PIN二极管与普通二极管的不同之处在于,PIN二极管在PN结之间,还有一个未掺杂的本征半导体层,即:I层。
从半导体物理的原理层面来说,理解PIN二极管的特性,对于无线电威廉希尔官方网站 来说,没有太大必要,我们只需要了解,当PIN二极管通过正向电流时,它对射频信号的电阻会随着直流电流的增大而减小,而当直流电流减小到0时,它的射频电阻则会趋于极大。
PIN二极管因为多了一个本征I层,所以,它的结电容很小,通常在1pF以下。
PIN二极管还有一个参数是,特征频率,对于大多数PIN二极管来说,通常是1MHz左右。
PIN二极管,对高于特征频率的射频信号,表现为一个电阻,而低于的,表现为像一个普通整流二极管。
应用于射频系统的PIN二极管主要分两类:
1、是可变电阻式的。
2、是开关式的。
实际上,后者可以理解为前者的特例,即:开关型PIN二极管只需很小的正向直流电流控制,便可具备极小的射频电阻。
BRA64和BRA63是市场上常见的PIN二极管,它们的If-Rf特性曲线如下图所示:
可见,开关型的BAR63在1mA的正向电流下,射频电阻仅2欧姆,而BAR64的射频电阻随着正向电流在很宽的范围内变化,是个理想的射频可变电阻。
下图是PIN二极管的基本应用电路:
图中,当控制电压VT使PIN二极管导通时,射频信号通道呈现低阻抗状态,而VT为零或者为负值时,二极管截止,射频通道呈现高阻抗状态。
这样就实现了射频开关或者射频可变电阻的功能。
然而实际用PIN二极管设计开关或者衰减器时,不会这么简单。
而是使用更多的PIN二极管,可以实现更高的隔离度,或者达到更宽的衰减器调节范围。
在小信号状态下,普通高频二极管(如:1N4148)也可以代替PIN二极管实现射频开关的功能。但是PIN二极管不论用做开关还是衰减器,都可以用不很大的直流电流取控制非常强的射频信号(只要不超过PIN功耗的极限)。
PIN二极管独特的内部结构,尅确保它对射频信号始终表现为一个线性电阻的性质,而开关型的PIN二极管则智能对峰值低于它的导通阀值的射频信号实现开关控制。
PIN二极管是射频电路中常用的元件,但是价格远高于普通二极管,实际上对于50MHz以下的应用,很多高反压的低频小电流整流管是很好的开关型PIN的代用品。因为,这些高反压二极管本身就是PIN结构的,只是结电容稍大一些,比如1N4007的结电容大约是10pF。多数微玻璃封装(DO-35)的高反压结电容在5pF以下,用于50MHz以下的射频信号,毫无问题。
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