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因此,可以把PIN二極管作為可變阻抗元件使用。它常被應(yīng)用于高頻開關(guān)(即微波開關(guān))、移相、調(diào)制、限幅等電路中。

圖1給出了PIN二極管在正向?qū)�通時的電荷分布情況.為簡化起見,我們假設(shè)I區(qū)域中電子與空穴分布對稱且分布密度相同.設(shè)x=-d處的空穴分布密度為p1,在[-d,0]區(qū)域中的剩余空穴電荷為q2,且位于x=-d/2處,這樣此區(qū)域的平均空穴密度為:p2=q2/qAd.這里A為結(jié)面積,q為單位電荷。

圖1 PIN二極管的電荷分布

由于P+區(qū)域的空穴密度遠(yuǎn)大于電子密度,這樣在x=-d處的電子電流可以忽略(所引起的誤差將在下文討論).二極管的電流密度可以表示為

其中 Da為擴(kuò)散常數(shù);Jh為空穴電流密度.

二極管的電流為

電荷q2與電流的關(guān)系式為

其中 τa為壽命時間.

式(2)及式(3)描述了二極管的模型,通過定義qE=2q1, qM=2q2及T=d2/2Da,兩式可簡化為

圖2表示了在感性負(fù)載時二極管的關(guān)斷過程.此過程可分為兩個階段:從t=T0到t=T1,二極管處于低阻抗?fàn)顟B(tài),其電壓近似為0,在t=T1時刻,二極管中I區(qū)域邊緣的剩余電荷變?yōu)?,二極管開始呈現(xiàn)高阻抗?fàn)顟B(tài).在式(4)、(5)中令qE=0可得t=T1時刻后二極管的電流為

其中 τ?rr由式(7)給出,I?rr為反向恢復(fù)電流峰值.

圖2 反向恢復(fù)電流波形

一般情況下,t?rr、I?rr及測試條件di/dt、I?FM均在器件的產(chǎn)品手冊上列出.根據(jù)式(6)及測試條件,τ?rr可由下式獲得

其中 a=-di/dt.

根據(jù)圖2所示的反向電流波形,qM在t≤T1階段的表達(dá)式為

當(dāng)t=T1時,i(T1)=-I?rr=-qM(T1)/T,代入上式得式(10),τa可由此式解出

然后參數(shù)T可由τa、T及τ?rr的關(guān)系式(7)算出.

從以上的討論可以看出,該模型的參數(shù)可以方便地從產(chǎn)品手冊中得到:首先由式(8)計算τ?rr,再從式(10)解得τa,最后由式(7)決定參數(shù)T。

2、隔離度:開關(guān)在斷開時其衰減也非無窮大,稱為隔離度

3、開關(guān)時間: 由于電荷的存儲效應(yīng),PIN管的通斷和斷通都需要一個過程,這個過程所需時間

4、承受功率: 在給定的工作條件下,微波開關(guān)能夠承受的最大輸入功率

5、電壓駐波系數(shù): 僅反映端口輸入,輸出匹配情況

6、視頻泄漏

7、諧波: PIN二極管也具有非線性,因而會產(chǎn)生諧波,PIN開關(guān)在寬帶應(yīng)用場合,諧波可能落在使用頻帶內(nèi)引起干擾. 開關(guān)分類:反射式和吸收式, 吸收式開關(guān)的性能較反射式開關(guān)優(yōu)良

PIN二極管型號的選擇主要是根據(jù)所做光功率計的測量范圍來確定的。常用的PIN二極管(如FU-15PD)都是小信號工作器件,光敏面不合適,能接收的光功率范圍很有限,所以一般不用它做光功率計的探測器。

PIN二極管還可以調(diào)節(jié)到高頻范圍。為改善隔離特性,我們可以將兩個或多個二極管串聯(lián)起來,但同時會引起介入損耗的增大。PIN二極管本質(zhì)上還屬于電流控制的電阻器。為減少介入損耗,它們需要采用大量的直流電源以降低I(本征)區(qū)內(nèi)的電阻率。這顯然會影響電池壽命。這種特點,再加上PIN二極管方案需要大量器件,使得這種技術(shù)很難應(yīng)用于便攜手持式產(chǎn)品。