रेडियो आवृत्ति यंत्र सिग्नल प्रसारण और प्राप्ति को प्राप्त करने के लिए बुनियादी घटक हैं और मुख्य रूप से फिल्टर (Filter), पावर एम्पलीफायर (PA),रेडियो आवृत्ति स्विच (Switch), कम शोर एम्पलीफायर (LNA), एंटीना ट्यूनर (Tuner) और डुप्लेक्स/मल्टिप्लेक्सर (Du/Multiplexer) और अन्य प्रकार के उपकरण।पावर एम्पलीफायर रेडियो फ्रीक्वेंसी सिग्नल को बढ़ाने के लिए एक उपकरण है, जो मोबाइल टर्मिनलों और बेस स्टेशनों के बीच वायरलेस संचार दूरी और सिग्नल गुणवत्ता जैसे प्रमुख मापदंडों को सीधे निर्धारित करता है।
पावर एम्पलीफायर (पीए, पावर एम्पलीफायर) आरएफ फ्रंट-एंड का मुख्य घटक है। It uses the current control function of the triode or the voltage control function of the field effect tube to convert the power of the power supply into a current that changes according to the input signal. पीए का उपयोग मुख्य रूप से संचरण लिंक में किया जाता है। संचरण चैनल के कमजोर रेडियो आवृत्ति संकेत को बढ़ाकर, संकेत सफलतापूर्वक पर्याप्त उच्च शक्ति प्राप्त कर सकता है,ताकि संचार की उच्च गुणवत्ता और अधिक दूरी प्राप्त की जा सके।इसलिए, पीए का प्रदर्शन सीधे संचार संकेतों की स्थिरता और शक्ति को निर्धारित कर सकता है।
आरएफ उपकरणों के अनुप्रयोग
अर्धचालक सामग्री के निरंतर विकास के साथ, पावर एम्पलीफायरों ने CMOS, GaAs और GaN के तीन प्रमुख तकनीकी मार्गों का भी अनुभव किया है।पहली पीढ़ी की अर्धचालक सामग्री CMOS है, परिपक्व प्रौद्योगिकी और स्थिर उत्पादन क्षमता के साथ। नुकसान यह है कि ऑपरेटिंग आवृत्ति की सीमा है, और उच्चतम प्रभावी आवृत्ति 3GHz से नीचे है।दूसरी पीढ़ी की अर्धचालक सामग्री मुख्य रूप से GaAs या SiGe का उपयोग करती है, जो एक उच्च ब्रेकडाउन वोल्टेज है और उच्च शक्ति, उच्च आवृत्ति डिवाइस अनुप्रयोगों के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है, लेकिन डिवाइस शक्ति कम है, आमतौर पर 50W से कम है।तीसरी पीढ़ी की अर्धचालक सामग्री GaN में इलेक्ट्रॉन गतिशीलता और तेजी से स्विचिंग गति की विशेषताएं हैं, जो GaAs और Si-आधारित LDMOS की दो पारंपरिक प्रौद्योगिकियों के दोषों को पूरा करता है। जबकि GaAs के उच्च आवृत्ति प्रदर्शन को दर्शाता है, यह Si-आधारित LDMOS के लाभों को जोड़ती है।शक्ति संभाल करने की क्षमताइसलिए यह प्रदर्शन में गाएएस से काफी अधिक मजबूत है, उच्च आवृत्ति अनुप्रयोगों में महत्वपूर्ण फायदे हैं, और माइक्रोवेव रेडियो आवृत्ति में बड़ी क्षमता है,आईडीसी और अन्य क्षेत्रदेश भर में 5जी बेस स्टेशनों के निर्माण में तेजी के साथ, घरेलू GaN रेडियो फ्रीक्वेंसी डिवाइस बाजार में तेजी से वृद्धि हुई है।और इससे 100 अरब युआन से अधिक की GaN PA की नई मांग जारी होने की उम्मीद है।अगले तीन से पांच वर्षों में 5जी बेस स्टेशनों में GaN RF उपकरणों की पैठ दर 70% तक पहुंचने की उम्मीद है।
GaN HEMT उपकरण
GaN HEMT (उच्च इलेक्ट्रॉन गतिशीलता ट्रांजिस्टर, नाइट्राइड उच्च इलेक्ट्रॉन गतिशीलता ट्रांजिस्टर), व्यापक बैंडगैप (WBG) अर्धचालक उपकरणों के प्रतिनिधि के रूप में, उच्च इलेक्ट्रॉन गतिशीलता है,संतृप्ति इलेक्ट्रॉन वेग और प्रभाव दर Si और SiC उपकरणों की तुलना मेंविद्युत क्षेत्र के माध्यम से. सामग्री के फायदे के कारण, GaN में उत्कृष्ट शक्ति और आवृत्ति विशेषताएं और उच्च आवृत्ति संचालन परिस्थितियों में कम शक्ति हानि है।
GaN HEMT (उच्च इलेक्ट्रॉन गतिशीलता ट्रांजिस्टर) दो आयामी इलेक्ट्रॉन गैस (2DEG) का एक प्रकार है जो एक प्रवाहकीय चैनल के रूप में हेटरोजंक्शन के बीच गहरे संभावित बाधा संचय का उपयोग करता है,और गेट के दो टर्मिनलों पर वोल्टेज पूर्वाग्रह के विनियमन के तहत प्रवाहकता प्राप्त करता है, स्रोत, और नाली. विशेषता डिवाइस संरचना. GaN सामग्री द्वारा गठित heterojunction में मजबूत ध्रुवीकरण प्रभाव के कारण,एक बड़ी संख्या में पहली बंधन इलेक्ट्रॉनों heterojunction के इंटरफ़ेस पर क्वांटम अच्छी तरह से उत्पन्न कर रहे हैं, जिसे दो आयामी इलेक्ट्रॉन गैस कहा जाता है। एक विशिष्ट AlGaN/Ga N-HEMT डिवाइस की बुनियादी संरचना नीचे चित्र 5 में दिखाई गई है।डिवाइस की निचली परत सब्सट्रेट परत है (आमतौर पर SiC या Si सामग्री), और फिर एपिटैक्सियल रूप से विकसित एन-प्रकार के गैएन बफर परत, और एपिटैक्सियल रूप से विकसित पी-प्रकार के अल्गाएन बाधा परत, एक अल्गाएन / गैएन हेटरोजंक्शन का गठन। अंत में, गेट (जी),स्रोत (एस) और नाली (डी) उच्च सांद्रता डोपिंग के लिए Schottky संपर्क बनाने के लिए AlGaN परत पर जमा कर रहे हैं, और ओहमिक संपर्क बनाने के लिए चैनल में दो आयामी इलेक्ट्रॉन गैस से जुड़े होते हैं।
निचोड़ स्रोत वोल्टेज वीडीएस चैनल में एक पार्श्व विद्युत क्षेत्र उत्पन्न करता है। पार्श्व विद्युत क्षेत्र की कार्रवाई के तहत,दो आयामी इलेक्ट्रॉन गैस नाली आउटपुट वर्तमान आईडीएस बनाने के लिए heterojunction इंटरफ़ेस के साथ ले जाया जाता हैगेट Schottky संपर्क में AlGaN बाधा परत के साथ है, और AlGaN/GaN heterojunction में संभावित अच्छी तरह से की गहराई गेट वोल्टेज VGS की परिमाण द्वारा नियंत्रित किया जाता है,और चैनल में दो आयामी इलेक्ट्रॉन गैस सतह घनत्व बदल जाता है, इस प्रकार चैनल के आंतरिक घनत्व को नियंत्रित करते हैं।
GaN HEMT डिवाइस की उपस्थिति और सर्किट आरेख
GaN HEMT डिवाइस संरचना का आरेख
GaN HEMT उपकरणों के मूल्यांकन में आम तौर पर DC विशेषताओं (DC l-V परीक्षण), आवृत्ति विशेषताओं (छोटे संकेत S-पैरामीटर परीक्षण) और शक्ति विशेषताओं (लोड-पुल परीक्षण) शामिल हैं।
डीसी विशेषता परीक्षण
सिलिकॉन आधारित ट्रांजिस्टरों की तरह, GaN HEMT उपकरणों को भी डिवाइस की डीसी आउटपुट क्षमता और कार्य स्थितियों की विशेषता के लिए डीसी एल-वी परीक्षण की आवश्यकता होती है। इसके परीक्षण मापदंडों में शामिल हैंः Vos, IDs, BVGD,बीवीडी, जीएफएस आदि, जिनमें से आउटपुट करंट lps और ट्रांसकंडक्टेंसी जीएम दो सबसे मुख्य मापदंड हैं।
GaN HEMTGaN HEMT डिवाइस विनिर्देश
GaN HEMT डिवाइस आउटपुट विशेषता वक्र
आवृत्ति विशेषता परीक्षण
आरएफ उपकरणों के आवृत्ति मापदंड परीक्षण में छोटे संकेत एस मापदंडों, इंटरमोड्यूलेशन (आईएमडी), शोर आंकड़ा और नकली विशेषताओं का माप शामिल है।एस-पैरामीटर परीक्षण में विभिन्न आवृत्तियों पर और संकेत के विभिन्न शक्ति स्तरों के लिए आरएफ उपकरणों की बुनियादी विशेषताओं का वर्णन किया गया है, और यह मापता है कि आरएफ ऊर्जा प्रणाली के माध्यम से कैसे फैलती है।
एस पैरामीटर भी फैलाव पैरामीटर है।एस-पैरामीटर रेडियो आवृत्ति विशेषताओं को प्रदर्शित उच्च आवृत्ति संकेतों के उत्तेजना के तहत घटकों के विद्युत व्यवहार का वर्णन करने के लिए एक उपकरण हैयह "विखण्डित" होने वाली मापने योग्य भौतिक मात्रा से प्राप्त होता है।मापी गई भौतिक मात्रा का आकार दर्शाता है कि अलग-अलग विशेषताओं वाले घटक एक ही इनपुट सिग्नल को अलग-अलग डिग्री तक "बिखेर देंगे".
छोटे सिग्नल के एस-पैरामीटर का उपयोग करके, हम मूलभूत आरएफ विशेषताओं को निर्धारित कर सकते हैं जिसमें वोल्टेज स्टैंडिंग वेव अनुपात (वीएसडब्ल्यूआर), वापसी हानि, सम्मिलन हानि, या किसी दिए गए आवृत्ति पर लाभ शामिल हैं।छोटे सिग्नल के एस-पैरामीटर आमतौर पर निरंतर तरंग (सीडब्ल्यू) उत्तेजना संकेत का उपयोग करके और संकीर्ण बैंड प्रतिक्रिया का पता लगाने का उपयोग करके मापा जाता हैहालांकि, कई आरएफ उपकरणों को पल्स सिग्नल के साथ काम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है जिनके पास व्यापक आवृत्ति डोमेन प्रतिक्रिया है।यह मानक संकीर्ण बैंड डिटेक्शन विधियों का उपयोग करके आरएफ उपकरणों की सटीक विशेषता को चुनौतीपूर्ण बनाता हैइसलिए, धड़कन मोड में डिवाइस की विशेषता के लिए, तथाकथित धड़कन एस-पैरामीटर का अक्सर उपयोग किया जाता है। ये फैलाव पैरामीटर विशेष आवेग प्रतिक्रिया माप तकनीक द्वारा प्राप्त किए जाते हैं।वर्तमान में, कुछ उद्यमों ने एस मापदंडों का परीक्षण करने के लिए पल्स विधि को अपनाया है, और परीक्षण विनिर्देश सीमा हैः 100us पल्स चौड़ाई, 10 ~ 20% ड्यूटी चक्र।
GaN उपकरण सामग्री और उत्पादन प्रक्रिया की सीमा के कारण, उपकरणों में अनिवार्य रूप से दोष होते हैं, जिससे वर्तमान ढह जाता है, गेट देरी और अन्य घटनाएं होती हैं।रेडियो आवृत्ति कार्यरत स्थिति में, डिवाइस का आउटपुट करंट कम हो जाता है, और घुटने का वोल्टेज बढ़ता है, जो अंततः आउटपुट पावर को कम करता है और प्रदर्शन में गिरावट आता है।धड़कन कार्य मोड में उपकरण की वास्तविक कार्य स्थिति प्राप्त करने के लिए एक धड़कन परीक्षण विधि की आवश्यकता होती हैवैज्ञानिक अनुसंधान स्तर पर, वर्तमान आउटपुट क्षमता पर पल्स चौड़ाई के प्रभाव का भी सत्यापन किया जा रहा है। पल्स चौड़ाई परीक्षण रेंज 0.5us ~ 5ms स्तर को कवर करती है, और ड्यूटी चक्र 10% है।
शक्ति विशेषता परीक्षण (लोड-ट्रैक परीक्षण)
GaN HEMT उपकरणों में उच्च आवृत्ति और उच्च शक्ति स्थितियों के अनुकूल होने के लिए उत्कृष्ट विशेषताएं हैं।छोटे संकेत S-पैरामीटर परीक्षण उच्च शक्ति उपकरणों के परीक्षण आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए मुश्किल हो गया हैलोड-पॉल टेस्ट (Load-Pull test) गैर-रैखिक कार्य स्थितियों में पावर उपकरणों के प्रदर्शन के मूल्यांकन के लिए बहुत महत्वपूर्ण है, और यह आरएफ पावर एम्पलीफायरों के मिलान डिजाइन में मदद कर सकता है।रेडियो आवृत्ति सर्किट के डिजाइन में, रेडियो फ्रीक्वेंसी उपकरणों के इनपुट और आउटपुट टर्मिनलों को सामान्य गोल मिलान स्थिति से मिलाना आवश्यक है।उपकरण का लाभ रैखिक है, लेकिन जब डिवाइस की इनपुट पावर को बढ़ाया जाता है ताकि यह एक बड़ी सिग्नल गैर-रैखिक स्थिति में काम कर सके, डिवाइस की शक्ति खींचने के कारण, डिवाइस का सबसे अच्छा प्रतिबाधा होगा।बिंदु स्थानांतरित हो गया हैइसलिए, सबसे अच्छा प्रतिबाधा बिंदु प्राप्त करने के लिए और गैर-रैखिक कार्यरत स्थिति में आरएफ डिवाइस की आउटपुट शक्ति और दक्षता जैसे संबंधित शक्ति मापदंडों,यह आवश्यक है कि उपकरण पर बड़े संकेत के लिए लोड-ट्रैक परीक्षण किया जाए।, ताकि डिवाइस एक निश्चित इनपुट पावर के तहत डिवाइस के आउटपुट टर्मिनल को बदल सके। सबसे अच्छा प्रतिबाधा बिंदु खोजने के लिए मिलान किए गए भार के प्रतिबाधा मूल्य का उपयोग किया जाता है। उनमें से,शक्ति वृद्धि (गति), आउटपुट पावर घनत्व (पाउट), और पावर जोड़ा दक्षता (पीएई) GaN आरएफ उपकरणों की शक्ति विशेषताओं के लिए महत्वपूर्ण विचार मापदंड हैं।
डीसी l-V विशेषता परीक्षण प्रणाली एस/सीएस श्रृंखला स्रोत माप मीटर पर आधारित
परीक्षण प्रणाली के पूरे सेट सटीक एस / सीएस श्रृंखला स्रोत माप मीटर पर आधारित है, जांच स्टेशन और विशेष परीक्षण सॉफ्टवेयर के साथ, यह GaN HEMT, GaAs आरएफ डिवाइस डीसी पैरामीटर परीक्षण के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है,सीमा वोल्टेज सहित, वर्तमान, आउटपुट विशेषता वक्र आदि।
एस/सीएस श्रृंखला डीसी स्रोत माप मीटर
एस श्रृंखला स्रोत माप मीटर उच्च परिशुद्धता, बड़ी गतिशील रेंज और डिजिटल स्पर्श के साथ पहला स्थानीय स्रोत माप मीटर है जिसे PRECISE ने कई वर्षों से बनाया है।यह विभिन्न कार्यों को एकीकृत करता है जैसे कि वोल्टेज और वर्तमान के इनपुट और आउटपुट, और माप. अधिकतम वोल्टेज 300V है, और अधिकतम वर्तमान 1A है। चार-चौथाई काम का समर्थन करें, रैखिक, लघुगणक, कस्टम और अन्य स्कैनिंग मोड का समर्थन करें।इसका उपयोग उत्पादन और अनुसंधान एवं विकास में GaN और GaAs आरएफ सामग्री के DC l-V विशेषता परीक्षण के लिए किया जा सकता है, साथ ही चिप्स भी।
सीएस श्रृंखला प्लग-इन स्रोत माप मीटर (होस्ट + सब-कार्ड) एक मॉड्यूलर परीक्षण उत्पाद है जिसे बहु-चैनल परीक्षण परिदृश्यों के लिए लॉन्च किया गया है।सटीक प्लग-इन स्रोत माप डिवाइस के लिए 10 उप-कार्ड तक का चयन किया जा सकता है, जिसमें कई कार्य हैं जैसे कि वोल्टेज और वर्तमान इनपुट और आउटपुट, और माप। अधिकतम वोल्टेज 300V है, अधिकतम वर्तमान 1A है, चार-चौथाई कार्य का समर्थन करता है,और उच्च चैनल घनत्व है. , मजबूत सिंक्रोनस ट्रिगरिंग फ़ंक्शन, बहु-उपकरण संयोजन की उच्च दक्षता, आदि।
आरएफ उपकरणों के डीसी विशेषता परीक्षण के लिए, गेट वोल्टेज आम तौर पर ±10V के भीतर है, और स्रोत और नाली वोल्टेज 60V के भीतर हैं। इसके अलावा, चूंकि डिवाइस एक तीन-पोर्ट प्रकार है,कम से कम 2 एस स्रोत माप इकाइयों या 2-चैनल सीएस बेटी कार्ड की आवश्यकता है.
आउटपुट विशेषता वक्र परीक्षण
एक निश्चित गेट और स्रोत वोल्टेज वीजी के मामले में, स्रोत और नाली वर्तमान lbs और वोल्टेज Vos के बीच परिवर्तन वक्र को आउटपुट विशेषता वक्र कहा जाता है।,इसके अतिरिक्त, विभिन्न गेट और स्रोत वोल्टेज Vcs मूल्यों का परीक्षण करके, आउटपुट विशेषता वक्रों का एक सेट प्राप्त किया जा सकता है।
ट्रांसकंडक्टेंसी परीक्षण
ट्रांसकंडक्टेंस जीएम एक पैरामीटर है जो चैनल के लिए डिवाइस गेट की नियंत्रण क्षमता की विशेषता है।चैनल के लिए गेट की नियंत्रण क्षमता मजबूत.
यह gm=dlDs/dVgo के रूप में परिभाषित किया गया है। निरंतर स्रोत और नाली वोल्टेज की स्थिति में, स्रोत और नाली वर्तमान lDs और गेट और स्रोत वोल्टेज VG के बीच परिवर्तन वक्र का परीक्षण किया जाता है,और ट्रांसकंडक्टेंस मान वक्र से प्राप्त किया जा सकता हैइनमे से जिस स्थान पर ट्रांसकंडक्टेंस मूल्य सबसे बड़ा है उसे जीएम,मैक्स कहा जाता है।
सटीक पी श्रृंखला पल्स स्रोत माप मीटर/सीपी श्रृंखला निरंतर वोल्टेज पल्स स्रोत पर आधारित पल्स I-V विशेषता परीक्षण प्रणाली
परीक्षण प्रणाली का पूरा सेट Psys पी श्रृंखला पल्स स्रोत माप इकाई मीटर / सीपी निरंतर वोल्टेज पल्स स्रोत पर आधारित है, जांच स्टेशन और विशेष परीक्षण सॉफ्टवेयर के साथ, यह GaN HEMT के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है,GaAs आरएफ डिवाइस के पल्स I-V पैरामीटर का परीक्षण, विशेष रूप से पल्स आईवी आउटपुट विशेषता वक्र का चित्रण।
पी सीरीज़ के पल्स स्रोत माप मीटर
पी सीरीज पल्स स्रोत माप मीटर एक उच्च परिशुद्धता, मजबूत आउटपुट और व्यापक परीक्षण रेंज के साथ एक पल्स स्रोत माप मीटर है जिसे PRECISE द्वारा लॉन्च किया गया है।जो कई कार्यों को एकीकृत करता है जैसे कि वोल्टेज और वर्तमान के इनपुट और आउटपुट, और माप. उत्पाद DC और पल्स के दो कार्य मोड है. अधिकतम आउटपुट वोल्टेज 300V है, अधिकतम पल्स आउटपुट वर्तमान 10A है, अधिकतम वोल्टेज 300V है,और अधिकतम धारा 1A हैयह चार चतुर्भुज संचालन का समर्थन करता है और रैखिक, लघुगणकीय, कस्टम और अन्य स्कैनिंग मोड का समर्थन करता है।यह उत्पादन और अनुसंधान और विकास में GaN और GaAs रेडियो आवृत्ति सामग्री और चिप्स के पल्स एल-वी विशेषता परीक्षण के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है.
पल्स आउटपुट विशेषता वक्र परीक्षण
GaN डिवाइस सामग्री और उत्पादन प्रक्रियाओं की सीमाओं के कारण, एक वर्तमान पतन प्रभाव है। इसलिए जब डिवाइस पल्स स्थितियों में काम करता है तो बिजली की गिरावट होगी,और आदर्श उच्च शक्ति कार्यरत स्थिति प्राप्त नहीं किया जा सकता हैपल्स आउटपुट विशेषता परीक्षण विधि एक आवधिक पल्स वोल्टेज संकेत को डिवाइस के गेट और नाली में समवर्ती रूप से लागू करना है।और गेट और नाली के वोल्टेज बारी-बारी से स्थिर संचालन बिंदु और प्रभावी संचालन बिंदु के बीच बदल जाएगा समकालिकजब Vcs और Vos प्रभावी वोल्टेज होते हैं, तो डिवाइस की धारा की निगरानी की जाती है।अनुसंधान से पता चलता है कि विभिन्न शांत संचालन वोल्टेज और पल्स चौड़ाई वर्तमान पतन पर अलग प्रभाव पड़ता है.
सटीक सीपी श्रृंखला के निरंतर वोल्टेज पल्स स्रोत पर आधारित पल्स एस पैरामीटर परीक्षण प्रणाली
पूरी परीक्षण प्रणाली पोसे सीपी श्रृंखला निरंतर वोल्टेज पल्स स्रोत पर आधारित है, जिसमें नेटवर्क विश्लेषक, जांच स्टेशन, बायस-टी फिक्स्चर और विशेष परीक्षण सॉफ्टवेयर है।डीसी छोटे संकेत S पैरामीटर परीक्षण के आधार पर, GaN HEMT और GaAs आरएफ उपकरणों के पल्स एस पैरामीटर परीक्षण को महसूस किया जा सकता है।
संक्षेप में
वुहान प्रेसिज बिजली उपकरणों, रेडियो फ्रीक्वेंसी उपकरणों और तीसरी पीढ़ी के अर्धचालक के क्षेत्र में विद्युत प्रदर्शन परीक्षण उपकरणों और प्रणालियों के विकास पर ध्यान केंद्रित कर रहा है।.धड़कन बड़े वर्तमान स्रोत, उच्च गति डेटा अधिग्रहण कार्ड, धड़कन निरंतर वोल्टेज स्रोत और अन्य उपकरण उत्पादों और परीक्षण प्रणालियों का एक पूरा सेट।उत्पादों का व्यापक रूप से विश्लेषण और शक्ति अर्धचालक सामग्री और उपकरणों के परीक्षण के क्षेत्र में उपयोग किया जाता हैउपयोगकर्ताओं की आवश्यकताओं के अनुसार, हम उच्च प्रदर्शन के साथ विद्युत प्रदर्शन परीक्षण के लिए व्यापक समाधान प्रदान कर सकते हैं,उच्च दक्षता और उच्च लागत प्रदर्शन