מהי דרישת מהירות התגובה לדיודות בציוד תקשורת?

一, דרישת הליבה של ציוד תקשורת למהירות תגובת דיודה
הביקוש למהירות תגובת הדיודה בציוד תקשורת נובע משלושה אתגרים טכניים עיקריים:
שלמות אות מהירות גבוהה: ממשק ה- PCIE 6.0 דורש זמן עליית/נפילה של פחות או שווה ל 50ps, והדיודה המתאימה צריכה להיות מהירות תגובה של<10ps to avoid signal distortion.
זמניות הגנה חולפת: מכשירי הגנת ESD צריכים להשלים את פעולת ההידוק בתוך 1Ns כדי למנוע מתח מתח חולף לחדור לשבב.
Optical communication sensitivity: 100Gbps optical module requires PIN photodiode rise time ≤ 50ps and quantum efficiency>70% לתמוך בהעברת מרחק ארוכה -.
נטילת תחנות בסיס 5G כדוגמה, קדמת ה- RF שלהם - סוף צריכה להשתמש בדיודות שוטקי (כגון SS12-SS110), עם זמן תגובה של פחות מ- 50ps וסט קיבול צומת של פחות מ- 0.3PF, כדי להבטיח איתור ותיקון יעיל ברצועת התדר 3.5GHz.
2, מסלול היישום הטכני של מהירות תגובת הדיודה
1. אופטימיזציה מבנית משפרת את מהירות התגובה
פוטודיוד סיכה: על ידי הכנסת שכבה מהותית (שכבה I) בין אזורי P ו- N, רוחב אזור ההידלדלות מורחב ל 10-100 מיקרומטר, ומפחית את זמן הסחף של המנשא ל 0.1-1 ns. לדוגמה, לדיודה סיכה של אינגאס יש תגובה של 0.84 A/W וזמן עלייה של<50 ps at a wavelength of 1.55 μ m.
פוטודיוד Avalanche (APD): שימוש באפקט הכפל המפולת כדי לשפר את הרווח, תוך אופטימיזציה של חלוקת השדה החשמלי כדי להפחית את זמן המעבר. לדוגמה, במערכת של 10 ג'יגה -סיב לשנייה, ל- INP/INGAAS APD יש זמן תגובה של פחות מ- 100ps ורווח של עד 100 פעמים.
2. חדשנות חומרית פורצת דרך צווארי בקבוק ביצועים
מוליכים למחצה רחבים של פס פס: לחומרים כמו GAAS ו- 6H SIC יש ניידות אלקטרונים גבוהה (GAAS עד 8500 ס"מ ²/V · S), שיכולים לשפר משמעותית את מהירות הסחף של המנשא. לדוגמה, לדיודות סיכות GAAS יש זמן תגובה של פחות מ 30ps ברצועת התדרים 10GHz.
מבנה הטרו -ג'ונקונקטיבי: IngaAs/INP Heterojunction מפחית את הזרם האפל ומשפר את מהירות התגובה באמצעות הנדסת פס. לדוגמה, לדיודה של סיכה הטרו -ג'ונקונקטיבית יש זרם כהה<2nA and a responsivity>0.6A/W באורך גל של 1.3 מיקרומטר.
3. אריזה ומעגל עיצוב שיתופי פעולה
אריזת קיבול נמוכה: שימוש בטכנולוגיית שבב הפוך כדי להפחית את קיבול הצומת מתחת ל 0.1pf. לדוגמה, DW05 - 4R2PC-S דיודה ESD ארוז בתלת מימד ובעל קיבול צומת של 0.2PF בלבד, התומך בשידור של 20 ג'יגה-סיביות באמצעות ממשק USB4.
אופטימיזציה של מעגלים תואמים: פיצו על פרמטרים טפיליים של דיודה דרך מעגל RLC כדי להפחית את קבוע זמן ה- RC. לדוגמה, בעיצוב של 5G RF קדמי - סוף, רשת סינון סוג π - משמשת למיטוב זמן התגובה לדיודה ל<20ps.
3, דרישות למהירות תגובת הדיודה של ציוד תקשורת טיפוסי
1. ציוד תקשורת סיבים אופטיים
Light receiving module: 100Gbps QSFP28 optical module requires PIN diode rise time ≤ 30ps and quantum efficiency>80%. לדוגמה, מודול FTLX85711D3BCL של FINISAR משתמש בדיודות PIN של INGAAS ותומך בהעברת 10 ק"מ.
מגבר אופטי: EDFA (ארביום - מגבר סיבים מסומם) דורש APD לניטור כוח אופטי, עם זמן תגובה של<50ps and a dynamic range of>60dB.
2. מכשירי תקשורת אלחוטית
קדמת RF - סוף: קדמת ה- RF - סוף תחנות בסיס 5G דורשות שימוש בדיודות שוטקי לערבוב וגילוי, עם זמן תגובה של<30ps and a cutoff frequency of>40GHz. לדוגמה, לדיודה SMS7630-079LF של SkyWorks יש אובדן המרה של פחות מ- 7dB בפס התדרים 28GHz.
מתג אנטנה: מתג האנטנה של מערכת TDD דורש דיודה סיכה עם זמן מיתוג של<50ns and an isolation of>40dB. לדוגמה, דיודה QPD1025L של QORVO תומך ברצועת התדרים 2.6GHz עם אובדן הכנסה של<0.3dB.
3. ציוד תקשורת נתונים
ממשק מהירות גבוהה: ממשקי PCIE 5.0/6.0 דורשים שימוש בדיודות ESD של קיבול נמוך עם זמן התגובה<10ps and junction capacitance<0.1pF. For example, Nexperia's PESD5V0S1BA diode supports 8kV contact discharge and clamp voltage<8V.
ספק כוח שרת: בקר Oring דורש דיודות של שוטקי לחסימת זרם הפוך, עם ירידת מתח קדימה של פחות מ- 0.3V וזמן התאוששות הפוך של פחות מ- 10Ns. לדוגמה, דיודה VS-10BQ100 של Vishay תומך בזרם 10A, עם ירידת מתח קדימה של 0.28 וולט בלבד.
4, בדיקות מהירות תגובה ואופטימיזציה בתרגול הנדסי
1. שיטת בדיקה
Time domain testing: Use an oscilloscope (bandwidth>50GHz) למדידת זמן העלייה/הנפילה של הדיודה. לדוגמה, האוסילוסקופ של Keysight DSOX95004A יכול למדוד במדויק את זמני התגובה של<10ps.
בדיקת תחום תדרים: השתמש במנתח רשת (VNA) כדי לבדוק את פרמטרי ה- S ולהעריך את תדר ניתוק הדיודה. לדוגמה, VNA Rohde & Schwarz ZnB20 יכולים למדוד תגובת תדרים עד 20GHz.
בדיקות חולפות: השתמש בסימולטור ESD (כגון ESD3000 של שותף EMC) כדי להחיל פולסים ± 15KV כדי לאמת את מהירות ההידוק של הדיודה.
2. אסטרטגיית אופטימיזציה
ארכיטקטורת הגנה רב -מפלסית: הגנה על שלוש מפלסים מאומצת בממשקי מהירות- גבוהים, כולל דיודות TVS, חנקות במצב נפוץ, ודיודות ESD של קיבול נמוך, כדי להפחית את לחץ התגובה של מכשירי במה בודדים {}}.
תכנון פיצוי טמפרטורה: כדי לטפל בסוגיית הזרם האפל העולה עם הטמפרטורה, נגן נגן מקדם טמפרטורה שלילי (NTC) להתאמת הטיה דינאמית. לדוגמה, בדיודות סיכות אינגאס, שיעור השינוי הנוכחי האפל מצטמצם מ- 5%/ מעלה ל -1%/ מעלות דרך NTC.
מעגל הסתגלות: שילוב רשת התאמה מכוונת בחזית RF - סוף כדי לייעל באופן דינמי את מהירות התגובה של הדיודה על בסיס תדר ההפעלה. לדוגמה, שימוש במתגי MEMS כדי להשיג מיתוג עכבה של 50 Ω -75 Ω ולהפחית הפסדי השתקפות.

https://www.trrsemicon.com/transistor/high- voltage {(3}} transistor {4 }mmbta92.html