Comment choisir les diodes de fréquence élevées - dans les applications de communication?

一, la relation de cartographie entre les paramètres techniques principaux des diodes de fréquence - élevées et des scénarios de communication
1. Temps de récupération inversé (TRR): le "seuil de vitesse" des commutateurs de fréquence élevés -
La commutation rapide des signaux de fréquence - élevés nécessite des diodes pour terminer la transition entre les états de conduction et de coupure dans les nanosecondes. En prenant le circuit de commutation de la station de base 5G PA (amplificateur de puissance) comme exemple, si une diode de redresseur commune avec TRR =100 ns est utilisée, à la bande de fréquence de 28 GHz, chaque cycle de commutation produira une distorsion du signal d'environ 0,3%, résultant en EVM (amplitude du vecteur d'erreur) dépassant la norme. Le TRR de la diode de récupération ultra rapide (UFRD) peut être aussi faible que 10NS, et le taux de distorsion peut être réduit à 0,003% dans la même bande de fréquence, répondant aux exigences de 3GPP pour la qualité du signal NR 5G.
Suggestion de sélection:
Communication d'ondes millimétriques (au-dessus de 24 GHz): hiérarchisez la diode UFRD ou Schottky (SBD) avec TRR inférieur ou égal à 5NS;
Bande de fréquence de sous-6 GHz: la diode de récupération rapide (FRD) avec Trr =20-50 ns peut être utilisée;
Avoid using ordinary diodes with Trr>100ns, sauf si appliqué à la fréquence basse - (<1MHz) scenarios.
2. Capacité de jonction (CJ): un "filtre invisible" pour les signaux de fréquence élevés -
La capacité de jonction d'une diode et l'inductance parasite du circuit forment un circuit de résonance LC, qui peut provoquer une réflexion ou une atténuation du signal dans la plage de fréquences haute. En prenant la bande KA (26,5-40 GHz) convertisseur vers le bas pour la communication par satellite comme exemple, si une diode de détection PF CJ =5 est utilisée, la perte d'insertion au point de fréquence de 30 GHz peut atteindre 3DB, ce qui entraîne une diminution de 50% de la sensibilité à la réception. En utilisant des diodes Schottky avec CJ<0.5pF, the loss can be controlled within 0.5dB.
Suggestion de sélection:
RF front-end (>1 GHz): Choisissez des diodes SBD ou PIN avec CJ<1pF;
Traitement de la bande de base (<100MHz): Acceptable FRD of Cj=5-10pF;
Vérifiez l'impact de la capacité de jonction sur l'intégrité du signal à travers trois - simulation électromagnétique dimensionnelle (comme HFSS).
3. Drop tension vers l'avant (VF): le "levier de clé" pour la conception de puissance faible -
Dans les modules de communication IoT alimentés par batterie, la consommation d'énergie des diodes peut dépasser 30%. Prenant le circuit de commutateur d'alimentation du module NB IoT comme exemple, si une diode de commutateur de silicium avec VF =0.7 V est utilisée, la consommation d'alimentation à 10mma est de 7MW; Tout en utilisant une diode Schottky avec VF =0.2 V, la consommation d'énergie peut être réduite à 2MW, étendant considérablement la durée de vie de la batterie.
Suggestion de sélection:
Scénario basse tension (<5V): prioritize SBD with Vf<0.4V;
High voltage scenario (>100v): FRD / UFRD acceptable avec vf =1-2 v;
Faites attention au commerce - entre VF et TRR: Certains diodes VF low ultra - peuvent sacrifier les performances TRR.
2, stratégie de sélection différenciée pour les sous-systèmes de communication
1. Rf Front - fin: le "champ dominant" des diodes Schottky
Dans le front RF - fin des stations de base 5G, les diodes Schottky sont le choix préféré pour les mélangeurs, les détecteurs et les limiteurs en raison de leur vitesse de commutation ultra rapide (TRR<3ns) and low junction capacitance (Cj<0.2pF). For example, Infineon's BAT62 series Schottky diodes can achieve a sensitivity of -15dBm and a dynamic range of 10dB in the 28GHz frequency band, meeting 3GPP's requirements for 5G NR receivers.
Applications typiques:
Mixer: utiliser les caractéristiques non linéaires du SBD pour atteindre la conversion de fréquence;
Détecteur: extraire les informations d'enveloppe des signaux RF;
Limiter: protège les amplificateurs à faible bruit (LNA) contre les surtensions de signaux fortes.
2. Traitement de la bande de base: le "Cost - Choix efficace" pour les diodes de récupération rapide
Dans les circuits de traitement du signal en bande de base, les diodes de récupération rapide (FRD) sont devenues le choix grand public pour l'échantillonnage et la maintenance ADC, la conversion au niveau logique et d'autres scénarios en raison de leurs performances et de leurs coûts équilibrés. Par exemple, la série BYV26E de Weishi FRD peut résister au courant 1a à une fréquence de commutation de 100 kHz, avec un temps de récupération inverse de seulement 50ns et un prix un seul - tiers des diodes Schottky.
Applications typiques
Échantillonnage et maintien de l'ADC: utilisation des caractéristiques de commutation rapide de la FRD pour réduire les erreurs d'échantillonnage;
Conversion de niveau logique: atteindre la compatibilité entre les niveaux de TTL et CMOS;
Protection de puissance: empêcher les dommages causés par le circuit causés par la connexion inverse ou la surtension.
3. Microwave and Millimètre Wave: "Le" Artefact d'impédance variable "des diodes de broches
Dans les scénarios d'ondes micro-ondes / millimètres tels que le radar et la guerre électronique, les diodes de broches deviennent les composants centraux des déphasages, des matrices de commutation et des atténuateurs en ajustant l'impédance par la tension de biais. Par exemple, la diode PIN HSMP - 3890 de Stmicroelectronics peut atteindre une perte d'insertion de 0,1 dB et une isolation de 40 dB dans la bande de fréquences de 10 GHz, répondant aux exigences du radar militaire pour les commutateurs haute performance.
Applications typiques:
Radar de réseau phasé: balayage de faisceau rapide réalisé via des diodes de broches;
Communication par satellite: construire une matrice de commutation d'isolement élevée à l'aide de diodes de broche;
Instrument de test: en tant que composant d'étalonnage pour les analyseurs de réseaux vectoriels.
3, pièges invisibles et stratégies d'évitement dans la sélection
1. Package parasites Paramètres: le "High - Avantage de fréquence" de l'emballage SMD
L'inductance de la broche de la fiche - dans les diodes (comme Do - 41) peut atteindre 10NH, qui introduira une inductance de 6,3 Ω dans la bande de fréquence 1GHz, entraînant une atténuation du signal. L'inductance parasite des packages SMD (comme SOD-123) n'est que 1NH, et l'inductance est réduite à 0,6 Ω dans la même bande de fréquence, améliorant considérablement les performances à haute fréquence.
Stratégie d'évitement:
Prioriser l'emballage SMD (comme SOD-123, SOT-23);
Évitez d'utiliser une fiche à broches longues - dans des packages (tels que DO-41, à-220);
Réduisez l'inductance parasite par l'optimisation de la disposition des PCB (comme le raccourcissement des longueurs de plomb et l'augmentation des vias du sol).
2. Stabilité de la température: le «défi de fuite inversé» des diodes Schottky
Le courant de fuite inverse (IR) des diodes Schottky augmente de façon exponentielle avec la température. Par exemple, une diode avec IR =1 μ A à 25 degrés peut atteindre 100 μ A à 85 degrés, entraînant une augmentation significative de la consommation d'énergie du circuit. Le coefficient de température IR des diodes de jonction PN n'est que 1/10 de celui des diodes Schottky.
Stratégie d'évitement:
PN junction diodes are preferred for high temperature scenarios (>85 degrés);
Si des diodes Schottky doivent être utilisées, la température de la jonction doit être réduite par la conception de la dissipation thermique;
Choisissez des modèles IR faibles (tels que la série BAT62 d'Infineon, IR<0.1 μ A @ 25 ℃).
3. Risque de la chaîne d'approvisionnement: "l'opportunité alternative" de la localisation
En raison de facteurs géopolitiques, certaines diodes de fréquence - élevées importées (telles que la série MBR d'Anson) sont confrontées au risque d'interruption d'approvisionnement. Les fabricants nationaux tels que la technologie Suzhou Gude et Changdian ont atteint la contrôlabilité indépendante de produits tels que les diodes Schottky et les FRD. Par exemple, la diode Schottky SS14 de Suzhou Gude peut remplacer complètement les modèles importés en termes de performances, et le cycle d'approvisionnement est raccourci à 4 semaines.
Stratégie d'évitement:
Établir une liste des substituts des dispositifs nationaux et effectuer des tests de comparaison réguliers de performances;
Établir une coopération stratégique avec les fabricants nationaux pour assurer la sécurité de la chaîne d'approvisionnement;
Faites attention aux tendances de l'industrie et ajustez les stratégies de sélection en temps opportun.
4, tendance future: "Direction de l'évolution technologique" des diodes de fréquence - élevées
1. Innovation matérielle: "percée à haute fréquence" des diodes en carbure de silicium (sic)
La mobilité électronique élevée (1000 cm ² / v · s) et les caractéristiques larges (3,3ev) du matériau SIC en font un matériau idéal pour les diodes de fréquence élevées -. Par exemple, la diode SIC Schottky de la série SCT2080KE de ROHM peut résister au courant de 10A à une fréquence de commutation de 1 MHz, avec un temps de récupération inverse près de zéro, ce qui le rend adapté à une conception efficace de l'alimentation électrique dans des stations de base 5G.
2. Intégration: intégration transfrontalière des diodes et des MEM
Avec le développement de systèmes de communication envers la miniaturisation et l'intégration, l'intégration des diodes et des MEMS (micro-systèmes mécaniques) est devenue une nouvelle tendance. Par exemple, les déphasages HMC - C090 d'ADI- C090 peuvent obtenir un contrôle de phase à 360 degrés dans la bande de fréquence de 24 GHz, avec un volume seulement 1/5 des solutions traditionnelles.
3. Intelligence: la "fonction de surveillance de soi -" des diodes
À l'avenir, les diodes de fréquence élevées - peuvent intégrer des capteurs de température et de tension pour atteindre le saut - et l'ajustement adaptatif. Par exemple, Infineon développe une "diode schottky intelligente" qui peut surveiller la température de la jonction dans le temps réel - à travers le -