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理解GaN的熱分析

系統對放大器輸出功率的要求越來越高,這就推動了技術的發展。但在引入了新技術之后,隨之也會帶來新的挑戰。在本文,我們談一下GaN射頻器件的熱分析問題。 以下是該視頻文字內容: 了解GaN熱的分析,首先我們先來了解一下Qorvo如何確定GaN的熱可靠性,紅外攝像機不會告訴你GaN晶體管的實際峰值溫度,紅外圖像只是測量器件的表面溫度。但是,器件實際的峰值溫度卻在GaN的外延層表面下,此外,GaN柵級的長度一般只有0.25或0.15微米,而紅外攝像機支持的分辨率只有3-5微米水平。 Qorvo通過構建3D熱模型或有限元分析(也稱為FEA),來確定通道溫度,并采用顯微拉慢熱成像的技術得到實證測量結果進行比較,然后通過射頻測試和紅外成像進行驗證,由于在產品的FEA模型中,最大的不確定性來自裸片貼裝。 因此Qorvo進行了大量測試,冰雨基準值比較,由此確定才用給定封裝的裸片貼裝特性。我們才用這種組合方法為封裝部件建立FEA模型。通過該模型,準確估測給定工作條件下的最高通道溫度,將估測值與基于實測顯微拉慢數據的GaN期間可靠性表進行對比,另外三個熱考量因素是背面溫度裸片或產品貼裝,以及PC版設計。封裝產品的熱參考面為封裝的背面,對于耽擱裸片,我們假設它是利用金錫焊片貼裝在銅鉬載體板上。 裸片的固定溫度熱參考面是承版的背面,產品貼裝方法和PC板設計的詳細信息,請參考數據手冊、應用筆記或咨詢本地應用工程師。PC板設計詳細信息,請下載Gerber布局文件,可以在器件面頁的文檔選項卡下找到。 這種方法能夠盡可能按原樣復制評估板,尤其是占地布局,利用QPD1022數據手冊。我們先來確定IR表面通道溫度,我們將該數據用語連續波應用,已確定紅外表面通道溫度。我們需要了解器件外殼或Tbase溫度和功耗。 對于連續波應用,數據手冊上顯示了背面溫度為85度時的熱性能。如果您需要測量基底溫度,請測量器件的背面。測量時,使用熱電偶可能會有所幫助。我們將使用的功耗為7.6W,如果數據手冊中沒有給出功耗,則使用Qorvo設計中心提供的計算器進行計算,在連續波功耗為7.6W,背面溫度為85度時,請按照表上方的圖進行計算,紅外表面通道溫度為132度,使用同樣的圖來計算具體應用的紅外表面通道溫度。 現在,我們來計算GaN器件的平均無故障時間,因為GaN器件的實際通道溫度,會唱過紅外表面通道溫度值,我們使用FEA模型數據來計算平均無故障時間,以確定FEA模型的通道溫度和器件的平均無故障時間,您可能需要查閱應用筆記,請點擊數據手冊中的鏈接查看。使用應用筆記中的圖6來計算FEA模型的問道估測值,紅外表面溫度132度,基底溫度85度,相當于FEA模型的最大通道溫度155度。最后,使用圖5,注意,在這一步,您需要鏈接GaN工藝技術QPD1022是GaN25,其通道溫度為155度,FEA平均無故障時間為10億小時,如果您的應用在20%占空比下提供脈沖信號,那么您的FEA平均無故障時間為50億小時。 總結一下,要準確確定GaN FEA器件的平均無故障時間,必須確定IR表面通道溫度,然后按應用筆記所述,確定Qorvo GaN器件的可靠性,訪問Qorvo設計中心,查看工具、電子書和博文。我們為您解決最棘手的RF挑戰。

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