통신 장비의 다이오드에 대한 응답 속도 요구 사항은 얼마입니까?

diode, 다이오드 응답 속도를위한 통신 장비의 핵심 요구 사항
통신 장비의 다이오드 응답 속도에 대한 수요는 세 가지 주요 기술 과제에서 비롯됩니다.
고속 신호 무결성 : PCIE 6.0 인터페이스는 신호 상승/낙하 시간이 50ps보다 작거나 동일하며 해당 다이오드는 응답 속도를 가져야합니다.<10ps to avoid signal distortion.
과도 보호 적시성 : ESD 보호 장치는 1NS 내의 클램핑 동작을 완료하여 과도한 과전압이 칩을 관통하는 것을 방지해야합니다.
Optical communication sensitivity: 100Gbps optical module requires PIN photodiode rise time ≤ 50ps and quantum efficiency>긴 - 거리 변속기를 지원하려면 70%.
5G 기지국을 예로 들어, RF 전면 - 엔드는 3.5GHz 주파수 대역에서 효율적인 감지 및 정류를 보장하기 위해 50ps 미만의 응답 시간과 0.3pf 미만의 접합 시간과 함께 Schottky Diodes (예 : SS12-SS110 시리즈)를 사용해야합니다.
도 2, 다이오드 응답 속도의 기술 구현 경로
1. 구조 최적화는 응답 속도를 향상시킵니다
PIN PHOTODIODE : P 및 N 영역 사이에 고유 층 (I 층)을 삽입함으로써 고갈 영역 너비는 10-100 μm로 확장되어 캐리어 드리프트 시간을 0.1-1 NS로 감소시킵니다. 예를 들어, Ingaas 핀 다이오드의 책임은 0.84 a/w이고 상승 시간이 있습니다.<50 ps at a wavelength of 1.55 μ m.
Avalanche Photodiode (APD) : 이동 시간을 줄이기 위해 전기장 분포를 최적화하는 동시에 눈사태 곱셈 효과를 활용합니다. 예를 들어, 10Gbps 시스템에서 INP/Ingaas APD의 응답 시간은 100ps 미만이고 최대 100 배의 이득이 있습니다.
2. 재료 혁신은 성능 병목 현상을 통해 깨집니다
와이드 밴드 갭 반도체 : GAA 및 6H SIC와 같은 재료는 전자 이동성이 높으며 (최대 8500cm ²/V · S), 이는 캐리어 드리프트 속도를 크게 향상시킬 수 있습니다. 예를 들어, GAAS 핀 다이오드는 10GHz 주파수 대역에서 30ps 미만의 응답 시간이 있습니다.
이종 접합 구조 : Ingaas/INP 이종 접합은 암 전류를 줄이고 밴드 엔지니어링을 통해 응답 속도를 향상시킵니다. 예를 들어, 이종 접합 핀 다이오드는 암 전류가 있습니다.<2nA and a responsivity>1.3 μm의 파장에서 0.6a/w.
3. 포장 및 회로 협업 설계
낮은 커패시턴스 포장 : 플립 칩 기술을 사용하여 접합 정전 용량을 0.1pf 미만으로 줄입니다. 예를 들어, DW05 - 4R2PC-S ESD 다이오드는 3D로 패키지되어 있으며 Junction Conscitance는 0.2pf만으로 USB4 인터페이스를 통한 20Gbps 전송을 지원합니다.
일치 회로 최적화 : RC 시간 상수를 줄이기 위해 RLC 회로를 통한 다이오드 기생충 파라미터를 보상합니다. 예를 들어, 5G RF Front - 끝의 설계에서 π - 유형 필터링 네트워크는 다이오드 응답 시간을 최적화하는 데 사용됩니다.<20ps.
3, 일반적인 통신 장비의 다이오드 응답 속도에 대한 요구 사항
1. 광섬유 통신 장비
Light receiving module: 100Gbps QSFP28 optical module requires PIN diode rise time ≤ 30ps and quantum efficiency>80%. 예를 들어, Finisar의 FTLX8571D3BCL 모듈은 Ingaas 핀 다이오드를 사용하고 10km 전송을 지원합니다.
광학 증폭기 : EDFA (Erbium - 도핑 된 섬유 증폭기)는 광 전력 모니터링을 위해서는 APD가 필요하며 응답 시간과 함께<50ps and a dynamic range of>60dB.
2. 무선 통신 장치
rf front - 끝 : rf front - 5G 기지국의 끝은 응답 시간과 함께 혼합 및 감지에 Schottky 다이오드를 사용해야합니다.<30ps and a cutoff frequency of>40GHz. 예를 들어, SkyWorks의 SMS7630-079LF 다이오드는 28GHz 주파수 대역에서 7dB 미만의 변환 손실을 갖습니다.
안테나 스위치 : TDD 시스템 안테나 스위치에는 스위칭 시간이있는 핀 다이오드가 필요합니다.<50ns and an isolation of>40dB. 예를 들어, Qorvo의 QPD1025L 다이오드는 삽입 손실로 2.6GHz 주파수 대역을 지원합니다.<0.3dB.
3. 데이터 통신 장비
고속 인터페이스 : PCIE 5.0/6.0 인터페이스는 응답 시간이있는 저 커패시턴스 ESD 다이오드를 사용해야합니다.<10ps and junction capacitance<0.1pF. For example, Nexperia's PESD5V0S1BA diode supports 8kV contact discharge and clamp voltage<8V.
서버 전원 공급 장치 : Oring 컨트롤러는 순전 전압 차단을 위해 Schottky Diodes가 0.3V 미만이고 역 복구 시간이 10ns 미만인 역전 차단을 위해 필요합니다. 예를 들어, Vishay의 VS-10BQ100 다이오드는 10A 전류를 지원하며, 전방 전압 강하는 0.28V에 불과합니다.
4, 엔지니어링 실습의 응답 속도 테스트 및 최적화
1. 테스트 방법
Time domain testing: Use an oscilloscope (bandwidth>50GHz) 다이오드의 상승/하락 시간을 측정합니다. 예를 들어, Keysight DSOX95004A 오실로스코프는 반응 시간을 정확하게 측정 할 수 있습니다.<10ps.
주파수 도메인 테스트 : 네트워크 분석기 (VNA)를 사용하여 S 매개 변수를 테스트하고 다이오드 컷오프 주파수를 평가합니다. 예를 들어, Rohde & Schwarz ZnB20 VNA는 최대 20GHz의 주파수 응답을 측정 할 수 있습니다.
과도 테스트 : ESD 시뮬레이터 (예 : EMC 파트너의 ESD3000)를 사용하여 ± 15kV 펄스를 적용하여 다이오드의 클램핑 속도를 확인하십시오.
2. 최적화 전략
다중 레벨 보호 아키텍처 : 단일 - 스테이지 장치의 응답 압력을 줄이기 위해 TVS 다이오드, 공통 모드 초크 및 낮은 커패시턴스 ESD 다이오드를 포함한 높은 - 속도 인터페이스에서 3 레벨 보호가 채택됩니다.
온도 보상 설계 : 온도에 따른 암 전류 문제를 해결하기 위해 NTC (Negative Onder Coefficient Resistor)가 동적 바이어스 조정에 사용됩니다. 예를 들어, Ingaas 핀 다이오드에서, 암 전류 변화 속도는 NTC를 통해 5%/도에서 1%/도에서 감소합니다.
적응 회로 : RF 전면에 조정 가능한 일치 네트워크를 통합하여 - 작업 주파수에 따라 다이오드 응답 속도를 동적으로 최적화하기 위해 끝납니다. 예를 들어, MEMS 스위치를 사용하여 50 Ω -75 Ω 임피던스 스위칭을 달성하고 반사 손실을 줄입니다.

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