PIN結(jié)構(gòu)二極管在高頻開關(guān)中的應(yīng)用技術(shù)

 1.1基本原理
  PIN二極管可以用作高頻開關(guān)，它優(yōu)于簡單的PN結(jié)二極管。因為在它承受正向電壓時，由于存貯作用它能承受大的高頻電流；在反向，由于具有寬的I區(qū)能承受高的電壓，因而能開關(guān)高的功率。這時候，它和普通的PN結(jié)二極管的不同之處還在于無論在正向還是反向?qū)τ诖蟮母哳l幅度都具有線性的特性，相對于鐵氧體開關(guān)來說，它具有較快的開關(guān)速度和只需要較小的控制功率，圖2-1是PIN二極管用作電調(diào)諧波段轉(zhuǎn)換的電原理圖。當(dāng)轉(zhuǎn)換電壓為正時，有電流if流過PIN管，若If>10mA，則Rf將小于0.7Ω，這時，L2、L3通過PIN管及電容C被短路。當(dāng)轉(zhuǎn)換電壓為負(fù)時，二極管阻抗大于20kΩ，L2、L3接入回路。圖2-2是PIN二極管用作天線轉(zhuǎn)換開關(guān)的電路，用這種二極管使得隔離特性好，插入損耗也小。

  PlN二極管用作微波開關(guān)時，高頻信號疊加在直流偏壓至上，作為好的開關(guān)器件，通態(tài)應(yīng)盡量大，這就要求PIN二極管正向阻抗低反向阻抗高。使用較大的正向偏流，選用較大的I區(qū)載流子壽命和較小的I區(qū)寬度W，均可使正向阻抗降低。
 
  1.2關(guān)于開關(guān)時間的討論
  PIN二極管實際上是一種特殊的電荷存貯二極管。當(dāng)它處于正向?qū)顟B(tài)時，希望I層貯存盡可能多的電子和空穴，以使正向阻抗降低的很低。當(dāng)它處于反向截止?fàn)顟B(tài)時，則希望把I層貯存的載流子盡快的消除掉。這就是PIN二極管的開關(guān)速度問題。開關(guān)速度由開關(guān)時間決定，開關(guān)時間主要取決于器件從通到關(guān)斷的關(guān)閉時間，即反向恢復(fù)時間。要減小反向恢復(fù)時間，就要減少正向是的存貯電荷和提高反向時存貯電荷的掃出速度。但是，減少正向時的存貯電荷勢必增加正向電阻，所以主要是靠提高反向時的掃出速度來縮短開關(guān)時間。而清除I區(qū)的存貯電荷有兩個途徑，一是載流子的復(fù)合，二是反向電流的抽取作用。



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