تقویت کننده های قدرت فرکانس رادیویی (RF) قطعات ضروری در ارتباطات مدرن، سیستم های صنعتی، هوافضا و دفاعی هستند.مهندسان اغلب با یک تصمیم مهم روبرو می شوند: آیا باید تکنولوژی گالیوم نیترید (GaN) یا LDMOS را انتخاب کنند؟

هر دو تکنولوژی در صنعت RF جایگاه خود را برقرار کرده اند، اما هر یک مزایای منحصر به فرد را بسته به نیازهای برنامه ارائه می دهند.

تکنولوژی LDMOS چیست؟

LDMOS (Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductor) برای دهه ها در تقویت کننده های قدرت RF به طور گسترده ای استفاده شده است. این یک فناوری بالغ و مقرون به صرفه است که معمولا در زیرساخت های سلولی یافت می شود،سیستم های پخش، و تجهیزات رادیویی صنعتی.

√ تکنولوژی بسیار بالغ: دهه های تولید انبوه، فرآیندهای پایدار، نرخ تولید بالا و یک زنجیره تامین قوی.

√ بهره وری بالا از هزینه ها: هزینه های پایین برای تراشه ها، بسته بندی و مدارهای پشتیبانی، مناسب برای تولید انبوه.

√ خطی بودن عالی: تحریف تقویت کننده قدرت پایین، ایده آل برای برنامه های RF خطی مانند پخش و ایستگاه های پایه ماکرو.

√ قابلیت اطمینان بالا: مقاومت در برابر افزایش، مقاومت در برابر پیری، و مقاومت در برابر شرایط سخت عملیاتی، با نرخ شکست بسیار پایین.

× محدودیت فرکانس پایین: فقط برای باند های فرکانس پایین و زیر 3GHz مناسب است؛ از دست دادن فرکانس بالا منجر به کاهش عملکرد قابل توجهی می شود.

× تراکم انرژی پایین: اندازه تراشه بزرگ، کوچک سازی دستگاه را دشوار می کند.

× از دست دادن های بزرگ تغییر: کارایی به طور قابل توجهی در زیر دمای بالا و بار بالا کاهش می یابد.

تکنولوژی GaN چیست؟

نترید گالیوم (GaN) یک فناوری نیمه هادی با باند گپ گسترده است که به سرعت در برنامه های RF با عملکرد بالا محبوبیت پیدا کرده است. در مقایسه با مواد نیمه هادی سنتی،دستگاه های GaN می توانند در ولتاژ های بالاتر کار کنند، درجه حرارت و تراکم قدرت.

√ عملکرد فوق العاده فرکانس بالا: شامل ده ها باند فرکانس GHz، کاملا سازگار با موج میلیمتری 5G و رادار آرایه فازی است.

√ چگالی قدرت بسیار بالا: در همان قدرت، حجم آن تنها 1/3 تا 1/5 از LDMOS است، که منجر به کوچک سازی قابل توجهی دستگاه می شود.

√ بهره وری انرژی بالاتر: از دست دادن هدایت و سوئیچ بسیار کم، تولید گرما کمتر و مصرف انرژی کلی کمتر.

√ عملکرد عالی در دمای بالا: ویژگی های باندگاپ گسترده، با تخریب عملکرد در دمای بالا بسیار کمتر از دستگاه های مبتنی بر سیلیکون.

× هزینه بالاتر: هزینه های وافر و بسته بندی بالاتر از LDMOS سنتی است.

×حدود طراحی بالاتر: دستگاه ها از نظر الکترواستاتیک حساس هستند، که نیاز به طرح مدار و طراحی حرارتی سختگیرانه تری دارند.

GaN VS LDMOS

قدرت

دستگاه های GaN به طور معمول چگالی قدرت قابل توجهی بالاتر از دستگاه های LDMOS را ارائه می دهند.

پهنای باند

بسیاری از سیستم های RF مدرن نیاز به کار در بین باند های فرکانس متعدد دارند. فناوری GaN به طور کلی از طرح های پهنای باند گسترده تر پشتیبانی می کند و انعطاف پذیری بیشتری را برای توسعه دهندگان سیستم فراهم می کند.

کارایی

کارایی به طور مستقیم بر هزینه های عملیاتی و الزامات مدیریت حرارتی تأثیر می گذارد. تقویت کننده های GaN اغلب به بهره وری بالاتر از تخلیه دست می یابند، مصرف انرژی و تولید گرما را کاهش می دهند.

ملاحظات هزینه

LDMOS همچنان یک گزینه رقابتی برای پروژه های حساس به هزینه است.LDMOS هنوز هم می تواند یک تعادل جذاب بین هزینه و عملکرد را ارائه دهد.

چه موقع انتخاب GaN و LDMOS؟

LDMOS

· بودجه نگرانی اصلی است

· فرکانس های عملیاتی نسبتا کم است

· طراحی های قدیمی مورد استفاده قرار می گیرند

GaN

· حداکثر کارایی مورد نیاز است
· فضای و وزن باید به حداقل برسد
· نیاز به کار با باند گسترده
· قدرت خروجی بالا مهم است

نتیجه گیری

LDMOS از بین نمی رود؛ آن را پادشاه هزینه های موثر در فرکانس پایین تا متوسط، هزینه های پایین و برنامه های کاربردی خطی بالا باقی خواهد ماند.نشان دهنده جهت ارتقاء آینده برای فرکانس بالا است، دستگاه های کوچک و با کارایی بالا، و به تدریج جایگزین بازار RF بالا می شود.

این دو جایگزین مخالف نیستند، بلکه هرکدام از قلمرو خود محافظت می کنند، تکمیل و همزیستی با یکدیگر.