Mikä on diodien vasteen nopeuden vaatimus viestintälaitteissa?

一, Diodin vasteen nopeuden viestinnän ydinvaatimus
Diodivasteen nopeuden kysyntä viestintälaitteissa johtuu kolmesta suuresta teknisestä haasteesta:
Nopea signaalin eheys: PCIE 6.0 -rajapinta vaatii signaalin nousua/pudotustaikaa, joka on vähemmän tai yhtä suuri kuin 50 ps, ​​ja vastaavalla diodilla tulisi olla vasteenopeus<10ps to avoid signal distortion.
Ohimenevä suojaus Tuottavuus: ESD -suojauslaitteiden on suoritettava puristustoimenpide 1N: n sisällä estääkseen ohimenevää ylijännitteen tunkeutuvan siruun.
Optical communication sensitivity: 100Gbps optical module requires PIN photodiode rise time ≤ 50ps and quantum efficiency>70% tukemaan pitkää - etäisyyssiirtoa.
Esimerkiksi 5G-tukiasemien ottaminen heidän RF-etuosansa - -päästään on käytettävä Schottky-diodeja (kuten SS12-SS110-sarja), jonka vasteaika on alle 50PS ja liitäntäkapasitanssi, joka on alle 0,3pf, varmistaakseen tehokkaan havaitsemisen ja korjaamisen 3,5GHZ-taajuuskaistalla.
2, diodin vasteen nopeuden tekninen toteutuspolku
1. Rakenteellinen optimointi parantaa vasteen nopeutta
PIN-fotodiodi: Asettamalla sisäinen kerros (I-kerros) P- ja N-alueiden väliin, ehtymisen alueen leveys pidennetään 10-100 μm: iin, mikä vähentää kantoaalto-ajautumisaikaa 0,1-1 NS: iin. Esimerkiksi Ingaas Pin -diodin reaktio on 0,84 A/W ja nousuaika<50 ps at a wavelength of 1.55 μ m.
Avalanche -fotodiodi (APD): Avalanche -kertolaskuvaikutuksen hyödyntäminen vahvistuksen parantamiseksi, samalla kun optimoi sähkökentän jakauma kuljetusajan vähentämiseksi. Esimerkiksi 10 Gbps -järjestelmässä INP/Ingaas APD: n vasteaika on alle 100PS ja jopa 100 kertaa voitto.
2. Materiaalinnovaatio murtuu suorituskyvyn pullonkaulojen läpi
Wide Bandgap -puolijohteet: Materiaaleilla, kuten GAA: lla ja 6H -sicillä, on korkea elektronien liikkuvuus (GAA: t jopa 8500 cm ²/v · s), mikä voi parantaa merkittävästi kantoaalto -ajelehuuhaa. Esimerkiksi GaAs -nasta -diodien vasteaika on alle 30PS 10 GHz: n taajuuskaistalla.
Heterojunction -rakenne: Ingaas/INP -heterojunktio vähentää tummaa virtaa ja parantaa vasteen nopeutta kaistatekniikan avulla. Esimerkiksi heterojunktiotapin diodilla on tumma virta<2nA and a responsivity>0,6A/W aallonpituudella 1,3 μm.
3. Pakkaus- ja piirisuunnittelu
Matala kapasitanssipakkaus: Flip Chip -teknologian käyttäminen liitäntäkapasitanssin vähentämiseksi alle 0,1PF: ään. Esimerkiksi DW05 - 4R2PC-S ESD-diodi on pakattu 3D: ksi ja sen liitäntäkapasitanssi on vain 0,2pf, joka tukee 20 gbps-lähetystä USB4-rajapinnan kautta.
Vastaava piirin optimointi: Kompensoi diodi -loisten parametrit RLC -piirin kautta RC -aikavakion vähentämiseksi. Esimerkiksi 5G RF: n etuosan - lopun suunnittelussa π - tyyppisuodatusverkkoa käytetään diodin vasteajan optimointiin<20ps.
3, tyypillisten viestintälaitteiden diodin vasteen nopeus vaatimukset
1. Kuituoptiset viestintälaitteet
Light receiving module: 100Gbps QSFP28 optical module requires PIN diode rise time ≤ 30ps and quantum efficiency>80%. Esimerkiksi Finisarin FTLX8571D3BCL -moduuli käyttää Ingaas -nastaja diodeja ja tukee 10 km: n lähetystä.
Optinen vahvistin: EDFA (Erbium - seostettu kuituvahvistin) vaatii APD: tä optisen tehon seurantaa varten, vasteaikaan<50ps and a dynamic range of>60dB.
2. langattomat viestintälaitteet
RF Front - LOPPU: RF -etuosa - 5G -tukiasemien pää vaatii Schottky -diodien käyttöä sekoittamiseen ja havaitsemiseen, vasteaikaan<30ps and a cutoff frequency of>40 GHz. Esimerkiksi Skyworksin SMS7630-079LF-diodin muuntamishäviö on alle 7dB 28 GHz: n taajuuskaistalla.
Antennikytkin: TDD -järjestelmän antennikytkin vaatii PIN -diodin kytkentäajalla<50ns and an isolation of>40 dB. Esimerkiksi QORVO: n QPD1025L -diodi tukee 2,6 GHz: n taajuuskaista<0.3dB.
3. Tietoliikuntalaitteet
Nopea rajapinta: PCIe 5.0/6.0 -rajapinnat vaativat alhaisen kapasitanssin ESD -diodien käyttöä vasteaikaan<10ps and junction capacitance<0.1pF. For example, Nexperia's PESD5V0S1BA diode supports 8kV contact discharge and clamp voltage<8V.
Palvelimen virtalähde: Oring -ohjain vaatii Schottky -diodeja käänteisen virran estämistä varten, eteenpäin suuntautuvan jännitteen pudotus on alle 0,3 V ja käänteisen palautumisajan alle 10N: n. Esimerkiksi Vishayn VS-10BQ100-diodi tukee 10A-virtaa, ja eteenpäin suuntautuvan jännitteen pudotus on vain 0,28 V.
4, Vasteen nopeuden testaus ja optimointi tekniikan käytännössä
1. Testausmenetelmä
Time domain testing: Use an oscilloscope (bandwidth>50 GHz) diodin nousun/laskuajan mittaamiseksi. Esimerkiksi Keysight DSOX95004A -oskilloskooppi voi mitata tarkasti vasteajat<10ps.
Taajuusalueen testaus: Käytä verkkoanalysaattoria (VNA) S -parametrien testaamiseen ja diodin rajataajuuden arviointiin. Esimerkiksi Rohde & Schwarz Znb20 VNA voi mitata taajuusvastetta jopa 20 GHz: iin saakka.
Ohimenevä testaus: Käytä ESD -simulaattoria (kuten EMC -kumppanin ESD3000) soveltaaksesi ± 15 kV: n pulsseja diodin kiinnitysnopeuden tarkistamiseksi.
2. optimointistrategia
Monitasoinen suojausarkkitehtuuri: Kolmen tason suojaus otetaan käyttöön korkealla - -nopeusrajapinnalla, mukaan lukien televisio -diodeja, yleisen tilan tukehtumista ja matala kapasitanssi ESD -diodeja, vähentämään yksittäisten - vaiheiden vastepainetta.
Lämpötilan kompensointisuunnittelu: Pimeän virran ongelman ratkaisemiseksi käytetään lämpötilan kanssa, negatiivista lämpötilakerroinvastusta (NTC) käytetään dynaamiseen esijännitykseen. Esimerkiksi Ingaas Pin -diodeissa tumman virranmuutosnopeus pienenee 5%: sta asteeseen 1%/ aste NTC: n kautta.
Mukautuva piiri: viritettävän sovitusverkon integrointi RF -etuosaan - -päätös dymaattisesti diodivasteen nopeuden optimoimiseksi toimintataajuuden perusteella. Esimerkiksi MEMS -kytkimien käyttäminen 50 Ω -75 Ω: n impedanssin kytkemiseksi ja heijastushäviöiden vähentämiseksi.

https://www.trrsemicon.com/transistor/high {{22 }virtagi {3 }transistor =