簡(jiǎn)述PIN型二極管基礎(chǔ)知識(shí)
發(fā)布時(shí)間:2019-04-29 責(zé)任編輯:lina
【導(dǎo)讀】普通的二極管由PN結(jié)組成。在P和N半導(dǎo)體材料之間加入一薄層低摻雜的本征(Intrinsic)半導(dǎo)體層,組成的這種P-I-N結(jié)構(gòu)的二極管就是PIN 二極管。
普通的二極管由PN結(jié)組成。在P和N半導(dǎo)體材料之間加入一薄層低摻雜的本征(Intrinsic)半導(dǎo)體層,組成的這種P-I-N結(jié)構(gòu)的二極管就是PIN 二極管。正因?yàn)橛斜菊鳎↖ntrinsic)層的存在,PIN 二極管應(yīng)用很廣泛,從低頻到高頻的應(yīng)用都有,主要用在RF領(lǐng)域,用作RF 開(kāi)關(guān)和RF保護(hù)電路,也有用作光電二極管(PhotoDiode)。PIN 二極管包括PIN光電二極管和PIN開(kāi)關(guān)二極管。
微波開(kāi)關(guān)利用PIN管在直流正-反偏壓下呈現(xiàn)近似導(dǎo)通或斷開(kāi)的阻抗特性,實(shí)現(xiàn)了控制微波信號(hào)通道轉(zhuǎn)換作用。 PIN 二極管的直流伏安特性和PN結(jié)二極管是一樣的,但是在微波頻段卻有根本的差別。由于PIN 二極I層的總電荷主要由偏置電流產(chǎn)生。而不是由微波電流瞬時(shí)值產(chǎn)生,所以其對(duì)微波信號(hào)只呈現(xiàn)一個(gè)線性電阻。此阻值由直流偏置決定,正偏時(shí)阻值小,接近于短路,反偏時(shí)阻值大,接近于開(kāi)路。因此PIN 二極對(duì)微波信號(hào)不產(chǎn)生非線性整流作用,這是和一般二極管的根本區(qū)別,所以它很適合于做微波控制器件。
因此,可以把PIN二極管作為可變阻抗元件使用。它常被應(yīng)用于高頻開(kāi)關(guān)(即微波開(kāi)關(guān))、移相、調(diào)制、限幅等電路中。
工作原理
因?yàn)?PIN二極管的射頻電阻與直流偏置電流有關(guān),所以它可以用作為射頻開(kāi)關(guān)和衰減器。串聯(lián)射頻開(kāi)關(guān)電路:當(dāng)二極管正偏時(shí),即接通(短路);當(dāng)二極管零偏或者反偏時(shí),不僅開(kāi)關(guān)的最高工作頻率會(huì)受到限制,最低工作頻率也會(huì)受到限制,如PIN管就不能控制直流或低頻信號(hào)的通斷。受管子截止頻率的影響,開(kāi)關(guān)還有一個(gè)上限工作頻率。要求開(kāi)關(guān)的頻帶盡量寬,因?yàn)樾盘?hào)源的頻帶越來(lái)越寬。
特性
加負(fù)電壓(或零偏壓)時(shí),PIN管等效為電容+電阻;加正電壓時(shí),PIN管等效為小電阻。用改變結(jié)構(gòu)尺寸及選擇PIN二極管參數(shù)的方法,使短路的階梯脊波導(dǎo)的反射相位(基準(zhǔn)相位)與加正電壓的PIN管控制的短路波導(dǎo)的反射相位相同。還要求加負(fù)電壓(或0偏置)的PIN管控制的短路波導(dǎo)的反射相位與標(biāo)準(zhǔn)相位相反(-164°~+164°之間即可)。
考慮參數(shù)
1. 插入損耗:開(kāi)關(guān)在導(dǎo)通時(shí)衰減不為零,稱為插入損耗
2. 隔離度:開(kāi)關(guān)在斷開(kāi)時(shí)其衰減也非無(wú)窮大,稱為隔離度
3. 開(kāi)關(guān)時(shí)間: 由于電荷的存儲(chǔ)效應(yīng),PIN管的通斷和斷通都需要一個(gè)過(guò)程,這個(gè)過(guò)程所需時(shí)間
4. 承受功率: 在給定的工作條件下,微波開(kāi)關(guān)能夠承受的最大輸入功率
5. 電壓駐波系數(shù): 僅反映端口輸入,輸出匹配情況
6. 視頻泄漏
7. 諧波: PIN二極管也具有非線性,因而會(huì)產(chǎn)生諧波,PIN開(kāi)關(guān)在寬帶應(yīng)用場(chǎng)合,諧波可能落在使用頻帶內(nèi)引起干擾。 開(kāi)關(guān)分類:反射式和吸收式, 吸收式開(kāi)關(guān)的性能較反射式開(kāi)關(guān)優(yōu)良。
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