Kuidas tuvastada dioodide jõudluse halvenemine RF -suhtluses?

一, RF -dioodide jõudluse peamise mehhanism
1. defektide kogunemine liitpiirkonnas
Pika - termini RF -dioodide toimimise ajal suureneb rekombinatsiooni piirkonnas mitteradiatiivsete rekombinatsioonikeskuste arv järk -järgult, põhjustades sisemise kvant efektiivsuse vähenemist. Võttes näitena GAA -del põhinevad dioodid, on nende lagunemiskiirus negatiivselt korreleerunud ribalaua energiaga: kui ribalaua energia väheneb 1,4 eV -lt 0,34 eV -ni, väheneb defekti tekitamise aktiveerimisenergia märkimisväärselt, kiirendades jõudluse lagunemist. Lisaks on kõrged - energiaelektronide kiiritamiskatsed näidanud, et dioodi ettepoole kallutatud olekus kiirendab elektron augu rekombinatsiooniga eralduv energia vakantsuse difusiooni, moodustades "tumeda joone" defektid ja põhjustades helendava efektiivsuse vähenemise.
2. Termilise stressi põhjustatud materiaalsed kahjustused
Pideva laine või impulsi töörežiimides võivad dioodide ristmike temperatuuri kõikumised põhjustada materjali termilist väsimust. Näiteks 30-sekundilise sisselülitamise ja 30 sekundilise tsükli testis ebaõnnestus pastöriseerimata diood pärast 7,06 × 10 ^ 4 tsüklit, mille tulemuseks oli väljundvõimsuse vähenemine 6,4 dB, samas kui oluliselt lagunenud RF jõudlusega seade näitas lekkevoolu 7-kordset suurenemist 1300 tunni pärast. Termiline pinge võib põhjustada ka pakendimaterjalide vananemist, näiteks kehva tihenemise põhjustatud lekkeprobleeme, süvendades veelgi jõudluse halvenemist.
3. parasiitide parameetrite muutused
RF -dioodide parasiitlik mahtuvus ja induktiivsus mõjutavad märkimisväärselt tulemuslikkust kõrgetel sagedustel. Kui parasiitne mahtuvus suureneb, suureneb signaali ülekande kaotus, mis põhjustab korrektsiooni efektiivsuse vähenemist. Näiteks kui RF -sisendvõimsus suureneb V_BR ²/(4R_L), jõuab dioodi maksimaalne pinge jaotuspingesse. Kui võimsus kasvab jätkuvalt, laguneb diood ja parandamise efektiivsus väheneb märkimisväärselt. Lisaks võivad parasiitide parameetrite muutused põhjustada isegi harmoonilisi moonutusi, mõjutades signaali kvaliteeti.
2, tuvastusmeetod RF -dioodide jõudluse halvendamiseks
1. välimus ja konstruktsioonikontroll
Mikroskoopiline vaatlus: kasutage 10-100x mikroskoopi, et kontrollida korpuse pragude, nööpnõelte oksüdeerimist ja joodiste liigeste kvaliteeti. Näiteks näitas RF -lüliti dioodi teatud mudeli rikkeanalüüsis mikroskoopiline vaatlus tihvtide pinnal olevad mikrokraadid, mis põhjustas kontakttakistuse suurenemise.
X - kiirtestimine: sisemiste struktuuriliste defektide, näiteks joodiste tühimike, kiibi nihke jms tuvastamine. Kasutades X - kiirinstrumenti. Dioodi rikke korral satelliitide kommunikatsioonimoodulis näitas X - kiirkontroll jootekihis 0,5 mm läbimõõduga õõnsust, mis põhjustas soojusresistentsuse suurenemise.
2. Elektrilise jõudluse testimine
I - v Iseloomuliku kõvera analüüs: kasutage pooljuhtide parameetrite testijat (näiteks Keithley 4200), et mõõta edasisuunalist pinget (V_F), pöördvoolu (IR) ja lävivoolu tihedust (J_TH). Näiteks teatava laserdioodi lagunemiskatses põhjustas lävivoolutiheduse suurendamine 1000A/cm ² -ni 1200A/cm ² väljundvõimsuse vähenemise 20% -ni.
Kõrgsageduslike parameetrite testimine: mõõtke S parameetreid, müra ja püsilaine suhe vektorvõrgu analüsaatori abil. Radari vastuvõtja dioodi testimisel leiti, et S11 parameeter halvenes -20dB -st -15dB -ni, mis näitab sisendi sobitamise jõudluse langust.
3. Dünaamiline jõudluse hindamine
Võimsuse mahutavuse testimine: kasutage kõrge - pingetestijat (näiteks Tektronix 370A), et rakendada erinevate jõudude raadiosagedussignaale ja jälgida dioodi jaotuspinget ja rektifitseerimise efektiivsust. Näiteks leiti võimsusvõimendi dioodi testimisel, et kui sisendvõimsus ületas 10 dBm, vähenes rektifitseerimise efektiivsus 80% -lt 60% -ni.
Lülituskiiruse test: mõõtke dioodi tõusu/languse aeg läbi ostsilloskoobi. Kõrge - kiiruselüliti vooluahelas pikendatakse dioodi lülitusaega 5N -lt 10NS -ile, mille tulemuseks on signaali moonutamine.
4. Pikaajaline töökindluse kontrollimine
Kiirendatud elutesti: läbiviige pidevat laine- või impulsioperatsiooni testid kõrgel temperatuuril (150 kraadi) ja kõrge õhuniiskuse (85% RH) keskkonnas. Näiteks leiti kommunikatsiooni alusjaama dioodi kiirenduskatses, et pärast 1000 töötunni suurenes vastupidine lekkevool kolmekordselt ja väljundvõimsus vähenes 15%.
Termilise tsükli test: simuleerige temperatuuri tsüklit vahemikus -40 kraadi kuni 125 kraadi vibratsioonikatse pingil, et hinnata pakendimaterjali usaldusväärsust. Teatud kosmosedioodi testimisel leiti, et pärast 500 tsüklit ilmnesid jootekihis praod, mille tulemuseks oli soojusresistentsus.
3, tööstuse praktika ja juhtumite analüüs
1. kommunikatsiooniseadmete tootjate testimisprotsess
Võttes näite Huawei, sisaldab selle RF -dioodide tuvastamise protsess:
Sissetulev ülevaatus: käitumine i - v omadused, kõrged - sagedusparameetrid ja dioodide partii pakkimise kvaliteeditestid, mille läbikiirus on suurem või võrdne 99,5%-ga.
Protsesside jälgimine: jootmistemperatuuri ja aja reaalajas jälgimine SMT pinna kinnituse, jootmise ja muude protsesside ajal, et tagada tihvtide jootmise kvaliteet.
Valmistoodete testimine: viige läbi kogu temperatuurivahemik (-40 kraadi kuni 85 kraadi) RF jõudluse testimine kommunikatsioonimoodulil, et tagada veamäär, mis on väiksem või võrdne 10 ^ -12.
2. satelliitide sidesüsteemi hooldusstrateegia
Madal Maa orbiidi satelliitide sidesüsteemis võetakse vastu järgmised hooldusstrateegiad:
Orbiidi jälgimisel: väljundvõimsuse ja müra koefitsiendi reaalajas jälgimine läbi - plaadi toitearvesti ja varunduskanalite automaatne lülitamine, kui tuvastatakse kõrvalekalded.
Regulaarne kalibreerimine: teostage i - v iseloomulik kalibreerimine dioodil iga 6 kuu tagant, et veenduda, et lävivoolu tiheduse kõrvalekalle on väiksem või võrdne 5%-ga.
Elu ennustamine: põhineb kiirendatud elutesti andmete põhjal dioodide elumudel, et ennustada järelejäänud tööelu.
3. Radarisüsteemi tõrkeanalüüs
Etapiviisilise massiivi radari rikkeanalüüsis leiti, et dioodi jõudluse halvenemise peamine põhjus on järgmine:
Termiline pinge: radariantenniüksuse ebapiisav soojuse hajumise disain põhjustas dioodide ristmike temperatuuri üle 120 kraadi, kiirendades defektide kogunemist liitpiirkonnas.
Parasiitide parameetrid: parasiitide mahtuvus dioodi ja mikrostrip -liini vahel suureneb, põhjustades signaalifaasi vea suurenemist ja mõjutades tala osutamise täpsust.
Parandusmeetmed: optimeerige soojuse hajumise disain, kasutage madalaid dielektrilisi konstantsi substraate ja vähendage parasiitide parameetrite mõju.
4, tehnoloogilised suundumused ja väljakutsed
1. kõrgsagedus ja integratsioon
6G tehnoloogia arendamisega peavad RF -dioodid töötama Terahertzi sagedusribas, mis on kõrgemad nõuded parasiitide parameetrite juhtimiseks. Näiteks tuleb INP -põhiste Schottky dioodide parasiitlikku mahtuvust juhtida 300 GHz sagedusribal alla 0,1FF.
2. intelligentne tuvastamise tehnoloogia
Tehisintellektil põhinev tuvastussüsteem võib saavutada reaalse - aja jälgimise ja dioodi jõudluse ennustava hoolduse. Näiteks analüüsides i - v karakteristiku kõverat masinõppe algoritmide kaudu, saab dioodide rikkeid ennustada kolm kuud ette.
3. uued materjalid ja uued protsessid
Laia ribalaiuse pooljuhtmaterjalide nagu GAN ja SIC kasutamine võib oluliselt parandada dioodide võimsust ja usaldusväärsust. Näiteks võib GAN -põhiste Schottky dioodide jaotuspinge ulatuda 1000 V -ni, mis on viis korda suurem kui traditsioonilised SI -põhised dioodid.
https://www.trrsemicon.com/transistor/npn {2} {2} general iren {3 }purpose{ {4} TRANSISTOR IRENS