New-Tech Magazine | OCT 2022 | Digital Edition

כתחליף לשפופרות במערכות לוויינים GaN מגברי הספק ומערכותאנרגיהמכוונתמיקרוגל ולייזר להגנהמרחפנים וטילים

לירון כהן, צח שחף, פרופ' יעקב גוון, אוניברסיטת אריאל

, שהמשקל והנפח של השפופרות גדול TWT שהוא אמין יותר. GaN משל עבור GaN .היתרונות של 1 מגברי הספק בתחום המיקרוגל הוא מוליך למחצה של פס גליום ניטריד רחב המשמש לטרנזיסטורים בעלי יעילות גבוהה ומעגלים משולבים. טרנזיסטורים בעלי ניידות אלקטרונים גבוהה מבוססי עדיפים על התקנים מבוססי סיליקון GaN במונחים של תדר מיתוג, דירוג הספק, יכולת תרמית ויעילות, שהם גורמים מכריעים לשיפור הביצועים של מגברי הספק. תרכובת נוצרת על ידי אטומי גליום וחנקן GaN .) Wurzite המסודרים במבנה גבישי וורציט ( גליום ניטריד יציב מבחינה מכנית ויכול לעמוד בטמפרטורות גבוהות בגלל היציבות הכימית הגבוהה של המבנה הגבישי. יכולה להתמודד עם שדות GaN טכנולוגיית חשמליים גדולים יותר בהרבה מסיליקון רגיל תוך מיתוג מהיר יותר באופן משמעותי ולפעול בטמפרטורות מקסימליות גבוהות גובר בחשיבותו GaN יותר. יתר על כן, בגלל היכולת להציע ביצועים משופרים

באופן משמעותי במגוון רחב של יישומים תוך חיסכון באנרגיה והמרחב הפיזי הדרושים להספקת הספקים גבוהים. מבנה מתחיל בשכבה של סיליקון GaN של ה בשביל תשתית, מגדלים שכבה דקה של ) על הסיליקון AlN - Aluminum Nitride ( כדי לבודד את הבסיס מהתשתית, ומעל עמיד מאוד המספקת GaN שיכבה עבה של . על מנת GaN בסיס לבניית טרנזיסטור ה- יוכל להחזיק מתחים גדולים GaN שה- דבר הגורם Gate ל- Drain מרחיקים בין ה- אך באופן פחות R DS ) on ( להגדלת התנגדות משמעותי מאשר במגברים אחרים כדוגמת . MOSFET ה- מוצג GaN חתך רוחב של מבנה טרנזיסטור .1 באיור Si השוואה בין מאפייני מוליכי המחצה , .1 מושווים בטבלה SiC ו- GaN . מגברי הספק בנצילות גבוהה 2 במגברי הספק יש מאפיינים ויישומים שונים. ישנם מאפיינים עיקריים המגדירים כל מגבר: הנצילות, זווית הולכה ואמינות. בהתבסס על מאפיינים אלה, אנשי מקצוע

הקדמה טכנולוגיית הלוויין בעשרות השנים האחרונות עברה שיפור במספר תחומים. אחד מן התחומים שהושפעו הוא התקדמות מגברי הספק הממומשים באמצעות מולכים למחצה. מוליכים למחצה רחבי פס כמו גליום ניטריד ) מבטיחים SiC ) וסיליקון קרביד ( GaN ( ביותר עבור רכיבים אלקטרוניים עתידים. מוליכי מחצה אלו מציעים יתרונות כמו אמינות, פעולה בטמפרטורה גבוהה, פעולה בתדר גבוה, חוסר רגישות לקרינה ופעולה בצפיפות הספק גבוהות. כיום עבור לוויינים מעוניינים במגברי הספק עם נצילות גבוהה ואמינות מרבית, Klystrons למטרה זו השתמשו בשפופרות ). במערכות TWT - Travelling Wave Tube ו-( מכ"ם ומערכות אנרגיה מכוונת נגד איומים שונים זקוקים להספק מאוד גבוה, במערכות אלו המולכים למחצה רחבי פס יכולים להועיל. לוויינים, חלליות, מערכות תקשורת ומערכות מכ"ם ממנפות את יתרונות . מאמר זה מציג את יתרונות ה- GaN ה עבור מגברי הספק לעומת שפופרות GaN

New-Tech Magazine l 58