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[讨论] 固态射频能量相比传统射频有何不同之处(优异性)

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新浪微博达人勋

发表于 2018-8-21 11:36:24 | 显示全部楼层 |阅读模式
射频能量应用,是利用受控的电磁辐射来加热物品或者为各种工序提供动能的一种能量应用,这种能量现阶段一般由磁控管产生,而将来作为补充和优化,将会由全固态半导体链产生,即固态射频能量。固态射频能量和传统射频能量应用最大的不同之处在于其高精度补偿的快速的频率、相位、功率捷变特性,它具有其他解决方案不具备的优势:低电压驱动、半导体式可靠性、较小外形因子以及一个“全固态电子”的印迹。

如下图,为传统射频能量产生的原理和固态射频能量产生原理图例,从中可以看出,传统的射频能量一般由磁控管产生,作用于物品或者工艺需要,固态射频能量由射频合成器产生,受控于射频功率放大器的闭环控制调节,作用于物品或者工序需要。

传统射频能量产生原理

传统射频能量产生原理
   
传统射频能量产生

固态射频能量产生原理

固态射频能量产生原理
固态射频能量产生

固态射频能量的超高精度补偿的快速的频率、相位、功率捷变特性。可实现前所未有的过程控制范围,甚至能量分配,以及对不断变化的负载条件的快速适配。鉴于固态射频能量作为高效可控的热源和功率源所具有的诸多优势,该技术有着不可估量的市场机会,不仅能够改善现有的射频能量应用,而且有助于开发新的能量应用。

固态射频能量可广泛应用于微波炉、汽车点火、照明系统,以及包括射频等离子照明、原料烘干、血液和组织加热和消融等在内的工业、科学和医疗应用。
传统的微波炉,由磁控管供电,高压真空管主要与磁场相互作用的电子。磁控管具有简单的开关功能,可控制放入烤箱的能量,平均寿命为500至1000小时,磁控管微波的寿命非常有限。射频晶体管产生的能量场受控制、高精度,对控制器的反应非常敏感,从而实现最佳和精确的使用和分配。通过使用RF能量代替磁控管,即可在微波炉中实现固态、高度可控的烹饪,微波炉内的旋转盘不需要均匀分配热量,可以通过程序设定以不同能量的特定区域,最终产生更彻底、更高效的烹饪。

在加热生物细胞和组织设计方面,与传统半导体技术相比,固态射频医疗设备在精密控制、功率、效率方面更具关键优势,这样一来,提高了治疗的准确性,同时降低了损伤邻近组织和器官的风险。更多的能量精确的引至治疗部位,使肿瘤和不需要的组织脱水和/或烧掉,同时在系统级降低功耗和热限制。
未来,基于氮化镓的固态射频医疗设备可被用于在输血和移植时加热血液和器官。输血时,射频能量可以使储存的冷冻血液迅速而均匀地加热而不会产生有害毒素,从而在紧急情况下快速输血。同样,冻结和快速解冻捐献的器官而不引起细胞损伤的能力可以延长器官的保存期限,并增加在长时间、长距离的情况下供体/受体成功匹配的可能性。

多年来,射频干燥器一直为对传统方法反应不佳的材料进行工业加热和干燥。它能以受控的方式除去水分。而射频技术的创新将使整个加热和干燥过程实现更高的效率和更优的控制。以前的射频应用需要使用磁控管来产生能量,但是通过使用固态射频半导体器件,可实现更高的精度和更优的控制。

以上介绍的所有固态射频能量技术的实现,依赖于射频器件工艺制程技术的革新来实现,纵观射频半导体市场,数十年来,横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)技术一直起主导作用。直至两三年前,这种平衡发生了转变,硅基GaN (GaN-on-Si)技术成为接替传统LDMOS技术的首选技术。

固态射频半导体氮化镓与LDMOS相比,硅基氮化镓的性能优势已牢固确立——它可提供超过70%的功率效率,将每单位面积的功率提高4到6倍,并且可扩展至高频率。同时,综合测试数据已证实,硅基氮化镓符合严格的可靠性要求,其射频性能和可靠性可媲美甚至超越昂贵的碳化硅基氮化镓(GaN-on-SiC)替代技术。固态射频能量技术具有从生活消费品到工业、科学和医疗系统及基础设施的全方位优势,有望在未来撼动整个市场划分。
关于MACOM
MACOM是一家新生代半导体器件公司,集高速增长、多元化和高盈利能力等特性于一身。公司通过为光学、无线和卫星网络提供突破性半导体技术来满足社会对信息的无止境需求,从而实现全面连通且更具安全性的互联网络。

如今,推动着各种基础设施的建设,让数百万人在生活中每时每刻都能方便地沟通、交易、旅行、获取信息和参与娱乐活动。我们的技术提高了移动互联网的速度和覆盖率,让光纤网络得以向企业、家庭和数据中心传输以前无法想象的巨大通信量。

MACOM技术支持下一代雷达,可用于空中交通管制和天气预报,并有助于现代网络战场上的任务取得成功,从而保卫我们所有人的安全。同时作为世界领先通信基础设施、航空航天与国防公司的首选合作伙伴,借助其顶尖团队和丰富的射频、微波、毫米波和光波半导体产品,可帮助这些公司解决网络容量、信号覆盖、能源效率和现场可靠性等领域内的最复杂挑战。

作为半导体行业的支柱型企业,在60多年的蓬勃发展历程中,敢于采用大胆的技术手段,为客户提供真正的竞争优势并为投资者带来卓越的价值,致力于构筑更加美好的世界。MACOM总部位于美国马萨诸塞州洛厄尔,已通过ISO9001国际质量标准和ISO14001环境管理标准的认证,在北美、欧洲、亚洲和澳大利亚设立了多个设计中心和销售办事处。

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