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理解GaN的热分析

系统对放大器输出功率的要求越来越高,这就推动了技术的发展。但在引入了新技术之后,随之也会带来新的挑战。在本文,我们谈一下GaN射频器件的热分析问题。 以下是该视频文字内容: 了解GaN热的分析,首先我们先来了解一下Qorvo如何确定GaN的热可靠性,红外摄像机不会告诉你GaN晶体管的实际峰值温度,红外图像只是测量器件的表面温度。但是,器件实际的峰值温度却在GaN的外延层表面下,此外,GaN栅级的长度一般只有0。25或0。15微米,而红外摄像机支持的分辨率只有3-5微米水平。 Qorvo通过构建3D热模型或有限元分析(也称为FEA),来确定通道温度,并采用显微拉慢热成像的技术得到实证测量结果进行比较,然后通过射频测试和红外成像进行验证,由于在产品的FEA模型中,最大的不确定性来自裸片贴装。 因此Qorvo进行了大量测试,冰雨基准值比较,由此确定才用给定封装的裸片贴装特性。我们才用这种组合方法为封装部件建立FEA模型。通过该模型,准确估测给定工作条件下的最高通道温度,将估测值与基于实测显微拉慢数据的GaN期间可靠性表进行对比,另外三个热考量因素是背面温度裸片或产品贴装,以及PC版设计。封装产品的热参考面为封装的背面,对于耽搁裸片,我们假设它是利用金锡焊片贴装在铜钼载体板上。 裸片的固定温度热参考面是承版的背面,产品贴装方法和PC板设计的详细信息,请参考数据手册、应用笔记或咨询本地应用工程师。PC板设计详细信息,请下载Gerber布局文件,可以在器件面页的文档选项卡下找到。 这种方法能够尽可能按原样复制评估板,尤其是占地布局,利用QPD1022数据手册。我们先来确定IR表面通道温度,我们将该数据用语连续波应用,已确定红外表面通道温度。我们需要了解器件外壳或Tbase温度和功耗。 对于连续波应用,数据手册上显示了背面温度为85度时的热性能。如果您需要测量基底温度,请测量器件的背面。测量时,使用热电偶可能会有所帮助。我们将使用的功耗为7。6W,如果数据手册中没有给出功耗,则使用Qorvo设计中心提供的计算器进行计算,在连续波功耗为7。6W,背面温度为85度时,请按照表上方的图进行计算,红外表面通道温度为132度,使用同样的图来计算具体应用的红外表面通道温度。 现在,我们来计算GaN器件的平均无故障时间,因为GaN器件的实际通道温度,会唱过红外表面通道温度值,我们使用FEA模型数据来计算平均无故障时间,以确定FEA模型的通道温度和器件的平均无故障时间,您可能需要查阅应用笔记,请点击数据手册中的链接查看。使用应用笔记中的图6来计算FEA模型的问道估测值,红外表面温度132度,基底温度85度,相当于FEA模型的最大通道温度155度。最后,使用图5,注意,在这一步,您需要链接GaN工艺技术QPD1022是GaN25,其通道温度为155度,FEA平均无故障时间为10亿小时,如果您的应用在20%占空比下提供脉冲信号,那么您的FEA平均无故障时间为50亿小时。 总结一下,要准确确定GaN FEA器件的平均无故障时间,必须确定IR表面通道温度,然后按应用笔记所述,确定Qorvo GaN器件的可靠性,访问Qorvo设计中心,查看工具、电子书和博文。我们为您解决最棘手的RF挑战。

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