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PIN二极管.doc

PIN二极管

1个人的暧昧
2017-09-30 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《PIN二极管doc》,可适用于活动策划领域

PIN二极管普通的二极管由PN结组成在P和N半导体材料之间加入一薄层低掺杂的本征(Intrinsic)半导体层,组成的这种PIN结构的二极管就是PIN二极管。正因为有本征(Intrinsic)层的存在PIN二极管应用很广泛从低频到高频的应用都有主要用在RF领域用作RF开关和RF保护电路也有用作光电二极管(PhotoDiode)。PIN二极管包括PIN光电二极管和PIN开关二极管。微波开关利用PIN管在直流正,反偏压下呈现近似导通或断开的阻抗特性,实现了控制微波信号通道转换作用PIN二极的直流伏安特性和PN结二极管是一样的但是在微波频段却有根本的差别。由于PIN二极I层的总电荷主要由偏置电流产生。而不是由微波电流瞬时值产生所以其对微波信号只呈现一个线性电阻。此阻值由直流偏置决定正偏时阻值小接近于短路反偏时阻值大接近于开路。因此PIN二极对微波信号不产生肥线性整流作用这是和一般二极管的根本区别所以它很适合于做微波控制器件。因此可以把PIN二极管作为可变阻抗元件使用。它常被应用于高频开关(即微波开关)、移相、调制、限幅等电路中。PIN二极管的特性:加负电压(或零偏压)时PIN管等效为电容电阻加正电压时PIN管等效为小电阻。用改变结构尺寸及选择PIN二极管参数的方法使短路的阶梯脊波导的反射相位(基准相位)与加正电压的PIN管控制的短路波导的反射相位相同。还要求加负电压(或偏置)的PIN管控制的短路波导的反射相位与标准相位相反(,之间即可)。图给出了PIN二极管在正向导通时的电荷分布情况(为简化起见我们假设I区域中电子与空穴分布对称且分布密度相同(设x,,d处的空穴分布密度为p在,,d,,区域中的剩余空穴电荷为q且位于x,,d,处这样此区域的平均空穴密度为:p,q,qAd(这里A为结面积q为单位电荷(图PIN二极管的电荷分布由于P区域的空穴密度远大于电子密度这样在x,,d处的电子电流可以忽略(所引起的误差将在下文讨论)(二极管的电流密度可以表示为,,其中Da为扩散常数Jh为空穴电流密度(二极管的电流为电荷q与电流的关系式为其中τa为寿命时间(式()及式()描述了二极管的模型通过定义qE,qqM,q及T,d,Da两式可简化为图表示了在感性负载时二极管的关断过程(此过程可分为两个阶段:从t,T到t,T二极管处于低阻抗状态其电压近似为在t,T时刻二极管中I区域边缘的剩余电荷变为二极管开始呈现高阻抗状态(在式()、()中令qE,可得t,T时刻后二极管的电流为其中τrr由式()给出Irr为反向恢复电流峰值(图反向恢复电流波形一般情况下trr、Irr及测试条件di,dt、IFM均在器件的产品手册上列出(根据式()及测试条件τrr可由下式获得其中a,,di,dt(根据图所示的反向电流波形qM在tT阶段的表达式为当t,T时i(T),,Irr,,qM(T),T代入上式得式()τa可由此式解出然后参数T可由τa、T及τrr的关系式()算出(从以上的讨论可以看出该模型的参数可以方便地从产品手册中得到:首先由式()计算τrr再从式()解得τa最后由式()决定参数T。设计PIN二极管时需主要考虑几个参数插入损耗:开关在导通时衰减不为零称为插入损耗隔离度:开关在断开时其衰减也非无穷大称为隔离度开关时间:由于电荷的存储效应PIN管的通断和断通都需要一个过程这个过程所需时间承受功率:在给定的工作条件下微波开关能够承受的最大输入功率电压驻波系数:仅反映端口输入输出匹配情况视频泄漏谐波:PIN二极管也具有非线性因而会产生谐波PIN开关在宽带应用场合谐波可能落在使用频带内引起干扰开关分类:反射式和吸收式吸收式开关的性能较反射式开关优良控制方式:采用TTL信号控制。''通''断PIN二极管型号的选择主要是根据所做光功率计的测量范围来确定的。常用的PIN二极管(如FUPD)都是小信号工作器件,光敏面不合适,能接收的光功率范围很有限,所以一般不用它做光功率计的探测器。PIN二极管还可以调节到高频范围。为改善隔离特性我们可以将两个或多个二极管串联起来但同时会引起介入损耗的增大。PIN二极管本质上还属于电流控制的电阻器。为减少介入损耗它们需要采用大量的直流电源以降低I(本征)区内的电阻率。这显然会影响电池寿命。这种特点再加上PIN二极管方案需要大量器件使得这种技术很难应用于便携手持式产品。

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