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PIN二极管等效电路与驱动控制

返回列表来源:壹芯微 发布日期 2019-10-09 浏览:-

在半导体世界里,PN结是二极管发展演变的基因,利用PN结的单向导电性可开发出各种半导体产品,例如整流二极管、稳压二极管、开关二极管等。在PN结的P区和N区之间夹入一薄层低掺杂的本征(Intrinsic)半导体层,形成PIN结构,就产生了一种新的二极管品种——PIN二极管,广泛用于射频与微波领域,例如要求高隔离度和低损耗的微波开关、移相器和衰减器。

PIN二极管特性

PIN二极管工作在RF和微波频率,最大特点在于PN结中间多了一个“I”层,这个本征半导体层与介质类似,相当于扩展了P-N结电极之间的距离,使结电容变得很小,这是PIN二极管的一大特点。

PIN二极管用电流控制电阻,其“I”层宽度随反向电压增加而加宽。正向偏置(“导通”)时,PIN二极管的电阻很小(不到1欧姆),反向偏置(“截止”)时电阻高达10k?以上。

PIN二极管工作原理

PIN二极管工作原理

PIN二极管工作原理(a)及正偏(b)、反偏(c)等效电路

正向偏压时,PIN二极管呈低阻特性。正向偏压越大,注入I层的电流就越大,使得其电阻越小,一般只有几分之一欧姆。

在零偏下,由于I区存在耗尽区,PIN二极管呈现高阻状态。

在反偏情况下,情况与跟零偏时很类似,所不同的是内建电场会得到加强。此时的PIN二极管可以等效为电阻加电容,其电阻是剩下的本征区电阻,而电容是耗尽区的势垒电容。其中,电阻范围在1Ω到100Ω之间,电容范围在0.1pF到10pF之间。如果反向偏压过大,使得耗尽区充满整个I区,此时会发生I区穿通,此时PIN管不能正常工作了。

PIN二极管应用

PIN二极管常常用于RF和微波电路的微波开关、移相器和衰减器。由于射频电阻与直流偏置电流有关,在串联射频开关电路中,每个PIN二极管都有相应的PIN二极管驱动器或开关驱动器,用来提供受控正向偏置电流、反向偏置电压以及控制信号(通常是一个数字逻辑命令)与一个或多个PIN二极管之间的激活接口。

PIN二极管工作原理

PIN二极管反向特性及结电容

应用中,一般将开关驱动器控制电路与PIN二极管相连,以便通过施加正向或反向偏置来开关二极管作。偏置电路通常使用一个低通滤波器,通常位于RF电路与开关驱动器之间。需要注意的是,这里的元件允许频率相对较低的控制信号通过PIN二极管,不正常的RF能量损耗意味着开关的插入损耗过高。

除了RF应用,在一些要求高隔离度和低损耗的精密测量领域,例如仪器仪表、测试设备、通信设备、雷达和各种军事应用,也能发现PIN二极管的身影。随着移动通信向更高波段发展,特别是5G基站的大规模安装,PIN二极管的市场空间也进一步打开。

壹芯微科技针对二三极管,MOS管作出了良好的性能测试,应用各大领域,如果您有遇到什么需要帮助解决的,可以点击右边的工程师,或者点击销售经理给您精准的报价以及产品介绍

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