Seberapa kritikal adalah masa pemulihan terbalik diod dalam aplikasi komunikasi?

1, Mekanisme intipati dan kegagalan fizikal masa pemulihan terbalik
Proses fizikal kesan penyimpanan caj
Apabila diod beralih dari keadaan pengaliran ke hadapan untuk membalikkan keadaan cutoff, pembawa minoriti (lubang dan elektron) yang disimpan di kedua -dua belah persimpangan PN perlu dibersihkan melalui rekombinasi atau hanyut. Mengambil silikon - diod berasaskan sebagai contoh, apabila dilakukan di arah hadapan, ketumpatan lubang yang disimpan di rantau P boleh mencapai 10 ¹⁶/cm ³. Pembawa ini perlu melalui masa penyimpanan (t ₁), menetap masa (t ₂), dan masa bangun (t ∝) di bawah voltan terbalik untuk hilang sepenuhnya. Data ujian sebenar menunjukkan bahawa diod persimpangan PN biasa dapat mencapai masa pemulihan terbalik sehingga 200Ns di bawah arus ke hadapan 10A, mengakibatkan spek voltan sementara 1.5V semasa proses penukaran.
Mod kegagalan dalam senario frekuensi tinggi -
Dalam senario komunikasi di atas 100MHz, masa pemulihan terbalik yang panjang akan menyebabkan kegagalan berganda:
Lonjakan kerugian suis: Kerugian tenaga semasa pemulihan terbalik adalah berkadar dengan TRR. Mengambil litar pemandu GaN HEMT sebagai contoh, untuk setiap 10NS meningkat dalam TRR, kehilangan penukaran meningkat sebanyak 15%.
Kemerosotan gangguan elektromagnet (EMI): DI/DT yang berubah dengan cepat (kadar perubahan arus) menghasilkan bunyi frekuensi tinggi -. Ujian sebenar menunjukkan bahawa spektrum EMI diod trr =100 ns melebihi had standard CISPR 32 oleh 12dB dalam julat 100MHz-1GHz apabila dihidupkan.
Pengumpulan tekanan terma: Kerugian kuasa semasa proses pemulihan terbalik ditukar kepada tenaga terma, mengakibatkan peningkatan suhu persimpangan. Ujian modul komunikasi tertentu menunjukkan bahawa suhu persimpangan diod dengan TRR =150 ns adalah 25 darjah lebih tinggi daripada peranti TRR =50 selepas operasi berterusan selama 1 jam.
2, kesan masa pemulihan terbalik terhadap prestasi komunikasi
Kekangan kecekapan penukaran kuasa
Dalam DC - dc converters, masa pemulihan terbalik secara langsung mempengaruhi kecekapan. Mengambil litar buck sebagai contoh, apabila voltan input adalah 48V dan arus output adalah 10a:
Kecekapan diod Schottky dengan trr =50 ns boleh mencapai 95%
Kecekapan diod biasa dengan trr =200 ns hanya 88%
Cabaran integriti isyarat
Dalam tinggi - Komunikasi digital kelajuan, voltan overshoot dan dering yang disebabkan oleh masa pemulihan terbalik boleh merosot kualiti gambarajah mata. Mengambil antara muka PCIe 5.0 sebagai contoh, apabila menggunakan diod trr =80 ns, penutupan mata dikurangkan sebanyak 30%, dan kadar ralat bit (BER) meningkat dari 10 ⁻¹ ² hingga 10 ⁻⁹. Data simulasi menunjukkan bahawa untuk setiap 10NS meningkat dalam TRR, masa kenaikan isyarat dilanjutkan oleh 50PS, mengakibatkan penurunan margin masa.
Risiko kebolehpercayaan sistem
Operasi suhu tinggi - akan mempercepatkan penuaan diod. Ujian peralatan komunikasi satelit menunjukkan bahawa diod dengan TRR =120 ns mempunyai jangka hayat hanya 1/5 dari peranti TRR =30 pada suhu ambien 125 darjah. Analisis kegagalan menunjukkan bahawa tekanan haba yang membawa kepada penyingkiran lapisan metalisasi dan detasmen dawai ikatan adalah mod kegagalan utama.
3, Strategi Pengoptimuman untuk Masa Pemulihan Balik
Inovasi dalam Bahan dan Peranti
Semikonduktor Bandgap Wide: TRR SIC Schottky Diode boleh serendah 10Ns, dan arus kebocoran terbalik hanya 0.1 μ A pada 200 darjah. SBD 1200V SIC Cree Company mengurangkan TRR sebanyak 70% berbanding peranti SI pada 10A semasa.
Teknologi Doping Emas: Dengan memperkenalkan emas sebagai pusat komposit, seumur hidup pembawa dapat dipendekkan dari 1 μ s hingga 10Ns. Diod Pemulihan Cepat Infineon mengamalkan teknologi ini, dengan TRR 35Ns.
Pengoptimuman Struktur Pin: Mengurangkan lebar rantau saya dapat menurunkan kapasiti penyimpanan caj. Diod pemulihan ultra cepat Rohm direka dengan rantau 0.5 μ mi -, mengurangkan TRR hingga 25Ns.
Pengoptimuman Reka Bentuk Litar
Teknologi pensuisan lembut: Switch Voltage Switching (ZVS) boleh menghapuskan pancang voltan semasa pemulihan terbalik. Ujian sebenar menunjukkan bahawa teknologi ZVS mengurangkan kesan TRR diod sebanyak 60%.
Pembetulan segerak: Menggantikan diod dengan MOSFET boleh menghapuskan TRR sepenuhnya. Pengawal pembetulan segerak LM5164 TI mencapai kecekapan 96% pada kekerapan beralih 1MHz.
Penindasan Parasit Parasit: Dengan menggunakan teknologi pembungkusan 3D, induktansi utama dikurangkan dari 5NH hingga 1NH, meningkatkan DI/DT dari 50A/NS hingga 250A/NS dan memendekkan TRR.
Pengurusan terma tahap sistem
Penyejukan cecair mikrochannel: Stesen asas Huawei menggunakan silikon - berasaskan plat penyejukan cecair microchannel, yang mengurangkan suhu simpang diod dari 150 darjah hingga 110 darjah dan memendekkan TRR sebanyak 20%.
Perubahan Fasa Haba Pelepasan: Bahan perubahan fasa komposit berasaskan parafin yang dibangunkan oleh ZTE Corporation dapat menyerap 800j haba pada titik perubahan fasa 120 darjah, melambatkan kemerosotan TRR dengan suhu.
https://www.trrsemicon.com/Transistor/smd (2} }General (3 }purpose (4 }Transistors (5 )bc817-25.html