Радиочастотные (РЧ) усилители мощности являются важными компонентами современных систем связи, промышленности, аэрокосмической и оборонной промышленности. Поскольку требования к производительности продолжают расти, инженеры часто сталкиваются с важным решением: следует ли им выбрать технологию нитрида галлия (GaN) или LDMOS?

Обе технологии заняли прочные позиции в радиочастотной отрасли, но каждая из них предлагает уникальные преимущества в зависимости от требований применения.

Что такое технология LDMOS?

LDMOS (латерально диффузный оксид металла и полупроводник) широко используется в ВЧ усилителях мощности на протяжении десятилетий. Это зрелая и экономически эффективная технология, обычно встречающаяся в сотовой инфраструктуре, системах вещания и промышленном радиочастотном оборудовании.

√ Чрезвычайно зрелая технология: десятилетия массового производства, стабильные процессы, высокая производительность и надежная цепочка поставок.

√ Высокая экономическая эффективность: низкие затраты на микросхемы, упаковку и вспомогательные схемы, подходящие для массового производства.

√ Превосходная линейность: низкие искажения усилителя мощности, идеально подходят для линейных радиочастотных приложений, таких как радиовещание и базовые макростанции.

√ Высокая надежность: устойчивость к перенапряжениям, старению, суровым условиям эксплуатации и чрезвычайно низкий уровень отказов.

× Ограничение низкой частоты: подходит только для низкочастотных диапазонов и диапазонов ниже 3 ГГц; высокочастотные потери приводят к значительному ухудшению производительности.

× Низкая плотность мощности: большой размер чипа, что затрудняет миниатюризацию устройства.

× Высокие потери на переключение: эффективность значительно падает при высокой температуре и высокой нагрузке.

Что такое технология GaN?

Нитрид галлия (GaN) — это полупроводниковая технология с широкой запрещенной зоной, которая быстро завоевала популярность в высокопроизводительных радиочастотных приложениях. По сравнению с традиционными полупроводниковыми материалами, устройства GaN могут работать при более высоких напряжениях, температурах и плотности мощности.

√ Отличные высокочастотные характеристики: охватывает десятки диапазонов частот ГГц, идеально совместим с радарами миллиметрового диапазона 5G и радарами с фазированной решеткой.

√ Чрезвычайно высокая плотность мощности: при той же мощности его объем составляет всего от 1/3 до 1/5 объема LDMOS, что приводит к значительной миниатюризации устройства.

√ Более высокая энергоэффективность: чрезвычайно низкие потери на проводимость и переключение, меньшее выделение тепла и меньшее общее энергопотребление.

√ Превосходные характеристики при высоких температурах: характеристики широкой запрещенной зоны, при этом ухудшение характеристик при высоких температурах значительно меньше, чем у устройств на основе кремния.

× Более высокая стоимость: стоимость пластин и упаковки выше, чем у традиционных LDMOS.

×Более высокий расчетный порог: устройства чувствительны к электростатике, что требует более строгой компоновки схемы и теплового расчета.

GaN против LDMOS

Власть

Устройства GaN обычно обеспечивают значительно более высокую плотность мощности, чем устройства LDMOS.

Пропускная способность

Многие современные радиочастотные системы требуют работы в нескольких диапазонах частот. Технология GaN обычно поддерживает конструкции с более широкой полосой пропускания, предлагая большую гибкость для разработчиков систем.

Эффективность

Эффективность напрямую влияет на эксплуатационные расходы и требования к терморегулированию. GaN-усилители часто достигают более высокой эффективности стока, снижая потребление энергии и выделение тепла.

Соображения стоимости

LDMOS остается конкурентоспособным вариантом для экономически чувствительных проектов. Для приложений, где не требуется экстремальная производительность, LDMOS все же может обеспечить привлекательный баланс между стоимостью и функциональностью.

когда выбирать GaN и LDMOS?

ЛДМОС

· Бюджет – главная забота

· Рабочие частоты относительно низкие

· Предпочтительны проверенные устаревшие конструкции

ГаН

· Требуется максимальная эффективность
· Пространство и вес должны быть сведены к минимуму
· Требуется широкополосная работа
· Высокая выходная мощность имеет решающее значение

Заключение

LDMOS не будет устранен; он останется королем экономической эффективности в низко- и среднечастотных, недорогих и высоколинейных приложениях. GaN, с другой стороны, представляет собой будущее направление модернизации высокочастотных, миниатюрных и высокоэффективных устройств и постепенно заменяет рынок высокочастотных радиочастот.

Эти двое не противостоят друг другу, а скорее охраняют свою территорию, дополняя и сосуществуя друг с другом.