Радиочастотные устройства являются основными компонентами для реализации передачи и приема сигналов, и являются ядром беспроводной связи, в основном включающих фильтры (фильтр), усилители мощности (PA), радиочастотные переключатели (переключатель), усилители с низким уровнем шума (LNA), антенные тюнеры (Tuner)) и Duplex/Multiplexer (DU/Multiplexer) и другие типы деваров. Среди них усилитель мощности представляет собой устройство для усиления радиочастотных сигналов, которое непосредственно определяет параметры ключей, такие как расстояние беспроводной связи и качество сигнала между мобильными терминалами и базовыми станциями.
Усилитель мощности (PA, усилитель мощности) является основным компонентом радиочастота. Он использует текущую функцию управления триода или функцию управления напряжением трубки с эффектом поле для преобразования мощности источника питания в ток, который изменяется в соответствии с входным сигналом. PA в основном используется в передаче. Усиливая слабый радиочастотный сигнал канала передачи, сигнал может успешно получить достаточно высокую мощность, чтобы достичь более высокого качества связи и более длительного расстояния связи. Следовательно, производительность PA может напрямую определять стабильность и силу сигналов связи.
Приложения радиочастотных устройств
Благодаря непрерывному развитию полупроводниковых материалов усилители мощности также испытывали три основных технических маршрута CMOS, GAAS и GAN. Полупроводниковый материал первого поколения-CMOS с зрелыми технологиями и стабильными производственными мощностями. Недостатком является то, что существует ограничение на эксплуатационную частоту, а самая высокая эффективная частота ниже 3 ГГц. Полупроводниковые материалы второго поколения в основном используют GAAS или SIGE, которые имеют более высокое напряжение разбивки и могут использоваться для мощных, высокочастотных приложений устройств, но мощность устройства ниже, обычно ниже 50 Вт. Полупроводниковый материал третьего поколения Gan имеет характеристики более высокой мобильности электронов и быстрой скорости переключения, что компенсирует дефекты двух традиционных технологий LDMO на основе SI. Отражая высокочастотные характеристики GAAS, он объединяет преимущества LDMO на основе SI. Возможность обработки электроэнергии. Следовательно, он значительно сильнее, чем GAAS в производительности, имеет значительные преимущества в высокочастотных приложениях и обладает большим потенциалом в микроволновой радиочастоте, IDC и других областях. С учетом ускорения строительства базовых станций 5G по всей стране рынок радиочастотных устройств GAN вырос в геометрической прогрессии, и ожидается, что он выпустит новый спрос на Gan PAS, превышающий 100 миллиардов юаней. Ожидается, что уровень проникновения устройств GAN RF на базовых станциях 5G достигнет 70% в ближайшие три -пять лет.
Устройства Gan Hemt
Gan Hemt (транзисторы с высокой электронной мобильностью, нитридная высокопроизводительная транзистор с высокой электронами) в качестве представителя широкополосных полупроводниковых устройств имеет более высокую мобильность электронов, скорость электрона насыщения и скорость удара по сравнению с устройствами Si и SIC. через электрическое поле. Из-за преимуществ материалов GAN обладает превосходными характеристиками мощности и частоты и низкой потерей мощности в высокочастотных условиях эксплуатации.
Gan Hemt (высокая электронная мобильность) является своего рода двухмерным электронным газом (2DEG), который использует глубокое потенциальное накопление барьера между гетероперехозами в качестве проводящего канала, и достигает проводимости при регулировании смещения напряжения на двух терминалах ворот, источника и утечка. характерная структура устройства. Из-за сильного поляризационного эффекта в гетеропереходе, образованном материалами GAN, в квантовой скважине генерируется большое количество электронов первого границы на границе раздела гетеропереход, который называется двумерным электронным газом. Основная структура типичного устройства Algan/Ga N-Hemt показана на рисунке 5 ниже. Нижним слоем устройства представляет собой подложенный слой (обычно материал SIC или Si), а затем эпитаксиально выращенный буферный слой Gan N-Type, а также эпитаксиально выращенный Algan Barrier Layer, образуя гетеропереход Algan/Gan. Наконец, ворота (G), источники (S) и слив (D) наносятся на слое Algan, чтобы сформировать контакты Шоттки для легирования высокого концентрации, и связаны с двумерным электронным газом в канале для образования омических контактов.
VDS VDS-источник дренажа генерирует боковое электрическое поле в канале. Под действием бокового электрического поля двумерный электронный газ транспортируется вдоль границы с гетеропереходом, чтобы сформировать идентификаторы вывода канализации. Ворота находятся в контакте Шоттки с слоем барьеры алган, а глубина потенциальной скважины в гетеропереходе Алгана/Ган контролируется величиной VGS напряжения затвора, а двумерная плотность поверхности газа в канале изменяется, тем самым контролируя внутреннюю плотность канала. ток выходного производства дренажа.
Внешний вид устройства Gan Hemt и схема схемы
Схематическая диаграмма структуры устройства Gan Hemt
Оценка устройств GAN HEMT обычно включает характеристики постоянного тока (тест DC LV), частотные характеристики (тест S-параметра SMAL SIGNAL) и характеристики мощности (тест на нагрузку).
Характерный тест DC
Как и транзисторы на основе кремния, устройства Gan Hemt также требуют тестирования DC LV для характеристики возможности выхода DC и условий работы устройства. Его параметры теста включают в себя: VOS, IDS, BVGD, BVD, GFS и т. Д., Среди которых LPS -LPS и GM Transconductance - два наиболее основных параметра.
Спецификации устройства Gan Hemtgan Hemt
Характерная кривая устройства Gan Hemt
Частотный характерный тест
Тест частотного параметра RF -устройств включает в себя измерение параметров малых сигналов S, интермодуляцию (IMD), рисунок шума и ложные характеристики. Среди них тест S-параметра описывает основные характеристики радиочастотных устройств на разных частотах и для разных уровней мощности сигнала и количественно определяет, как РЧ-энергия распространяется через систему.
Параметр S также является параметром рассеяния. S-параметр-это инструмент для описания электрического поведения компонентов при возбуждении высокочастотных сигналов, демонстрирующих радиочастотные характеристики. Это реализовано измеримой физической величиной, которая «рассеяна». Размер измеренной физической величины отражает то, что компоненты с различными характеристиками будут «разбросить» один и тот же входной сигнал в разной степени.
Используя S-параметры с малым сигналом, мы можем определить фундаментальные характеристики радиочастота, включая отношение постоянной волны напряжения (VSWR), потерю возврата, потерю вставки или усиление на заданной частоте. S-параметры с малым сигналом обычно измеряются с использованием сигнала возбуждения непрерывной волны (CW) и применения узкополосного отклика. Тем не менее, многие радиочастотные устройства предназначены для работы с импульсными сигналами, которые имеют широкий отклик домены. Это делает сложным для точной характеристики радиочастотных устройств с использованием стандартных методов обнаружения узких диапазонов. Следовательно, для характеристики устройства в импульсном режиме часто используются так называемые импульсные S-параметры. Эти параметры рассеяния получаются с помощью специальных методов измерения импульсного отклика. В настоящее время некоторые предприятия приняли метод импульса для тестирования параметров S, а диапазон спецификации теста составляет: ширина импульса 100US, 10 ~ 20% рабочего цикла.
Из -за ограничения материалов устройства GAN и производственного процесса, устройства неизбежно имеют дефекты, которые приводят к обрушению тока, задержке ворот и другим явлениям. В радиочастотном рабочем состоянии выходной ток устройства уменьшается, и напряжение колена увеличивается, что в конечном итоге уменьшает выходную мощность и ухудшает производительность. В настоящее время для получения реального рабочего статуса устройства требуется метод испытания на импульс в режиме работы импульса. На уровне научных исследований влияние ширины импульса на ток также проверяется. Диапазон испытаний ширины импульса охватывает уровень 0,5уса ~ 5 мс, а рабочее цикл составляет 10%.
Тест характеристики мощности (тест на нагрузку)
Устройства Gan Hemt имеют отличные характеристики для адаптации к высокочастотной и высокой мощности. Таким образом, тестирование S-параметра небольшого сигнала было трудно соответствовать требованиям тестирования высокопроизводительных устройств. Тест на нагрузку (тест на нагрузку) очень важен для оценки производительности силовых устройств в нелинейных условиях труда, и он может помочь подходящей конструкции усилителей РЧ. При проектировании радиочастотных цепей необходимо соответствовать входным и выходным терминалам радиочастотных устройств с общим состоянием сопоставления раунда. Когда устройство находится в рабочем состоянии с небольшим сигналом, усиление устройства является линейным, но когда входная мощность устройства увеличивается, чтобы его работало в нелинейном состоянии большого сигнала, из-за вытягивания мощности устройства, приведет лучший импеданс устройства. Точка сдвинута. Следовательно, чтобы получить наилучшую точку импеданса и соответствующие параметры мощности, такие как выходная мощность и эффективность радиочастотного устройства в нелинейном рабочем состоянии, необходимо провести тест на загрузку большого сигнала на устройстве, чтобы устройство могло изменить выходной клемм устройства при фиксированной мощности. Значение импеданса соответствующей нагрузки используется, чтобы найти наилучшую точку импеданса. Среди них усиление мощности (усиление), плотность выходной мощности (POUT) и эффективность добавленной мощности (PAE) являются важными параметрами рассмотрения для характеристик мощности устройств GAN RF.
Система тестирования DC LV на основе исходного измерителя серии S/CS
Весь набор тестовых систем основан на точном измерителе S/CS -серии исходного измерителя, с зондовой станцией и специальным тестовым программным обеспечением, его можно использовать для Gan Hemt, Test DC DC DC GAAS RF, включая пороговое напряжение, ток, выходной характеристики и т. Д.
S/CS Series DC Source Meter
Измеритель исходного измерения серии S является первым локализованным измерителем исходной меры с высокой точностью, большим динамическим диапазоном и цифровым прикосновением, который точно построен в течение многих лет. Он интегрирует различные функции, такие как входные и вывод напряжения и тока, а также измерение. Максимальное напряжение составляет 300 В, а максимальный ток составляет 1А. Поддержите четырехквадрантную работу, поддержку линейной, логарифмической, пользовательской и других режимов сканирования. Он может быть использован для характерного теста DC LV материалов GAN и GAAS RF в производстве и в исследованиях и разработках, а также чипах.
Счетчик исходного измерения серии CS Series (Host + Sub-Sub-Card)-это модульный тестовый продукт, запускаемый для многоканальных сценариев тестирования. Для точного устройства Plugin Source Seasure может быть выбрано до 10 подколов, которое имеет несколько функций, таких как напряжение и ток вход и выход, а также измерение. Максимальное напряжение составляет 300 В, максимальный ток составляет 1А, поддерживает четырехквадрантную работу и имеет высокую плотность канала. , Сильная синхронная функция запуска, высокая эффективность многолетней комбинации и т. Д.
Для характеристического теста DC напряжение затвора, как правило, находится в пределах ± 10 В, а напряжения источника и дренажа находятся в пределах 60 В. Кроме того, поскольку устройство представляет собой трехпортный тип, требуется не менее 2 с.
Выходная характеристика кривая тест
В случае определенного затвора и VGS -VGS -VGS кривая изменения между источником и током слива и VOS VOS называется кривой выходной характеристики. С увеличением VOS текущий LOS также увеличивается до насыщенного состояния. Кроме того, путем тестирования различных значений VCS напряжения и источника можно получить набор кривых выходных характеристик.
Тест Транскондукции
Transconductance GM - это параметр, который характеризует способность управления затвором устройства в канал. Чем больше значение трансконденции, тем сильнее управляющая способность затвора в канал.
Он определяется как GM = DLDS/DVGO. При условии постоянного источника и дренажных напряжений протестируется кривая изменения между LDS -LD и током источника и затвором и напряжением источника, а значение транскдукции можно получить путем получения кривой. Среди них место, где ценность трансдуктивности является наибольшим, называется GM, макс.
Импульсная тестовая система импульса IV, основанная на точном R -серии источника измерения измерения Импульса Импульса/Источник постоянного напряжения серии CP.
Весь набор тестовой системы основан на источнике импульса PSYS -Plse Series Sourse Source Seark Meter/CP постоянным напряжением источника напряжения, с помощью зонда и специального программного обеспечения для тестирования, его можно использовать для тестирования параметров PUMPER PAMATER GAAS RF DEVICE, особенно чертежи характеристики вывода PUMLSE IV.
P Series Pulse Source Meter
P -измеритель источника Pulse Searge Series - это измеритель источника импульса с высокой точностью, сильным выходным и широким диапазоном тестов, запущенным точным, который интегрирует несколько функций, таких как вход и выход напряжения и тока, и измерение. Продукт имеет два рабочего режима DC и Pulse. Максимальное выходное напряжение составляет 300 В, максимальный выходной выход импульса составляет 10А, максимальное напряжение составляет 300 В, а максимальный ток составляет 1А. Он поддерживает работу с четырьмя квадратами и поддерживает линейные, логарифмические, пользовательские и другие режимы сканирования. Его можно использовать для импульсного характеристического теста на радиочастотные материалы Gan и Gaas Radio и микросхемы в области производства, исследований и разработок.
Импульс -выходная характеристическая кривая кривая тест
Из -за ограничений материалов и производственных процессов GAN, существует текущий эффект коллапса. Следовательно, будет падение мощности, когда устройство будет работать в импульсных условиях, а идеальное рабочее состояние мощного мощности не может быть достигнуто. Метод испытаний выходной характеристики импульса заключается в том, чтобы применить периодический сигнал напряжения импульса к затвору и слив устройства синхронно, а напряжение затвора и слив будет попеременно изменяться между статической рабочей точкой и синхронным синхронным рабочим точкой. Когда VCS и VO являются эффективными напряжениями, ток устройства контролируется. Исследование доказывает, что различные условия работы и ширина импульсов оказывают различные эффекты на ток.
Система тестирования параметров Pulse S на основе точного источника импульса постоянного напряжения серии CP
Вся тестовая система основана на источнике импульса постоянного напряжения серии Pouse CP, с сетевым анализатором, зондовой станцией, приспособлением и программным обеспечением для специального тестирования. На основе теста параметров малого сигнала DC можно реализовать тест параметров Pulse S на устройствах GAN HEMT и GAAS RF.
Суммировать
Wuhan Precise сосредоточился на разработке инструментов и систем тестирования электрических характеристик в области энергопотребления, радиочастотных устройств и полупроводника третьего поколения. Импульсный источник большого тока, высокоскоростная карта сбора данных, источник постоянного напряжения импульсного напряжения и другие приборные продукты и полный набор тестовых систем. Продукты широко используются в области анализа и тестирования полупроводниковых материалов и устройств мощности, радиочастотных устройств и широкополосных полупроводников. В соответствии с потребностями пользователей, мы можем предоставить комплексные решения для тестирования электрических характеристик с высокой производительностью, высокой эффективностью и высокой стоимостью производительности