A GaN (gallium-nitrid) és az LDMOS (oldalsó diffúz fém{0}}oxid félvezető) közötti alapvető különbségekDrone zavarás
A GaN (gallium-nitrid) és az LDMOS (oldalsó diffúz fém-oxid félvezető) a rádiófrekvenciás tápegységek két fő technológiája, amelyeket széles körben használnak teljesítményerősítőkben, interferenciamodulokban és egyéb berendezésekben. Jelentősen különböznek az anyagtulajdonságok, a mag teljesítménye, a működési elvek és az alkalmazási forgatókönyvek tekintetében. Az alábbiakban egy részletes lebontást mutatunk be szakmai szempontból, egyensúlyt teremtve a könnyű érthetőség és a technikai szigorúság között:
I. Az alapvető anyagok és az eszközök szerkezetének különbségei (alapvető különbségek)
A GaN a széles sávszélességű félvezető anyagok harmadik generációjához tartozik. Magja GaN-on-SiC (gallium-nitrid szilícium-karbid hordozón) vagy GaN-on-Si (gallium-nitrid szilícium-hordozón) folyamatokat alkalmaz. Nagy-elektron-mobilitású, két-dimenziós elektrongázcsatornát (2DEG) alkot egy AlGaN/GaN heterojunkción keresztül. Az eszközök többnyire lemerülő{11}}módúak (D-MOSFET), alapértelmezés szerint vezetnek, és negatív kapufeszültséget igényelnek a kikapcsoláshoz.
Szerkezetileg nem igényel bonyolult diffúziós folyamatot, rendkívül kicsi a parazita kapacitása (Cgs/Cds), és egyenletesebb az elektromos téreloszlása. Ugyanazon teljesítmény mellett a chip mérete sokkal kisebb, mint az LDMOS-é, ami jelentős teljesítménysűrűség-előnyt eredményez.
Az LDMOS egy hagyományos szilícium{0}}alapú félvezető anyag, amely egy epitaxiális szilíciumréteg adalékolásával kialakított P-N csomóponton alapul. Ez egy bővítő-módú eszköz (E-MOSFET), amely alapértelmezés szerint nem vezet, és pozitív kapufeszültséget igényel a bekapcsoláshoz. Még akkor is biztonságos marad, ha a lefolyót először áram alá helyezik.
Szerkezetileg nagyobb perifériás kialakítású, ami nagyobb parazita kapacitást, korlátozott sávszélesség-bővítést, nagyobb chipméretet és alacsonyabb teljesítménysűrűséget eredményez ugyanazon teljesítmény mellett.Drone zavarás
III. A működési elvek és a működési követelmények közötti különbségek
GaN-kimerülés-Eszköztípus jellemzői: Alapértelmezés szerint be van kapcsolva, ha V_G=0V, és negatív kapufeszültséget (V_G) igényel<0V) to turn off. Therefore, the power-on sequence must strictly follow "apply gate negative voltage (V_GG) first, then drain voltage (V_DD)". When powering off, "turn off drain voltage first, then gate negative voltage", otherwise a large current surge will occur, burning out the device.
P-típusú GaN tranzisztorok nélkül az analóg/digitális IC kialakítása eltér a szilícium{1}}alapú eszközöktől. A kapuhajtás dedikált áramkört igényel, és nem kompatibilis a hagyományos szilícium meghajtó IC-kkel.
LDMOS Enhancement-Type Device Characteristics: It is turned off by default when V_G=0V and turns on after applying a positive gate voltage (V_G>0V). A bekapcsolás -szekvenciája rugalmasan kiválasztható a következőképpen: "először a leeresztő feszültséget (V_DD), majd a kapu pozitív feszültségét (V_GG)". Kikapcsoláskor "először kapcsolja ki a kapufeszültséget, majd engedje le a feszültséget", ezzel egyszerűbbé és hibatűrőbbé{6}}teheti.
Az érett szilícium technológián alapuló meghajtó áramkör kialakítása egyszerű, nagymértékben kompatibilis, nem igényel külön meghajtó chipet, és könnyen karbantartható.
IV. Alkalmazási forgatókönyvek különbségei (pontosan megfelelnek a különböző igényeknek)
A GaN (gallium-nitrid) mag a nagy-frekvenciás, nagy-teljesítményű, miniatürizált és széles-sávszélességű forgatókönyvekhez lett igazítva, különösen alkalmas csúcskategóriás-alkalmazásokhoz, szigorú méret-, energiafogyasztás- és hatékonysági követelményekkel:
RF zavaró modulok: például 50 W-szintű FPV anti- drone zavaró modulok (500-650 MHz), elektronikus hadviselési rendszerek, amelyek nagy teljesítménysűrűségre és széles sávszélességre támaszkodnak a miniatürizált integráció és a hatékony zavarás érdekében;
5G kommunikáció és műholdas kommunikáció: 5G makró bázisállomások (különösen milliméteres hullámú, al-6 GHz-es sáv), alacsony-pályán keringő műhold föld--levegő kapcsolatok, amelyek támogatják a többcsatornás párhuzamos erősítést és sugárformálást a jellefedettség és az átviteli sebesség javítása érdekében;
Radar- és védelmi felszerelések: aktív fázisú radar, járműre{0}}szerelt elektronikus hadiberendezések, magas hőmérséklet- és sugárzásállósági jellemzők alkalmazkodnak az összetett harctéri környezetekhez;
Csúcs{0}}vizsgálóberendezések: RF-komponensek tesztelése, antennateljesítmény-ellenőrzés, széles-sávszélesség és precíz erősítési jellemzők javítják a tesztelés pontosságát.
Az LDMOS (oldalsó diffúz fém-oxid félvezető) ideális az alacsony-frekvenciás, közepes---teljesítményű, keskeny sávú, nagy-stabilitású és alacsony-költségű alkalmazásokhoz, így alkalmas érett alkalmazásokhoz, magas karbantartási igényekkel:
Hagyományos kommunikáció: 4G bázisállomások, sugárzott televíziós átvitel, privát hálózati kommunikáció (PMR), lineáris stabilitást és kiemelkedő költséghatékonyságot{1}} kínálva keskeny sávú forgatókönyvekben;
Közepes-–-Kis teljesítményű erősítők/interferenciamodulok: Alkalmas fix telepítésre magas frekvenciájú követelmények nélkül, például alacsony-frekvenciás műsorszórási interferenciával és polgári biztonsági interferencia-berendezésekkel;
Ipari és polgári berendezések: Ipari IoT kis-teljesítményű, széleskörű-hálózatok, hagyományos rádiófrekvenciás megfigyelőberendezések, kiforrott technológiával, alacsony meghibásodási rátával és hosszú távú folyamatos működésre való alkalmassággal;
Belépő{0}}szintű tesztelő berendezés: Alkalmas olyan rádiófrekvenciás tesztelési forgatókönyvekhez, amelyeknél alacsonyabb a pontosság és a sávszélesség követelménye, és jelentős költségelőnyt kínál.
V. Összefoglalás (alapkiválasztási hivatkozás)Drone zavarás
A GaN fő előnyei a magas frekvencia, a nagy teljesítménysűrűség, a nagy hatékonyság és a miniatürizálás. Hátránya a magas költség, valamint a tápegység-időzítésre és a DPD-algoritmusokra vonatkozó szigorú követelmények, így alkalmas a csúcskategóriás, összetett technológiai frissítésekre. Az LDMOS fő előnyei az alacsony költség, a nagy linearitás, a nagy stabilitás és a könnyű kezelhetőség. Hátránya a gyenge nagy-frekvenciás teljesítmény és az alacsony energiasűrűség, így alkalmas alacsony-frekvenciás, érett és költséghatékony{6}}alkalmazásokhoz.
A tényleges RF-modulok (például a teljesítményerősítők és az interferenciamodulok) kiválasztásánál a GaN-t részesítik előnyben a nagy{0}}frekvenciás, miniatürizált és széles{1}}sávszélességű követelmények esetén; Az LDMOS az alacsony-frekvenciás, keskeny-sávú, alacsony-költségű és magas{5}}stabilitási követelményekhez preferált. A kettő nem teljesen felcserélhető, hanem inkább kiegészíti egymást, és az alkalmazási követelmények alapján egymás mellett létezik.