Urządzenia częstotliwości radiowej są podstawowymi elementami realizacji transmisji i odbioru sygnału, i są rdzeniem komunikacji bezprzewodowej, obejmującej głównie filtry (filtr), wzmacniacze zasilania (PA), przełączniki częstotliwości radiowej (przełącznik), wzmacniacze o niskiej zawartości szumu (LNA), tunery antenowe (tuner)) i dupleks/multiplekser (DU/Multiplexer) i inne typy. Wśród nich wzmacniacz mocy jest urządzeniem do wzmocnienia sygnałów częstotliwości radiowej, które bezpośrednio określa kluczowe parametry, takie jak bezprzewodowa odległość komunikacji i jakość sygnału między terminalami mobilnymi i stacji bazowych.
Wzmacniacz mocy (PA, wzmacniacz mocy) jest podstawowym składnikiem front-end RF. Używa prądu funkcji sterowania triody lub funkcji sterowania napięcia rurki efektu pola, aby przekonwertować moc zasilania na prąd, który zmienia się zgodnie z sygnałem wejściowym. PA jest używany głównie w łączu transmisji. Poprzez wzmocnienie słabego sygnału częstotliwości radiowej kanału transmisyjnego sygnał może z powodzeniem uzyskać wystarczająco wysoką moc, aby osiągnąć wyższą jakość komunikacji i dłuższą odległość komunikacji. Dlatego wydajność PA może bezpośrednio określić stabilność i siłę sygnałów komunikacyjnych.
Zastosowania urządzeń RF
Wraz z ciągłym rozwojem materiałów półprzewodnikowych wzmacniacze energii doświadczyły również trzech głównych technicznych dróg CMO, GAAS i GAN. Materiał półprzewodnikowy pierwszej generacji to CMO, z dojrzałą technologią i stabilną zdolnością produkcyjną. Wadą jest to, że istnieje limit częstotliwości roboczej, a najwyższa częstotliwość efektywna wynosi poniżej 3 GHz. Materiały półprzewodników drugiej generacji wykorzystują głównie GAAS lub SIGE, które mają wyższe napięcie rozpadu i mogą być używane do zastosowań urządzeń o dużej mocy i wysokiej częstotliwości, ale moc urządzenia jest niższa, zwykle niższa niż 50 W. Materiał półprzewodnikowy trzeciej generacji GAN ma charakterystykę wyższej mobilności elektronów i szybkiej prędkości przełączania, co rekompensuje wady dwóch tradycyjnych technologii GAAS i LDMO opartych na SI. Odzwierciedlając wydajność GAA o wysokiej częstotliwości, łączy to zalety LDMO opartego na SI. Możliwość obsługi mocy. Dlatego jest znacznie silniejszy niż GAA w wydajności, ma znaczące zalety w aplikacjach o wysokiej częstotliwości i ma duży potencjał w zakresie częstotliwości radiowej, IDC i innych dziedzinach. Wraz z przyspieszeniem budowy stacji bazowych 5G w całym kraju rynek urządzeń radiowych Radio GAN wzrósł wykładniczo i oczekuje się, że ujawni nowe zapotrzebowanie na Gan PA przekraczające 100 miliardów juanów. Oczekuje się, że wskaźnik penetracji urządzeń GAN RF w stacjach podstawowych 5G osiągnie 70% w ciągu najbliższych trzech do pięciu lat.
Urządzenia Gan Hemt
GAN HEMT (Tranzystory o wysokiej ruchliwości elektronów, tranzystor mobilności elektronów azotek), jako przedstawiciel urządzeń półprzewodnikowych szerokokątnych (WBG), ma wyższą mobilność elektronów, prędkość nasycenia elektronów i szybkość uderzenia w porównaniu z urządzeniami SI i SIC. przez pole elektryczne. Ze względu na zalety materiałów GAN ma doskonałe charakterystykę mocy i częstotliwości oraz niską utratę mocy w warunkach pracy o wysokiej częstotliwości.
GAN HEMT (Tranzystor Mobilności Electron) jest rodzajem dwuwymiarowego gazu elektronowego (2DEG), który wykorzystuje głęboką akumulację bariery między heteroz działań jako kanał przewodzący i osiąga przewodnictwo w ramach regulacji odchylenia napięcia na dwóch terminach bramki, źródła i drenażu. Charakterystyczna struktura urządzenia. Ze względu na silny efekt polaryzacyjny w heterOjunkcji utworzonej przez Materiały GAN, duża liczba pierwotnych elektronów jest generowana w studni kwantowej na interfejsie heterOjunkcyjnego, który nazywa się dwuwymiarowym gazem elektronowym. Podstawową strukturę typowego urządzenia HEMT Algan/GA pokazano na rysunku 5 poniżej. Dolną warstwą urządzenia jest warstwa podłoża (zwykle materiał SIC lub SI), a następnie epitaksyjnie wyhodowana warstwa buforu typu G i epitaksyjnie uprawiana warstwa barierowa typu P, tworząca heterOjNCECTION ALGAN/GAN. Wreszcie, brama (g), źródło (y) i drenaż (d) osadzają się na warstwie algan, tworząc styki Schottky'ego w celu dopracowania o wysokim stężeniu i są połączone z dwuwymiarowym gazem elektronowym w kanale, tworząc kontakty omowe.
VDS napięcia źródła odpływu generuje boczne pole elektryczne w kanale. Zgodnie z działaniem bocznego pola elektrycznego dwuwymiarowy gaz elektronów jest transportowany wzdłuż interfejsu heterOjunkcyjnego w celu utworzenia identyfikatorów prądu wyjściowego odpływu. Brama jest w kontakcie Schottky'ego z warstwą barierową Algana, a głębokość studni potencjału w heterozymencie Algan/Gan jest kontrolowana przez wielkość napięcia bramki VGS, a dwuwymiarowa gęstość powierzchni gazu elektronowego w kanale jest zmieniana, kontrolując w ten sposób wewnętrzną gęstość kanału. prąd wyjściowy drenażu.
Wygląd urządzenia Gan Hemt i schemat obwodu
Schematyczny schemat struktury urządzenia GAN HEMT
Ocena urządzeń GAN HEMT ogólnie obejmuje charakterystykę DC (test DC LV), charakterystykę częstotliwości (test małego sygnału S) i charakterystykę mocy (test obciążenia).
Test charakterystyczny DC
Podobnie jak tranzystory na bazie krzemu, urządzenia GAN HEMT wymagają również testowania DC LV w celu scharakteryzowania zdolności wyjściowych DC i warunków pracy urządzenia. Jego parametry testowe obejmują: VOS, IDS, BVGD, BVDS, GFS itp., Wśród których prąd wyjściowy LPS i GM nadprzewodnictwa są dwoma najbardziej podstawowymi parametrami.
Specyfikacje urządzenia Gan Hemtgan HEMT
Krzywa charakterystyczna urządzenia GAN HEMT
Test charakterystyczny częstotliwości
Test parametrów częstotliwości urządzeń RF obejmuje pomiar parametrów małego sygnału, intermodulacji (IMD), figury szumu i fałszywe cechy. Wśród nich test S-parametra S opisuje podstawowe cechy urządzeń RF na różnych częstotliwościach i dla różnych poziomów mocy sygnału i określa, w jaki sposób energia RF propaguje się przez system.
Parametr S jest również parametrem rozproszenia. S-parametr jest narzędziem opisującym zachowanie elektryczne komponentów pod wzbudzeniem sygnałów o wysokiej częstotliwości wykazującym charakterystykę częstotliwości radiowej. Jest to realizowane przez wymierną ilość fizyczną, która jest „rozproszona”. Rozmiar zmierzonej ilości fizycznej odzwierciedla, że składniki o różnych cechach „rozproszy” ten sam sygnał wejściowy w różnym stopniu.
Korzystając z parametrów S małego sygnału, możemy określić podstawowe cechy RF, w tym stosunek fali stojącej napięcia (VSWR), utratę powrotu, utratę wstawiania lub wzmocnienie przy danej częstotliwości. Parametry S małego sygnału są zwykle mierzone za pomocą sygnału wzbudzenia fali ciągłej (CW) i stosowania wykrywania odpowiedzi wąskopasmowej. Jednak wiele urządzeń RF jest zaprojektowanych do działania z pulsacyjnymi sygnałami, które mają szeroką reakcję domeny częstotliwości. To sprawia, że dokładne scharakteryzowanie urządzeń RF przy użyciu standardowych metod wykrywania wąskiego opaski. Dlatego do charakterystyki urządzenia w trybie pulsacyjnym często stosuje się tak zwane pulsowane parametry S. Te parametry rozpraszania są uzyskiwane za pomocą specjalnych technik pomiaru odpowiedzi impulsowej. Obecnie niektóre przedsiębiorstwa przyjęły metodę impulsu do testowania parametrów S, a zakres specyfikacji testu to: szerokość impulsu 100us, 10 ~ 20% cyklu pracy.
Ze względu na ograniczenie materiałów urządzenia GAN i proces produkcji urządzenia nieuchronnie mają wady, które prowadzą do aktualnego zawalenia się, opóźnienia bramki i innych zjawisk. W stanie częstotliwości radiowej prąd wyjściowy urządzenia maleje, a napięcie kolana wzrasta, co ostatecznie zmniejsza moc wyjściową i pogarsza wydajność. W tej chwili wymagana jest metoda testu impulsów, aby uzyskać rzeczywisty stan pracy urządzenia w trybie roboczym impulsów. Na poziomie badań naukowych weryfikowana jest również wpływ szerokości impulsu na obecne zdolności wyjściowe. Zakres testu szerokości impulsu obejmuje poziom 0,5US ~ 5 ms, a cykl pracy wynosi 10%.
Test charakterystyczny mocy (test obciążenia)
Urządzenia GAN HEMT mają doskonałe cechy, aby dostosować się do warunków o wysokiej częstotliwości i wysokiej mocy. Dlatego niewielkie sygnały S-parametrowe były trudne do spełnienia wymagań dotyczących testowania urządzeń o dużej mocy. Test obciążenia (test obciążenia) jest bardzo ważny dla oceny wydajności urządzeń energetycznych w nieliniowych warunkach pracy i może pomóc w dopasowywaniu wzmacniaczy energii RF. W projektowaniu obwodów częstotliwości radiowej konieczne jest dopasowanie terminali wejściowych i wyjściowych urządzeń radiowych do wspólnego stanu dopasowania rundy. Gdy urządzenie znajduje się w stanie roboczym małego sygnału, wzmocnienie urządzenia jest liniowe, ale gdy moc wejściowa urządzenia zostanie zwiększona, aby działała w stanie nieliniowym w dużym sygnali, ze względu na wyciąganie mocy urządzenia, powstanie najlepsza impedancja urządzenia. Punkt jest przesunięty. Dlatego w celu uzyskania najlepszego punktu impedancji i odpowiednich parametrów mocy, takich jak moc wyjściowa i wydajność urządzenia RF w nieliniowym stanie roboczym, konieczne jest przeprowadzenie testu z dużym sygnałem obciążenia na urządzeniu, aby urządzenie może zmienić terminal wyjściowy urządzenia pod stałą mocą wejściową. Wartość impedancji dopasowanego obciążenia służy do znalezienia najlepszego punktu impedancji. Wśród nich wzmocnienie mocy (wzmocnienie), gęstość mocy wyjściowej (dąsek) i wydajność dodana mocy (PAE) są ważnymi parametrami rozważania dla charakterystyki mocy urządzeń GAN RF.
Charakterystyczny system testowy DC LV na podstawie miernika miary źródłowej serii S/CS
Cały zestaw systemu testowego oparty jest na precyzyjnym mierniku miary źródłowej serii S/CS, z stacją sondy i specjalnym oprogramowaniem testowym, może być używany do testu parametrów DC urządzenia GAN HEMT, GAAS RF, w tym napięcia progowego, prądu, krzywej charakterystycznej wyjściowej, itp.
Miernik miary źródłowej serii S/CS
Miernik miary źródłowej serii S jest pierwszym zlokalizowanym miernikiem miary źródłowej o wysokim precyzji, dużym zakresie dynamicznym i cyfrowym dotyku, który precyzyjnie zbudował od wielu lat. Integruje różne funkcje, takie jak wejście i wyjście napięcia i prądu oraz pomiar. Maksymalne napięcie wynosi 300 V, a maksymalny prąd wynosi 1A. Wspieraj prace czterkwestrowe, obsługuj liniowe, logarytmiczne, niestandardowe i inne tryby skanowania. Może być stosowany do charakterystycznego testu DC LV materiałów GAN i GAAS RF w produkcji i badaniach i rozwoju, a także układach.
Miernik miary wtyczki wtyczki CS Series (Host + Sub-Card) to modułowy produkt testowy uruchomiony dla wielokanałowych scenariuszy testowych. Można wybrać do 10 podatków dla precyzyjnego urządzenia pomiaru źródła wtyczki, które ma wiele funkcji, takich jak napięcie i wejście prądu oraz wyjście, oraz pomiar. Maksymalne napięcie wynosi 300 V, maksymalny prąd to 1A, obsługuje prace czterokwapanowe i ma wysoką gęstość kanału. , Silna funkcja wyzwalacza synchronicznego, wysoka wydajność kombinacji wielu urządzeń itp.
W przypadku testu charakterystycznego DC urządzeń RF napięcie bramki jest na ogół w granicach ± 10 V, a napięcie źródłowe i drenażowe mają w granicach 60 V. Ponadto, ponieważ urządzenie jest typem trzyportowym, wymagane są co najmniej 2 s jednostki miary źródłowej lub 2-kanałowe karty córki CS.
Test krzywej charakterystyki wyjściowej
W przypadku pewnej bramki i napięcia źródłowego VGS krzywa zmiany między LBS prądu źródłowego i odpływowego a napięciem VOS nazywa się krzywą charakterystyczną wyjściową. Wraz ze wzrostem VOS obecny LOS również wzrasta do stanu nasyconego. Ponadto, testując różne wartości VCS w bramce i napięcia źródłowego, można uzyskać zestaw krzywych charakterystycznych wyjściowych.
Test nadprzewodnictwa
Transponduktancja GM jest parametrem, który charakteryzuje zdolność sterowania bramki urządzenia do kanału. Im większa wartość nadprzewodnictwa, tym silniejsza zdolność kontroli bramy do kanału.
Jest zdefiniowany jako GM = DLDS/DVGO. Pod warunkiem stałych napięć źródłowych i spustowych testowanych jest krzywa zmiany prądu źródłowego i drenażu oraz napięciem bramki i napięcia źródłowego, a wartość nadprzewodnictwa można uzyskać poprzez wyprowadzenie krzywej. Wśród nich miejsce, w którym wartość nadprzewodnictwa jest największa, nazywa się GM, Max.
Puls IV Charakterystyczny system testowy oparty na precyzyjnym serii impulsów źródło miary pomiaru miernika/CP Stałe źródło impulsu napięcia
Cały zestaw systemu testowego opiera się na źródle impulsów PSYS Puls Series Miernik/CP Stałe źródło impulsu napięcia, ze stacją sondy i specjalnym oprogramowaniem testowym, może być używany do testu parametru GAN HEMT, GAAS RF IV IV, zwłaszcza na rysowaniu krzywej charakterystycznej wyjściowej impulsu IV.
Miernik miary źródłowej serii P
Miernik miary źródłowej serii p impulsu jest miernik miary źródła impulsu o wysokiej precyzji, silnym wyjściowym i szerokim zakresie testowym uruchomionym przez precyzyjne, które integruje wiele funkcji, takich jak wejście i wyjście napięcia i prądu oraz pomiar. Produkt ma dwa tryby pracy DC i Pulse. Maksymalne napięcie wyjściowe wynosi 300 V, maksymalny prąd wyjściowy impulsu wynosi 10A, maksymalne napięcie wynosi 300 V, a maksymalny prąd wynosi 1A. Obsługuje czterokwadrantowe działanie i obsługuje liniowe, logarytmiczne, niestandardowe i inne tryby skanowania. Może być stosowany do pulsacyjnego testu charakterystycznego LV materiałów i układów częstotliwości radiowej GAN i GAAS w produkcji, badaniach i rozwoju.
Test krzywej charakterystyki wyjściowej impulsu
Ze względu na ograniczenia materiałów urządzeń GAN i procesy produkcji występuje obecny efekt zawalenia. Dlatego nastąpi spadek mocy, gdy urządzenie będzie działało w pulsacyjnych warunkach, a idealny stan roboczy o dużej mocy nie można osiągnąć. Metodą testową charakterystyczną wyjściową impulsu jest zastosowanie okresowego sygnału napięcia impulsu do bramki i drenażu urządzenia synchronicznie, a napięcie bramki i drenażu zmienia się na przemian między statycznym punktem roboczym a efektywnym punktem pracy synchronicznej. Gdy VC i VOS są napięciami efektywnymi, prąd urządzenia jest monitorowany. Badania dowodzi, że różne spoczynkowe napięcia robocze i szerokości impulsu mają różne skutki na bieżącym załamaniu.
System testowy parametrów pulsów oparty na precyzyjnym Źródło impulsów serii CP stałego napięcia
Cały system testowy oparty jest na źródle impulsu stałego napięcia Serii Pousse CP, z analizatorem sieciowym, stacją sondy, oprawą odchylenia i oprogramowania testowego. Na podstawie testu parametrów małego sygnału S Sygnału DC można zrealizować test parametrów pulsowych urządzeń RF GAN HEMT i GAAS.
Streszczać
Wuhan precyzyjnie koncentruje się na rozwoju instrumentów i systemów testowych wydajności elektrycznej w dziedzinie urządzeń energetycznych, urządzeń częstotliwości radiowej i półprzewodnika trzeciej generacji. Pulsuj duży źródło prądu, szybka karta akwizycji danych, źródło napięcia stałego impulsu i inne produkty instrumentów oraz kompletny zestaw systemów testowych. Produkty są szeroko stosowane w dziedzinie analizy i testowania materiałów i urządzeń półprzewodnikowych, urządzeń częstotliwości radiowej i półprzewodników szerokich bandgap. Według potrzeb użytkowników możemy zapewnić kompleksowe rozwiązania do testowania wydajności elektrycznej z wysoką wydajnością, wysoką wydajnością i wysoką wydajnością
