کاربرد معمولی دیودها در تجهیزات ارتباطی چیست؟

1، توزیع استفاده از دیود در تجهیزات ارتباطی
استفاده از دیودها در تجهیزات ارتباطی به دلیل نوع دستگاه، پیچیدگی عملکردی و تفاوت‌های نسلی تکنولوژیکی به طور قابل توجهی متفاوت است. در نظر گرفتن یک سناریوی معمولی به عنوان مثال:
ایستگاه پایه 5G: یک ایستگاه پایه تک ماکرو تقریباً به 2000-5000 دیود نیاز دارد که قسمت جلویی RF، ماژول قدرت و واحد پردازش سیگنال را پوشش می‌دهد. در میان آنها، دیودهای RF (مانند دیودهای شاتکی و دیودهای وارکتور) بیش از 40٪ را تشکیل می دهند و برای مخلوط کردن فرکانس، تشخیص و سنتز فرکانس استفاده می شوند. در ماژول قدرت، تقریباً 1500 دیود بازیابی سریع (FRD) و دیودهای شاتکی کاربید سیلیکون (SiC) وجود دارد که مسئول یکسوسازی و یکسوسازی همزمان برای بهبود راندمان تبدیل هستند. علاوه بر این، دیودهای TVS برای حفاظت الکترواستاتیک پورت، با تقاضای یک ایستگاه پایه تقریباً 300 قطعه استفاده می شود.
تجهیزات ارتباطی ماهواره ای: یک ماهواره منفرد در مدار پایین نیاز به حمل حدود 100000 دیود دارد که در میان آنها دیود وارکتور در تقویت کننده پارامتریک جزء اصلی است. استفاده از یک دستگاه بیش از 5000 است و تقویت سیگنال کم صدا از طریق اثر راکتانس غیرخطی حاصل می شود. در همین حال، تقویت‌کننده‌های دیود تونلی برای پردازش سیگنال با فرکانس بالا، با استفاده تقریباً 2000 واحد در هر دستگاه، استفاده می‌شوند.
ماژول انتقال نوری: در ماژول‌های نوری 400G/800G، فتودیودها (مانند دیودهای پین و دیودهای بهمنی APD) کلید دریافت و تبدیل سیگنال‌های نوری با استفاده از یک ماژول در حدود 50{3}}100 قطعه هستند. علاوه بر این، دیودهای TVS برای محافظت از خطوط سیگنال پرسرعت با نیاز تقریباً 20 در هر ماژول استفاده می شود.
تجهیزات ارتباطی درجه مصرف‌کننده: در تلفن‌های هوشمند، دیودها عمدتاً برای RF جلو (مانند دیودهای سوئیچ، دیودهای تشخیص) و مدیریت توان (مانند دیودهای تصحیح همزمان)، با استفاده از یک دستگاه در حدود 500-800 قطعه استفاده می‌شوند. در دستگاه‌های شبکه مانند روترها، دیودها برای تصحیح سیگنال و حفاظت استفاده می‌شوند، با مصرف تقریباً 200-300 در هر دستگاه.
2، سناریوهای اصلی کاربرد دیودها در تجهیزات ارتباطی
پردازش سیگنال RF
دیود RF «سوئیچ سیگنال» سیستم‌های ارتباط بی‌سیم است و ویژگی‌های فرکانس بالا (فرکانس کاری که مگاهرتز تا گیگاهرتز را پوشش می‌دهد) و سرعت سوئیچینگ سریع (سطح نانوثانیه) آن را به جزء اصلی میکسرها، آشکارسازها و سینت سایزرهای فرکانس تبدیل می‌کند. به عنوان مثال، در آنتن عظیم MIMO ایستگاه های پایه 5G، دیودهای شاتکی به بازیابی فوق سریع (زمان بازیابی معکوس) دست می یابند.<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.
مدیریت توان و بهینه سازی بهره وری
ماژول برق تجهیزات ارتباطی دارای الزامات سختگیرانه برای از دست دادن و پایداری حرارتی دیودها است. با در نظر گرفتن ایستگاه پایه 5G به عنوان مثال، منبع تغذیه ارتباطی 48 ولت آن از طراحی مشترک GaN HEMT و دیود SiC Schottky استفاده می کند. افت ولتاژ رسانایی (Vf=0.3V) دیود SiC در مقایسه با دستگاه‌های مبتنی بر سیلیکون سنتی 70% کاهش می‌یابد، و زمان بازیابی معکوس (trr=10ns) 80% کاهش می‌یابد که باعث می‌شود راندمان تبدیل توان از 96% فراتر رود و صرفه‌جویی سالانه انرژی 000 کیلووات از یک ایستگاه پایه منفرد تجاوز کند. در ماژول انتقال نوری، فناوری یکسوسازی همزمان دیودهای سنتی را با ماسفت ها جایگزین می کند و دیودهای شاتکی افت ولتاژ رو به جلو پایین (Vf{12}V) را ترکیب می کند تا راندمان توان ماژول های نوری 400G را از 85% به 94% افزایش دهد و دشواری طراحی حرارتی را کاهش دهد.
حفاظت از مدار و افزایش قابلیت اطمینان
دیود TVS یک "دریچه ایمنی" برای حفاظت پورت در تجهیزات ارتباطی است. سرعت واکنش فوق العاده سریع آن (<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، روندهای فناوری و چشم انداز صنعت
نوآوری مواد باعث جهش عملکرد می شود
محبوبیت مواد نیمه هادی نسل سوم (SiC، GaN) در حال تغییر شکل چشم انداز فناوری دیود است. به عنوان مثال، فناوری GaN در زیرلایه الماس هدایت حرارتی را به 1000W/(m · K) افزایش می دهد، دمای محل اتصال دیود را تا 30 درجه کاهش می دهد و عمر دستگاه را طولانی می کند. طراحی یکپارچه SiC MOSFET و دیود، چگالی توان ماژول‌های برق ایستگاه پایه 5G را قادر می‌سازد تا از 1 کیلووات بر لیتر فراتر رود، که الزامات استقرار با چگالی بالا را برآورده می‌کند.
هوشمندی و ادغام به جریان اصلی تبدیل شده است
در آینده، دیودها به سمت "ادراک هوشمند+ خود تنظیم- توسعه خواهند یافت. به عنوان مثال، ادغام سنسورهای دما، مدارهای محرک، و عملکردهای حفاظتی روی یک تراشه برای دستیابی به-نظارت زمان واقعی و تنظیم دینامیکی دمای محل اتصال دیود. بعلاوه، استفاده از اثر تونل زنی کوانتومی، مانند دیودهای تونلی، می تواند عملکردهای سوئیچینگ را برای رسیدن به سطح پیکوثانیه فعال کند و راه حل های بسیار کم{4} را برای ارتباطات 6G ارائه دهد.
جایگزینی بومی سازی بازسازی بازار را تسریع می کند
اندازه بازار دیود TVS چین در سال 2023 به 12 میلیارد یوان خواهد رسید که یک سال-به-افزایش سالانه 15 درصدی می‌رسد و بخش تجهیزات ارتباطی 8.3 درصد است. شرکت هایی که توسط Suzhou Gude نمایندگی می شوند با تحقیق و توسعه دیودهای SiC SBD به کاهش 70 درصدی زمان بازیابی معکوس و کاهش 80 درصدی در افت ولتاژ هدایت دست یافته اند و انحصارات بین المللی را شکسته اند. در سطح خط‌مشی، «طرح تحقیق و توسعه فناوری کلید دیود TVS» 5 میلیارد یوان سرمایه‌گذاری کرده است، با تمرکز بر حمایت از تحقیق و توسعه فناوری‌های{10}با قابلیت اطمینان بالا و کم مصرف. پیش بینی می شود که تا سال 2025، سهم بازار بین المللی دیود TVS چین از 40 درصد فراتر رود.