Quels sont les principes et les applications des diodes PIN ? (Partie 2)

Une diode commune est constituée d'une jonction PN. Une diode PIN est une diode PIN en ajoutant une fine couche de semi-conducteur intrinsèque à faible dopage entre les matériaux semi-conducteurs P et N. En raison de l'existence de la couche intrinsèque, les diodes PIN sont largement utilisées, des applications basse fréquence aux applications haute fréquence, principalement utilisées dans le domaine RF, comme commutateurs RF et circuits de protection RF, et également utilisées comme photodiodes. La diode PIN comprend une photodiode PIN et une diode de commutation PIN.Participez 1.

3. Diode PIN comme commutateur RF

①Principe de fonctionnement

Étant donné que la résistance RF de la diode PIN est liée au courant de polarisation CC, elle peut être utilisée comme commutateur et atténuateur RF. Circuit de commutation RF série : lorsque la diode est polarisée positivement, elle est allumée (court-circuit) ; Lorsque la diode est polarisée à zéro ou à polarisation inverse, la bande passante peut être modifiée : non seulement la fréquence de fonctionnement la plus élevée du commutateur sera limitée, mais également la fréquence de fonctionnement la plus basse sera limitée, comme le tube PIN ne peut pas contrôler le on-off de signaux continus ou basse fréquence. Le commutateur a également une fréquence de fonctionnement supérieure, qui est affectée par la fréquence de coupure du tube. La bande de fréquence du commutateur doit être aussi large que possible① car la bande de fréquence de la source du signal devient de plus en plus large.

②Paramètre de performances

Perte d'insertion et isolation : L'atténuation d'insertion est définie comme la puissance maximale disponible P générée par la source du signal.

Le rapport de la puissance réelle P à la charge obtenue lorsque l'interrupteur est allumé, c'est-à-dire P/P. Si la puissance réelle sur la charge lorsque l'interrupteur est éteint est P, elle représente l'isolement, écrit sous forme de décibels :

Selon la définition des paramètres de diffusion du réseau, il y a :

Pour l'interrupteur idéal :l'atténuation est infinie lorsqu'il est déconnecté, l'atténuation est nulle lorsqu'il est allumé, et le rapport des deux ne peut généralement être exigé que d'être aussi grand que possible. Étant donné que l'impédance du tube PIN ne peut pas être réduite à zéro, ni augmentée à l'infini, le commutateur réel n'a pas d'atténuation infinie lorsqu'il est déconnecté, et il n'est pas nul lorsqu'il est allumé, généralement seul le rapport des deux doit être aussi grand que possible, l'atténuation marche-arrêt du commutateur est appelée perte d'insertion, et l'atténuation lorsqu'il est déconnecté est appelée isolation, la perte d'insertion et l'isolation est un indicateur de base pour mesurer la qualité du commutateur. L'objectif est de concevoir des commutateurs avec de faibles pertes d'insertion et une isolation élevée.

La capacité de puissance:La soi-disant capacité de puissance du commutateur fait référence à la puissance maximale des micro-ondes qu'il peut supporter. La capacité de puissance de la diode PIN est principalement limitée par les deux aspects suivants : la consommation électrique maximale autorisée lorsque le tube est allumé ; La tension inverse maximale que le tube peut supporter lorsqu'il est coupé, c'est-à-dire la tension de claquage inverse. Si l'interrupteur dépasse ces limites lorsqu'il fonctionne, le premier fera monter la température dans le tube trop haut et brûlera; Ce dernier provoquera une panne d'avalanche dans la zone I. Il est déterminé par la plus petite puissance du signal micro-ondes autorisée dans l'état marche et arrêt de l'interrupteur. Effets non linéaires à haute puissance (IIP3

C'est également un facteur majeur de la puissance du commutateur, en particulier dans les stations de base de communication mobile.

Exigences du pilote: Le circuit de commande du commutateur à tube PI N et du commutateur FET est différent, le premier doit fournir une polarisation de courant, le second nécessite une polarisation, le conducteur est bon ou mauvais est l'un des principaux facteurs affectant la vitesse de commutation.

Vitesse de commutation : fait référence à la vitesse d'allumage et d'extinction, qui est un indicateur très important dans les appareils rapides. L'équation actuelle dans la zone I peut être listée comme suit :

La vitesse de commutationest augmenté de l'ordre de ns, en utilisant généralement un tube PIN avec une couche très mince I, car le nombre de porteuses stockées dans la couche mince I est faible et le temps de commutation est considérablement raccourci, dans ce cas, le temps de commutation essentiellement dépend du temps de traversée de la couche I par le porteur et n'a rien à voir avec la durée de vie du porteur. Pour améliorer la vitesse de commutation, le tube à courte durée de vie peut également être sélectionné pour augmenter l'amplitude d'impulsion du courant de commande, mais ce dernier est limité par la puissance maximale du tube PIN et la tension de claquage inverse.

Rapport d'onde stationnaire de tension (VSWR):Tout composant sur le canal de signal haute fréquence entraînera non seulement une perte d'insertion, mais également une augmentation des ondes stationnaires sur la ligne de transmission du signal. Les ondes stationnaires sont formées par l'interférence des ondes électromagnétiques transmises et réfléchies, qui est souvent causée par des décalages d'impédance dans différentes parties du système ou des décalages d'impédance aux points de connexion du système.

Rapport de commutation :Lorsqu'un tube PIN ne prend pas en compte les paramètres parasites du boîtier, son état direct peut être exprimé par la résistance directe R1, et l'état inverse peut être exprimé par la résistance série inverse R2 et la réactance capacitive de la couche I jXc, en série . En raison de > R2, de sorte que l'état inverse peut être approximé par jXc, nous appelons le rapport d'impédance positive et négative des deux états Xc/R1 comme rapport de commutation, pour mesurer les avantages et les inconvénients du commutateur PIN. Si le rapport de commutation doit être augmenté, alors C et R2 doivent être relativement petits, et on peut voir que les performances de commutation diminuent lorsque la fréquence est augmentée.

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