Le soi-disant application d'énergie RF, à savoir, en utilisant un rayonnement électromagnétique contrôlé ou le chauffage d'un article à fournir de l'énergie pour les différentes étapes. Cette énergie est généralement produit à ce stade par un magnétron, l'avenir sera produit par la chaîne de semi-conducteurs à l'état solide, à savoir l'énergie RF à l'état solide. état solide énergie RF a un contrôle sans précédent de la distribution régulière de l'énergie, et adapter rapidement à l'évolution des conditions de charge. Cette technologie a un potentiel illimité, d'ici 2020, le marché devrait croître pour atteindre 1,4 milliard $.
Mark Murphy
MACOM société de puissance RF, directeur principal du marketing et développement des affaires
Selon la compagnie MACOM RF Power Marketing et développement des affaires Mark Murphy, directeur principal de l'introduction, l'énergie RF à l'état solide peut être largement utilisé dans les fours à micro-ondes, l'allumage automobile, systèmes d'éclairage, et comprend un éclairage plasma radiofréquence, le séchage des matières premières, le chauffage de sang et les tissus et l'ablation, etc., applications industrielles, scientifiques et médicales. Il a d'autres solutions n'ont pas les avantages: conduite basse tension, la fiabilité du type semi-conducteur, et un plus petit facteur de forme portant l'inscription « électronique tout état solide ». Le plus excitant propriétés de l'état solide de l'énergie RF peut être causée par rapide compensation de fréquence ultra-haute précision, la phase agile de puissance. D'une manière générale, la technologie pour obtenir un contrôle de processus sans précédent, la distribution même de l'énergie et de l'adaptation rapide à l'évolution des conditions de charge.
énergie traditionnelle RF produit (figure) VS état solide production d'énergie RF (ci-dessous)
Compte tenu de l'énergie RF à l'état solide comme une source de chaleur efficace et source d'énergie contrôlable présente de nombreux avantages, cette technologie a une grande opportunité de marché, non seulement pour améliorer les applications existantes de l'énergie RF, mais aussi aider à développer de nouvelles applications énergétiques.
Application en une: cuisine solide
Un objectif majeur de l'application de l'énergie RF est un four à micro-ondes classique, un magnétron alimenté par le maintenant électronique, le principal tube à vide à haute tension et l'interaction des champs magnétiques. Un magnétron ayant une fonction simple interrupteur, peut contrôler l'énergie dans le four, l'espérance de vie moyenne de 500 à 1000 heures. À l'heure actuelle, les restaurants de chaîne standard magnétron puissance du chauffage par micro-ondes des clients alimentaires, en tenant compte du nombre de plats préparés tous les jours, la vie magnétron à micro-ondes est très limité.
L'utilisation d'un transistor à fréquence radio, la cuisson micro-ondes peut être complètement changé. transistors RF produisent ultra-haute précision, un champ d'énergie contrôlée, sont très sensibles au dispositif de commande, réalisant ainsi optimale et l'utilisation précise et la distribution de l'énergie RF. l'énergie RF au moyen de solutions solides alternatives (y compris la conduite à basse tension, à haute efficacité, la fiabilité du type à semi-conducteur, un plus petit facteur de forme et empreinte dispositif électronique à l'état solide) offre des avantages non disponibles. Peut-être l'aspect le plus convaincant de cela a été provoqué par la puissance de l'agilité et ultra-haute précision, ce qui entraîne la distribution d'énergie uniforme, gamme sans précédent de contrôle de processus et d'adapter rapidement à l'évolution des conditions de charge. En outre, le transistor RF à l'état solide est la vie facile de plus de 10 ans.
En substance, cela signifie que par Au lieu d'utiliser l'énergie magnétron RF, on peut obtenir solide dans un four micro-ondes, cuisine hautement contrôlable . A ne disque rotatif dans le four micro-ondes est pas nécessaire de répartir uniformément la chaleur. En revanche, la région spécifique peut être une autre énergie à micro-ondes, et finalement produire une cuisson plus complète et efficace est définie par un programme.
Application 2: Plasma Lighting
La lampe à plasma depuis l'invention sera alimenté par un magnétron, le magnétron devrait durée de vie moyenne de 500 à 1000 heures. Dans l'évaluation de valeur telle que lampe à plasma, ce qui est une considération importante. À cet égard, l'US Naval Observatory est fourni un outil pour calculer le nombre d'heures consacrées à la période de nuit (à savoir moins que l'ensemble horizon temporel solaire). À Los Angeles, par exemple, en Août de cette année, en moyenne heures par jour de l'obscurité 10 heures 9 minutes, les heures d'obscurité par mois pour un total de 313 heures. Si allumé en permanence la nuit ces périodes, la durée de vie la plus courte d'un magnétron alimenté par la lampe à plasma 2 mois jusqu'à 4 mois. Ainsi, étant donné le coût élevé de remplacement de la lampe, telles que les applications en plein air, la rue, le stade ou l'éclairage de la zone ne bénéficiera pas d'un éclairage à base de plasma magnétron.
Cependant, l'utilisation des avantages de performance de la technologie GaN, l'éclairage à l'état solide à base de plasma énergie radiofréquence prolonger considérablement la durée de vie de la source lumineuse, elle offre une occasion sans précédent de commercialiser la lampe à plasma. En raison de la haute efficacité énergétique de fréquence radio à l'état solide et longue durée de vie, l'éclairage plasma peut maintenant fournir une valeur énorme pour les grandes applications d'éclairage de la zone. nitrure de Gallium conduite que l'énergie RF offrent une plus grande efficacité et une plus longue durée de vie, peut atteindre contrôlable d'énergie. l'énergie RF fournie par la lampe peut accueillir temps ultra-précis ou le déplacement des piétons ou des véhicules, et de la lumière convertie en conséquence émis. En utilisant l'énergie de fréquence radio, la puissance ne sera pas gaspillé place vacante, étendre davantage la durée de vie de la lampe.
Bien que ce soit un concept très attrayant, mais à partir des dossiers du passé, la structure des coûts d'une puce à l'état solide est plus cher que le magnétron, ce qui rend l'application d'énergie RF pour devenir un luxe. Cependant, Avec l'efficacité MACOM et d'obtenir d'excellentes performances des produits GaN à base de silicium, l'éclairage plasma pour la première fois devrait dominer le marché de l'éclairage .
Applications 3: Applications médicales
dispositif médical d'aujourd'hui dans le chauffage RF des tissus biologiques et les cellules sont conçus pour l'ablation RF / micro-ondes pour le traitement médical de la stérilisation bactérienne, peu invasive. Par rapport à la technologie des semi-conducteurs classiques, le dispositif médical RF de nitrure de gallium en plus un contrôle précis des principaux avantages de forte puissance, le rendement élevé: (1) un contrôle précis - nitrure de gallium peut être inférieure à une fréquence ISM 3GHz fournir une grande efficacité, tout en soutenant 5,8 GHz et des fréquences plus élevées. Plus la fréquence, la plus courte longueur d'onde, ce qui peut améliorer le contrôle de la précision du champ d'énergie RF. Ceci améliore la précision du traitement, tout en réduisant le risque de dommages aux tissus et organes adjacents. (2) une puissance élevée, une efficacité élevée - densité de puissance initiale est beaucoup plus élevé que le gallium LDMOS, l'efficacité de 10%. Ainsi, plus d'énergie peut être dirigé vers le site de traitement, le tissu tumoral et ne nécessitent pas la déshydratation et / ou brûlé, tout en réduisant la consommation d'énergie et limite thermique au niveau du système.
La technologie d'ablation par radiofréquence / micro-ondes est couramment utilisé pour enlever les tumeurs cancéreuses, et la RF de nitrure de gallium sur le marché du dispositif médical, cette situation se poursuivra à améliorer.
Thermothérapie énergie RF devient rapidement une autre application cible de base . Cette thérapie est habituellement mis en uvre conjointement avec d'autres traitements contre le cancer, les médecins peuvent utiliser l'énergie radiofréquence ciblée pour augmenter la température du tissu du corps des patients atteints de cancer. chaleur contrôlée (104 à 108oF) sur les cellules cancéreuses et réduire la réplication des cellules cancéreuses, mais ne pas interférer avec les cellules saines de réplication de l'ADN. Cette technologie a un grand potentiel pour devenir la méthode la plus courante de traitement du cancer dans les prochaines années.
Ensuite, un dispositif médical à base de nitrure de gallium pour le chauffage par fréquence radio de sang pour la transfusion et la transplantation d'organes et. transfusion sanguine, l'énergie RF de sang stocké dans le réfrigérateur peut être rapidement et uniformément chauffée sans provoquer des toxines nocives, comme la transfusion sanguine rapide en cas d'urgence. De même, la capacité de gel et de dégel rapide des donneurs d'organes sans causer des dommages aux cellules peut prolonger la durée de conservation des organes, et d'augmenter depuis longtemps, le cas de possibilité à long terme donneur / accepteur rencontre idéale.
Application 4: chauffage industriel et séchage
D'un point de vue industriel, l'énergie des fréquences radio n'est pas une nouvelle technologie. Au fil des ans, un séchoir de fréquence radio pour le chauffage industriel et le séchage a été la méthode traditionnelle pour la mauvaise réponse du matériau. La céramique, le verre et les applications de fibres de verre procédé de craquage ne se produit lorsque le séchage est nécessaire. Lorsque d'autres méthodes échouent complètement, dans de nombreux cas, la seule énergie RF est sélectionnée pour fournir le séchage de ces matériaux, car il peut éliminer l'eau d'une manière contrôlée.
et innovations technologiques RF font tout le processus de chauffage et de séchage pour atteindre une plus grande efficacité et un meilleur contrôle . applications antérieures nécessitent l'utilisation de magnétron RF pour produire de l'énergie, mais en utilisant un dispositif semi-conducteur, peuvent être réduits, et une plus grande précision possible de mieux contrôler la structure du coût global du système. En plus de la transformation des aliments, le chauffage industriel et les applications de séchage, ainsi que l'industrie de l'énergie, il y a d'autres aspects des applications de l'énergie RF. Par exemple, pour les céréales, les légumineuses et les graines, la méthode de séchage de fréquence radio peut plus éliminer rapidement l'humidité pour les céréales, les légumineuses et les graines, réduire le temps de traitement, afin de maximiser le potentiel des cultures et la valeur nutritive, le bois, les plastiques, les produits pharmaceutiques, le papier et textiles peuvent utiliser l'énergie des fréquences radio à des processus industriels pour réduire les coûts et améliorer l'efficacité des procédés industriels, l'énergie radiofréquence devrait à l'huile aide les compagnies pétrolières d'extraction plus, un meilleur contrôle du processus d'extraction de l'huile, peut également réduire les déchets et d'améliorer le retour sur investissement et réduire les coûts de chauffage et de processus de production, tout en changeant l'impact environnemental de l'exploration pétrolière.
GaN à base de silicium: LDMOS préféré des technologies alternatives
Toutes les applications de l'énergie RF à l'état solide décrit ci-dessus, les composants RF requis pour soutenir ces systèmes doivent trouver l'équilibre optimal de la performance, l'efficacité énergétique, la taille compacte et la fiabilité, et dans la promotion de son prix raisonnable la plupart des applications commerciales grand public. Dans ce processus, la sélection du dispositif RF de technologie de processus fait comme un facteur clé dans le processus.
Tout au long du marché des semi-conducteurs RF depuis des décennies, la technologie des semi-conducteurs d'oxyde métallique latéralement diffuse (LDMOS) a joué un rôle de premier plan. Jusqu'à il y a quelques années, cet équilibre a changé, La technologie silicium GaN (nitrure de gallium sur-Si) comme la technologie de choix pour remplacer LDMOS d'art classique .
Par rapport aux LDMOS, des avantages de performance de silicium de nitrure de gallium est fermement établi - il permet d'obtenir plus de 70% d'efficacité électrique augmente 4-6 fois la puissance par unité de surface, et est étendue à des fréquences élevées. Pendant ce temps, les données de test complètes ont confirmé que la rencontre gallium de silicium exigences de fiabilité rigoureuses, les performances RF et de fiabilité comparables ou supérieurs alternatives coûteuses nitrure de gallium de carbure de silicium (GaN sur SiC).
Avenir, basé sur la technologie GaN RF à base de silicium devrait remplacer l'ancienne bougies d'allumage et de la technologie magnétron, faire jouer pleinement à la cuisson, l'éclairage et l'allumage de l'automobile et d'autres semi-conducteurs valeur commerciale de l'énergie RF et les applications potentielles, nous pensons que l'efficacité énergétique / carburant de l'application et la précision de chauffage et d'éclairage d'un saut qualitatif dans l'avenir proche.
avantage MACOM GaN
MACOM fournit l'industrie RF et micro-ondes ne comprennent que portefeuille de produits de GaN à base de silicium, et est déterminé à La technologie GaN à base de silicium pour le marché grand public et les applications RF . Il n'y a pas longtemps, MACOM et ST pour parvenir à un accord sur le développement de GaN sur des tranches de silicium, qui est responsable de la production de ST, MACOM pour une utilisation dans diverses applications RF. Grâce à cet accord, MACOM pour développer des sources d'approvisionnement de plaquettes de silicium, devrait augmenter la capacité de production de tranches de silicium, d'améliorer la structure des coûts pour remplacer la technologie LDMOS de silicium existant, mais aussi d'accélérer la popularisation de GaN à base de silicium sur le marché grand public.
La nouvelle énergie radiofréquence Toolkit
MACOM introduit un kit de développement du système d'énergie radiofréquence MATK-102425-300 Conçu pour aider les entreprises OEM ajuster rapidement et facilement la conception des produits, qui sera intégré dans une variété d'applications dans la cuisine, l'éclairage, le chauffage / séchage industriel, systèmes d'allumage médical / pharmaceutique et automobile basée sur la source d'énergie radiofréquence entre le nitrure de gallium .
Le kit peut également être exécuté seul ou dans un complexe avec une autre formulation de programmation à distance ou incorporée dans un certain nombre de contrôleurs vecteur RF (puissance, la phase, la fréquence, du temps et de l'énergie) pour contrôler la variable de procédé ou complexe. L'outil est intégré sans connexion spéciale à l'amplificateur de puissance. Pour les ingénieurs de l'énergie RF, MATK-102425-300 disponible pour le contrôle et l'optimisation de l'application industrielle de l'énergie radiofréquence et contrôleur associé.
Par rapport au prix sur le transistor LDMOS, MACOM l'énergie RF inclus dans le kit L'efficacité énergétique du transistor de puissance gallium nitrure de silicium d'au plus 10% de plus Ceci est un avantage majeur des applications d'énergie RF à onde continue en utilisation continue, plus l'efficacité, la baisse de la consommation d'énergie et les coûts d'exploitation sont plus bas également. Cette boîte à outils permet aux concepteurs de système pour simplifier et accélérer le développement des produits, le rendant facile à affiner les niveaux de puissance de sortie RF pour maximiser l'efficacité et améliorer les performances. Avantages et intuitif, il MACOM de GaN sur des transistors de puissance de silicium, des logiciels flexibles et les capacités de contrôle du signal, ce qui élimine les devinettes de l'énergie RF de la phase de conception, contribuant ainsi à réduire les délais de commercialisation.
Mark Murphy a conclu, l'énergie RF à l'état solide a une gamme complète d'avantages techniques des biens de consommation aux systèmes industriels, scientifiques et médicaux et les infrastructures, devrait secouer le segment de marché à l'avenir.
