Koks yra įprastas diodų naudojimas ryšio įrangoje?

1, Diodų naudojimo ryšių įrangoje paskirstymas
Diodų naudojimas ryšio įrangoje labai skiriasi dėl įrenginio tipo, funkcinio sudėtingumo ir technologinių kartų skirtumų. Pavyzdžiui, tipinis scenarijus:
5G bazinė stotis: vienai makro bazinei stočiai reikia maždaug 2000-5000 diodų, apimančių RF sąsają, maitinimo modulį ir signalų apdorojimo bloką. Tarp jų RF diodai (tokie kaip Šotkio diodai ir varaktorio diodai) sudaro daugiau nei 40 % ir yra naudojami dažnių maišymui, aptikimui ir dažnių sintezei; Maitinimo modulyje yra maždaug 1500 greito atkūrimo diodų (FRD) ir silicio karbido (SiC) Schottky diodų, atsakingų už ištaisymą ir sinchroninį ištaisymą, siekiant pagerinti konversijos efektyvumą; Be to, TVS diodai naudojami prievadų elektrostatinei apsaugai, o vienos bazinės stoties poreikis yra maždaug 300 vienetų.
Palydovinio ryšio įranga: vienas žemos orbitos palydovas turi turėti apie 100 000 diodų, tarp kurių pagrindinis komponentas yra parametrinio stiprintuvo varaktorio diodas. Vieno įrenginio naudojimas viršija 5000, o mažas-triukšmo signalo stiprinimas pasiekiamas dėl netiesinio reaktyvumo efekto; Tuo tarpu tuneliniai diodų stiprintuvai naudojami aukšto-dažnio signalams apdoroti, o vienam įrenginiui sunaudojama apie 2000 vienetų.
Optinio perdavimo modulis: 400G / 800G optiniuose moduliuose fotodiodai (pvz., PIN diodai ir APD lavinos diodai) yra pagrindinis optinių signalų priėmimo ir konvertavimo veiksnys, o vienas modulis sunaudoja apie 50-100 vienetų; Be to, TVS diodai naudojami didelės spartos signalo linijoms apsaugoti, kurių vienam moduliui reikia maždaug 20.
Vartotojams skirta ryšio įranga: išmaniuosiuose telefonuose diodai daugiausia naudojami RF priekinei{0}} (pavyzdžiui, perjungimo diodai, aptikimo diodai) ir galios valdymui (pvz., sinchroninio ištaisymo diodai), kai vienas įrenginys sunaudoja apie 500–800 vienetų; Tinklo įrenginiuose, tokiuose kaip maršrutizatoriai, signalo ištaisymui ir apsaugai naudojami diodai, kurių vienam įrenginiui sunaudojama maždaug 200–300.
2, Pagrindiniai diodų taikymo scenarijai ryšių įrangoje
RF signalo apdorojimas
RF diodas yra belaidžio ryšio sistemų „signalo jungiklis“, o dėl aukšto -dažnio charakteristikų (darbo dažnis apima nuo MHz iki GHz) ir greito perjungimo greičio (nanosekundžių lygis) jis yra pagrindinis maišytuvų, detektorių ir dažnio sintezatorių komponentas. Pavyzdžiui, masyvioje 5G bazinių stočių MIMO antenoje Schottky diodai pasiekia itin greitą atkūrimą (atvirkštinis atkūrimo laikas<5ns) through metal semiconductor barriers, supporting signal synthesis of 64T64R large-scale antenna arrays; In satellite communication, varactor diodes adjust the capacitance value through bias voltage to achieve low-noise signal amplification of parametric amplifiers (noise temperature<0.02dB/K), meeting the high requirements for signal-to-noise ratio in deep space communication.
Energijos valdymas ir efektyvumo optimizavimas
Ryšio įrangos galios moduliui keliami griežti diodų nuostolių ir šiluminio stabilumo reikalavimai. Kaip pavyzdį paėmus 5G bazinę stotį, jos 48 V ryšio maitinimo šaltinis perima bendrą GaN HEMT ir SiC Schottky diodo dizainą. SiC diodo laidumo įtampos kritimas (Vf{4}}V) sumažėja 70 %, palyginti su tradiciniais silicio -pagrįstais įrenginiais, o atvirkštinio atkūrimo laikas (trr=10ns) sutrumpėja 80 %, todėl galios konversijos efektyvumas viršija 96 %, o vienos bazinės stoties metinis energijos taupymas viršija 1000 kWh. Optinio perdavimo modulyje sinchroninio ištaisymo technologija pakeičia tradicinius diodus MOSFET ir sujungia žemo tiesioginio įtampos kritimo (Vf=0.1V) Schottky diodus, kad padidintų 400 G optinių modulių energijos vartojimo efektyvumą nuo 85 % iki 94 %, o tai sumažina šiluminio projektavimo sudėtingumą.
Grandinės apsauga ir patikimumo didinimas
TVS diodas yra „apsauginis vožtuvas“, skirtas ryšio įrangos prievadų apsaugai. Jo itin greitas atsako greitis (<1ps) and high clamping accuracy (± 5%) can effectively suppress electrostatic discharge (ESD) and surge voltage. For example, in data center switches, Littelfuse unidirectional TVS diodes (such as SMAJ5.0A) optimize the PN junction structure to shorten the response time to 1ps, support 30kV air discharge protection for 10/1000Base-T Ethernet ports, and meet the IEC 61000-4-5 standard; In 5G small base stations, low parasitic capacitance TVS diodes (Cj=0.5pF) control signal attenuation below 0.1dB, supporting lossless transmission of PAM4 signals.
3, technologijų tendencijos ir pramonės perspektyvos
Medžiagų naujovės skatina našumo šuolį
Trečiosios{0}}kartos puslaidininkinių medžiagų (SiC, GaN) populiarumas keičia diodų technologijos aplinką. Pavyzdžiui, GaN on Diamond substrato technologija padidina šilumos laidumą iki 1000 W/(m · K), sumažina diodų jungties temperatūrą 30 laipsnių ir pailgina įrenginio tarnavimo laiką; Integruotas SiC MOSFET ir diodo dizainas leidžia 5G bazinės stoties maitinimo modulių galios tankiui viršyti 1 kW/L, atitinkantį didelio{6}}tankio diegimo reikalavimus.
Intelektas ir integracija tapo pagrindine srove
Ateityje diodai vystysis link „protingo suvokimo+savireguliacijos“{1}}krypties. Pavyzdžiui, temperatūros jutiklių, vairavimo grandinių ir apsaugos funkcijų integravimas į vieną lustą, kad būtų galima stebėti realiuoju laiku ir dinamiškai reguliuoti diodų sandūros temperatūrą; Be to, taikant kvantinio tuneliavimo efektą, pvz., tunelinius diodus, perjungimo veiksmai gali pasiekti pikosekundžių lygį, o tai suteikia itin mažų nuostolių sprendimus 6G ryšiui.
Lokalizacijos pakeitimas pagreitina rinkos restruktūrizavimą
Kinijos TVS diodų rinkos dydis 2023 m. pasieks 12 mlrd. juanių, o per metus-palyginti-, jis padidės 15 %, o ryšių įrangos sektorius sudarys 8,3 %. Suzhou Gude atstovaujamos bendrovės pasiekė 70% sumažintą atvirkštinio atkūrimo laiką ir 80% sumažintą laidumo įtampos kritimą, atlikdamos SiC SBD diodų tyrimus ir plėtrą, sulaužydamos tarptautines monopolijas; Politikos lygmeniu į nacionalinį „TVS diodų pagrindinių technologijų tyrimų ir plėtros planą“ buvo investuota 5 milijardai juanių, daugiausia dėmesio skiriant didelio patikimumo ir mažos galios technologijų moksliniams tyrimams ir plėtrai. Tikimasi, kad iki 2025 m. Kinijos TVS diodų tarptautinės rinkos dalis viršys 40%.