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普通二极管工作原理和参数

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    [LV.1]初来乍到

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     楼主| 发表于 2024-8-14 17:47 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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    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P-I-N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。
    0 ?9 p1 v3 L( y
    + Z, f) s' u& J6 J: W
    8 t8 h$ D8 D; Y! Q, z0 i7 s& j" n: k  R( v) _  p  F
    ; }2 z" y, O+ x5 Q/ N$ z
    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 二极管的直流伏安特性和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非线性整流作用,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。
    7 }1 C5 |; P& B4 F& R6 m  z7 V
    + @& r! p* }( p) O, M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。* \( ?+ f' e7 o4 c% \( y

    6 g; `3 E5 P# ~4 Q工作原理6 ?, [+ [8 x/ ^, W! B8 e
    因为 PIN二极管的射频电阻与直流偏置电流有关,所以它可以用作为射频开关和衰减器。串联射频开关电路:当二极管正偏时,即接通(短路);当二极管零偏或者反偏时,不仅开关的最高工作频率会受到限制,最低工作频率也会受到限制,如PIN管就不能控制直流或低频信号的通断。受管子截止频率的影响,开关还有一个上限工作频率。要求开关的频带尽量宽,因为信号源的频带越来越宽。8 L- V  T4 U; c

    ! E* y. I9 m. F' ^. q特性
    ! q, P+ ^2 l& z& K& I0 l! v. }  F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0偏置)的PIN管控制的短路波导的反射相位与标准相位相反(-164°~+164°之间即可)。
    . E1 v& _% H+ z" G8 U( V( q7 P5 f; o" v9 O  W3 {
    考虑参数: e' x/ m9 ^5 `
    1. 插入损耗:开关在导通时衰减不为零,称为插入损耗3 I3 g2 k0 W5 j
    2. 隔离度:开关在断开时其衰减也非无穷大,称为隔离度
    ; ]; I0 E6 H6 I3. 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; i% x0 k- Y" }" h5 @) q) j
    4. 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
    : a, y6 `! X. j' I4 e  p/ F2 ^5. 电压驻波系数: 仅反映端口输入,输出匹配情况6 q0 q; \+ [4 ^
    6. 视频泄漏
    / b' }1 b* m3 [& o1 c  U8 K+ Z& c: P7. 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。
    7 e; h8 E, M: G9 y: k
    . d/ a$ s% h6 R/ {1 Y5 s
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