Как диодите работят стабилно във високи - температурни комуникационни среди?

1, Механизъм на повреда с висока температура и деградация на производителността
Мутация на производителността, причинена от топлинно възбуждане на носител
При високотемпературни условия термичното възбуждане на носителя на заряда в полупроводниковите материали се засилва, което води до значителни промени в електрическите характеристики на диодите. На 150 градуса, токът на обратния изтичане на диодите на Шотки се увеличава с три порядъка в сравнение с 25 -градусова среда, като директно води до рязко увеличаване на загубата на мощност. На 175 градуса спадът на напрежението на редовен диод на PN Junction намалява с 15%, причинявайки отклонението на веригата и влияе върху целостта на сигнала.
Структурни увреждания, причинени от термичен стрес
Когато температурата на кръстовището надвишава 150 градуса, материалният материал - изпитва несъответствие в коефициента на термично разширение, което води до отлепване на метализационния слой. Според действителните данни за тестовете от определен производител на комуникационно оборудване, скоростта на отрязване на тел за свързване до 220 пакетирани диоди достигна 12% след непрекъсната работа на 200 градуса за 1000 часа.
Високочестотна характеристика на разграждане
При високи сценарии за честотни сценарии над 100MHz ефектът на кожата концентрира топлина върху повърхността. Експериментите показват, че когато диодите на SIC Schottky работят при 200MHz, температурата на повърхността е с 25 градуса по -висока от телесната температура, което води до 30% удължаване на времето за обратното възстановяване и влошаване на качеството на комуникационния сигнал.
2, пробив във високотемпературни специализирани диодни материали технологии
Прилагане на полупроводникови материали с широки ленти
SIC Материал: Ширина на лентата от 3.26EV, критична сила на полето на разрушаване от 3MV/cm, която е 10 пъти по -висока от SI материал. На 175 градуса, токът на обратния изтичане на 1200V SIC Schottky на Cree е само 0,1 μ A, което е с два порядъка по -ниска от този на SI устройства.
GAN Материал: С електронна подвижност 2000cm ²/V · s е подходящ за високи честотни сценарии -. На 200 градуса загубата на превключване на устройството GAN HEMT на компанията EPC е само 0,5W, което е с 60% по -ниско от тази на SI MOSFET.
2.2 Нова метална контактна структура на полупроводникови контакти
В отговор на високия проблем с изтичане на температура на диодите на Schottky, Infineon приема TIW/NI/AG многослоен процес на метализация, а съпротивлението на контакт остава под 0,5 m Ω · cm ² на 200 градуса. SBD (хибриден бариерен диод Schottky), разработен от ROHM, намалява коефициента на температура на обратния изтичане от 0,5%/ градус до 0,1%/ степен чрез въвеждане на Sin Passivation Layer.
Иновации в технологията за опаковане
Опаковка на керамичен субстрат: DFN8 × 8 Опаковка с помощта на ALN керамичен субстрат, с термично съпротивление до 3K/W, което е с 40% по-ниска от традиционната опаковка TO-252.
3D подредени опаковки: Технологията за опаковане на SIP, разработена от Amkor, увеличава плътността на топлинния поток от 5W/mm ² до 15W/mm ² чрез TSV вертикална връзка.
3, решение за термично управление на системното ниво
Активна технология за охлаждане
Микроканално течно охлаждане: Базовите станции на Huawei използват силиконов - базирани на микроканални течни охлаждащи плочи. Когато дебитът на охлаждащата течност е 2m/s, температурата на диодния възел може да бъде контролирана под 120 градуса, което е с 30 градуса по -ниска от въздуха - охладен разтвор.
Фазово промяна на топлината: Материалът за промяна на фазата на парафин, разработен от ZTE Corporation, има латентна топлина от 200J/g и може да абсорбира 1000J топлина в точка на промяна на фазата от 150 градуса.
Интелигентна верига за контрол на температурата
Динамично ограничение на тока: Чипът на TPS25940 на TI динамично регулира изходния ток, като открива температурата на диодната опаковка. Действителните данни за теста показват, че токът може да бъде ограничен до 70% от номиналната стойност на 150 градуса, удължавайки живота на устройството с три пъти.
Термодвойката затворена - Контрол на контура: ADI ADT7420 Температурен сензор, комбиниран с TEC хладилен чип, постига ± 0.5 градусова точност на контрол на температурата, подходящ за екстремни сценарии като сателитна комуникация.
Термичен електрически съвместен дизайн
Оптимизация на топлинното оформление на PCB: Приемане на 6-слой PCB дизайн, диодният топлинен слой е отделен от сигналния слой с 2 ​​вътрешни електрически слоя, намалявайки термичното съпротивление с 25%.
Проверка на термична симулация: Симулацията на софтуера ANSYS ICEPAK показва, че разумното оформление може да намали температурата на диодната гореща точка от 180 градуса до 140 градуса и да подобри системата MTBF до 100000 часа.
https://www.trrsemicon.com/transistor/voltage за това