ไดโอดทำงานได้อย่างไรในสภาพแวดล้อมการสื่อสารอุณหภูมิสูง -?

1 กลไกความล้มเหลวของอุณหภูมิสูงและการเสื่อมสภาพของประสิทธิภาพ
การกลายพันธุ์ของประสิทธิภาพที่เกิดจากการกระตุ้นความร้อนของผู้ให้บริการ
ภายใต้สภาวะอุณหภูมิสูงการกระตุ้นความร้อนของผู้ให้บริการประจุภายในวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ได้รับการปรับปรุงซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในลักษณะทางไฟฟ้าของไดโอด ที่ 150 องศากระแสการรั่วไหลย้อนกลับของไดโอด Schottky เพิ่มขึ้นตามลำดับความสำคัญสามคำสั่งเมื่อเทียบกับสภาพแวดล้อม 25 องศาทำให้เกิดการสูญเสียพลังงานเพิ่มขึ้นโดยตรง ที่ 175 องศาแรงดันไปข้างหน้าลดลงของไดโอด Junction PN ปกติลดลง 15%ทำให้จุดอคติของวงจรเป็นดริฟท์และส่งผลกระทบต่อความสมบูรณ์ของสัญญาณ
ความเสียหายทางโครงสร้างที่เกิดจากความเครียดจากความร้อน
เมื่ออุณหภูมิทางแยกเกิน 150 องศาซิลิคอน - วัสดุที่ใช้จะประสบความไม่ตรงกันในสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนซึ่งนำไปสู่การลอกเลเยอร์โลหะ จากข้อมูลการทดสอบจริงจากผู้ผลิตอุปกรณ์สื่อสารบางรายอัตราการปลดลวดพันธะของไดโอดแพคเกจ TO-220 ถึง 12% หลังจากการทำงานอย่างต่อเนื่องที่ 200 องศาเป็นเวลา 1,000 ชั่วโมง
การย่อยสลายลักษณะความถี่สูง
ในสถานการณ์ความถี่สูง- สูงกว่า 100MHz เอฟเฟกต์ผิวจะเน้นความร้อนบนพื้นผิว การทดลองแสดงให้เห็นว่าเมื่อไดโอด Sic Schottky ทำงานที่ 200MHz อุณหภูมิพื้นผิวจะสูงกว่าอุณหภูมิของร่างกาย 25 องศาส่งผลให้เวลาการฟื้นฟูย้อนกลับ 30% และการเสื่อมสภาพของคุณภาพสัญญาณการสื่อสาร
2, การพัฒนาในเทคโนโลยีวัสดุไดโอดที่มีอุณหภูมิสูง
การประยุกต์ใช้วัสดุเซมิคอนดักเตอร์ bandgap กว้าง
วัสดุ SIC: ความกว้างของ bandgap ที่ 3.26ev, ความแข็งแรงของสนามแตกหักที่สำคัญของ 3MV/cm ซึ่งสูงกว่าวัสดุ SI 10 เท่า ที่ 175 องศากระแสการรั่วไหลย้อนกลับของ Diode schottky 1200v Sic ของ Cree เพียง 0.1 μ A ซึ่งเป็นคำสั่งสองอันที่มีขนาดต่ำกว่าอุปกรณ์ SI
วัสดุ GAN: ด้วยการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนที่ 2000 ซม. ²/V · S เหมาะสำหรับสถานการณ์ความถี่สูง - ที่ 200 องศาการสูญเสียการสลับของอุปกรณ์ GaN HEMT ของ บริษัท EPC เพียง 0.5W ซึ่งต่ำกว่า 60% ของ Si Mosfet
2.2 โครงสร้างการติดต่อเซมิคอนดักเตอร์โลหะใหม่
ในการตอบสนองต่อปัญหาการรั่วไหลของอุณหภูมิสูง - ของไดโอด schottky, infineon ใช้กระบวนการ tiw/ni/ag multilayer metallization และความต้านทานการสัมผัสยังคงต่ำกว่า 0.5m Ω· cm ²ที่ 200 องศา SBD (Hybrid Barrier Schottky ไดโอด) ที่พัฒนาโดย ROHM ช่วยลดค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิการรั่วไหลย้อนกลับจาก 0.5%/ องศาเป็น 0.1%/ องศาโดยการแนะนำชั้น sin passivation
นวัตกรรมเทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์
บรรจุภัณฑ์พื้นผิวเซรามิก: บรรจุภัณฑ์ DFN8 × 8 โดยใช้สารตั้งต้นเซรามิก Aln โดยมีความต้านทานความร้อนต่ำถึง 3K/W ซึ่งต่ำกว่าบรรจุภัณฑ์ TO-252 แบบดั้งเดิม 40%
บรรจุภัณฑ์แบบเรียงซ้อน 3D: เทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์ SIP ที่พัฒนาโดย AMKOR เพิ่มความหนาแน่นฟลักซ์ความร้อนจาก 5W/mm ²เป็น 15W/mm ²ผ่านการเชื่อมต่อระหว่าง TSV ในแนวตั้ง
3, โซลูชันการจัดการความร้อนระดับระบบ
เทคโนโลยีการระบายความร้อนที่ใช้งานอยู่
MicroChannel Cooling ของเหลว: สถานีฐาน Huawei ใช้ซิลิคอน - แผ่นระบายความร้อนของเหลวไมโครแชนเนลที่ใช้ เมื่ออัตราการไหลของน้ำหล่อเย็นคือ 2m/s อุณหภูมิทางแยกไดโอดสามารถควบคุมได้ต่ำกว่า 120 องศาซึ่งต่ำกว่าอากาศ 30 องศา - สารละลายเย็น
การกระจายความร้อนเปลี่ยนเฟส: วัสดุเปลี่ยนเฟสคอมโพสิตที่ใช้พาราฟินที่พัฒนาโดย ZTE Corporation มีความร้อนแฝงอยู่ที่ 200J/G และสามารถดูดซับความร้อน 1,000J ที่จุดเปลี่ยนเฟส 150 องศา
วงจรควบคุมอุณหภูมิอัจฉริยะ
ข้อ จำกัด ของกระแสไฟฟ้าแบบไดนามิก: ชิป TPS25940 ของ TI จะปรับกระแสไฟฟ้าแบบไดนามิกโดยการตรวจจับอุณหภูมิของบรรจุภัณฑ์ไดโอด ข้อมูลการทดสอบจริงแสดงให้เห็นว่ากระแสสามารถ จำกัด ได้ที่ 70% ของค่าที่ได้รับการจัดอันดับที่ 150 องศาซึ่งขยายอายุการใช้งานของอุปกรณ์ได้สามครั้ง
Thermocouple ปิด - การควบคุมลูป: ADI ADT7420 เซ็นเซอร์อุณหภูมิรวมกับชิปเครื่องทำความเย็น TEC ได้รับความแม่นยำในการควบคุมอุณหภูมิ± 0.5 องศาความแม่นยำในการควบคุมอุณหภูมิเหมาะสำหรับสถานการณ์ที่รุนแรงเช่นการสื่อสารผ่านดาวเทียม
การออกแบบความร่วมมือทางไฟฟ้าความร้อน
การเพิ่มประสิทธิภาพเค้าโครงความร้อนของ PCB: การออกแบบ PCB 6 ชั้นชั้นแหล่งความร้อนไดโอดจะถูกแยกออกจากชั้นสัญญาณด้วยชั้นไฟฟ้าภายใน 2 ชั้นลดความต้านทานความร้อน 25%
การตรวจสอบการจำลองความร้อน: การจำลองซอฟต์แวร์ ANSYS Icepak แสดงให้เห็นว่าเค้าโครงที่เหมาะสมสามารถลดอุณหภูมิฮอตสปอตไดโอดจาก 180 องศาเป็น 140 องศาและปรับปรุงระบบ MTBF เป็น 100000 ชั่วโมง
https://www.trrsemicon.com/transistor/voltage {{2rems