5 μ à 800 ns.
Optimisation de linéarité: dans la plage de puissance d'entrée de - 110dbm à -20dbm, la distorsion d'intermodulation du troisième ordre (IMD3) est contrôlée en dessous de -45 dBC.
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