Ποιες είναι οι αρχές και οι εφαρμογές των διόδων PIN; (Μέρος 2ο)

Μια κοινή δίοδος αποτελείται από μια διασταύρωση PN. Μια δίοδος PIN είναι μια δίοδος PIN με την προσθήκη ενός λεπτού στρώματος ενδογενούς ημιαγωγού χαμηλής ντόπινγκ μεταξύ των υλικών ημιαγωγών P και N. Λόγω της ύπαρξης του ενδογενούς στρώματος, οι δίοδοι PIN χρησιμοποιούνται ευρέως, από εφαρμογές χαμηλής συχνότητας έως εφαρμογές υψηλής συχνότητας, που χρησιμοποιούνται κυρίως στο πεδίο RF, ως διακόπτες ραδιοσυχνοτήτων και κυκλώματα προστασίας ραδιοσυχνοτήτων, καθώς και ως φωτοδίοδοι. Η δίοδος PIN περιλαμβάνει φωτοδίοδο PIN και δίοδο μεταγωγής PIN.Πάρτε μέρος 1.

3. Δίοδος PIN ως διακόπτης RF

① Αρχή λειτουργίας

Επειδή η αντίσταση ραδιοσυχνοτήτων της διόδου PIN σχετίζεται με το ρεύμα πόλωσης DC, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως διακόπτης και εξασθενητής ραδιοσυχνοτήτων. Κύκλωμα μεταγωγής ραδιοσυχνοτήτων σειράς: όταν η δίοδος είναι θετικά πολωμένη, ενεργοποιείται (βραχυκύκλωμα). Όταν η δίοδος έχει μηδενική πόλωση ή αντίστροφη πόλωση, το εύρος ζώνης μπορεί να αλλάξει: όχι μόνο θα περιοριστεί η υψηλότερη συχνότητα λειτουργίας του διακόπτη, αλλά και η χαμηλότερη συχνότητα λειτουργίας, όπως ο σωλήνας PIN δεν μπορεί να ελέγξει το on-off σημάτων DC ή χαμηλής συχνότητας. Ο διακόπτης έχει επίσης μια ανώτερη συχνότητα λειτουργίας, η οποία επηρεάζεται από τη συχνότητα αποκοπής του σωλήνα. Η ζώνη συχνοτήτων του διακόπτη απαιτείται να είναι όσο το δυνατόν ευρύτερη① επειδή η ζώνη συχνοτήτων της πηγής σήματος γίνεται όλο και πιο ευρεία.

② Παράμετρος απόδοσης

Απώλεια εισαγωγής και απομόνωση: Η εξασθένηση εισαγωγής ορίζεται ως η μέγιστη διαθέσιμη ισχύς P που παράγεται από την πηγή σήματος.

Ο λόγος της πραγματικής ισχύος P προς το φορτίο που λαμβάνεται όταν ο διακόπτης είναι ενεργοποιημένος, δηλαδή P/P. Εάν η πραγματική ισχύς στο φορτίο όταν ο διακόπτης είναι απενεργοποιημένος είναι P, αντιπροσωπεύει την απομόνωση, γραμμένη με τη μορφή ντεσιμπέλ:

Σύμφωνα με τον ορισμό των παραμέτρων σκέδασης δικτύου, υπάρχουν:

Για τον ιδανικό διακόπτη:η εξασθένηση είναι άπειρη όταν είναι αποσυνδεδεμένη, η εξασθένηση είναι μηδέν όταν είναι ενεργοποιημένη και η αναλογία των δύο μπορεί γενικά να απαιτείται μόνο να είναι όσο το δυνατόν μεγαλύτερη. Δεδομένου ότι η σύνθετη αντίσταση του σωλήνα PIN δεν μπορεί να μειωθεί στο μηδέν, ούτε μπορεί να αυξηθεί στο άπειρο, ο πραγματικός διακόπτης δεν έχει άπειρη εξασθένηση όταν είναι αποσυνδεδεμένος και δεν είναι μηδέν όταν είναι ενεργοποιημένος, γενικά μόνο η αναλογία από τα δύο πρέπει να είναι όσο το δυνατόν μεγαλύτερη, η εξασθένηση ενεργοποίησης-απενεργοποίησης του διακόπτη ονομάζεται απώλεια εισαγωγής και η εξασθένηση όταν αποσυνδέεται ονομάζεται απομόνωση, η απώλεια εισαγωγής και η απομόνωση είναι ένας βασικός δείκτης μέτρησης της ποιότητας του διακόπτη. Ο στόχος είναι να σχεδιάσουμε διακόπτες με χαμηλές απώλειες εισαγωγής και υψηλή απομόνωση.

Χωρητικότητα ισχύος:Η λεγόμενη χωρητικότητα ισχύος του διακόπτη αναφέρεται στη μέγιστη ισχύ μικροκυμάτων που μπορεί να αντέξει. Η χωρητικότητα ισχύος της διόδου PIN περιορίζεται κυρίως από τις ακόλουθες δύο πτυχές: τη μέγιστη κατανάλωση ενέργειας που επιτρέπεται όταν ο σωλήνας είναι ενεργοποιημένος. Η μέγιστη αντίστροφη τάση που μπορεί να αντέξει ο σωλήνας όταν αποκοπεί, δηλαδή η αντίστροφη τάση διάσπασης. Εάν ο διακόπτης υπερβεί αυτά τα όρια κατά την εργασία, ο πρώτος θα προκαλέσει πολύ υψηλή θερμοκρασία στο σωλήνα και καύση. Το τελευταίο θα προκαλέσει βλάβη χιονοστιβάδας στη Ζώνη Ι. Καθορίζεται από τη μικρότερη ισχύ σήματος μικροκυμάτων που επιτρέπεται στην κατάσταση ενεργοποίησης και απενεργοποίησης του διακόπτη. Μη γραμμικά εφέ σε υψηλή ισχύ (IIP3

Είναι επίσης ένας σημαντικός παράγοντας στην ισχύ του διακόπτη, ειδικά σε σταθμούς βάσης κινητής επικοινωνίας.

Απαιτήσεις προγράμματος οδήγησης: Το κύκλωμα οδήγησης του διακόπτη σωλήνα PI N και του διακόπτη FET είναι διαφορετικό, ο πρώτος πρέπει να παρέχει τρέχουσα προκατάληψη, ο δεύτερος απαιτεί προκατάληψη, ο οδηγός είναι καλός ή κακός είναι ένας από τους κύριους παράγοντες που επηρεάζουν την ταχύτητα μεταγωγής.

Ταχύτητα εναλλαγής: αναφέρεται στην ταχύτητα ενεργοποίησης και απενεργοποίησης, η οποία είναι ένας πολύ σημαντικός δείκτης σε γρήγορες συσκευές. Η τρέχουσα εξίσωση στη ζώνη I μπορεί να παρατεθεί ως εξής:

Η ταχύτητα μεταγωγήςαυξάνεται στην τάξη των ns, συνήθως χρησιμοποιώντας ένα σωλήνα PIN με πολύ λεπτό στρώμα I, επειδή ο αριθμός των φορέων που είναι αποθηκευμένοι στο λεπτό στρώμα I είναι μικρός και ο χρόνος μεταγωγής μειώνεται σημαντικά, σε αυτήν την περίπτωση, ο χρόνος μεταγωγής βασικά εξαρτάται από το ότι ο φορέας διασχίζει το χρόνο του στρώματος I και δεν έχει καμία σχέση με τη διάρκεια ζωής του φορέα. Για να βελτιωθεί η ταχύτητα μεταγωγής, ο σωλήνας με μικρή διάρκεια ζωής φορέα μπορεί επίσης να επιλεγεί για να αυξήσει το πλάτος παλμού του ρεύματος ελέγχου, αλλά το τελευταίο περιορίζεται από τη μέγιστη ισχύ του σωλήνα PIN και την αντίστροφη τάση διάσπασης.

Λόγος στάσιμου κύματος τάσης (VSWR):Οποιοδήποτε στοιχείο στο κανάλι σήματος υψηλής συχνότητας όχι μόνο θα προκαλέσει απώλεια εισαγωγής αλλά θα προκαλέσει επίσης αύξηση στα στάσιμα κύματα στη γραμμή μετάδοσης σήματος. Τα στάσιμα κύματα σχηματίζονται από την παρεμβολή μεταδιδόμενων και ανακλώμενων ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων, η οποία συχνά προκαλείται από αναντιστοιχίες σύνθετης αντίστασης σε διαφορετικά μέρη του συστήματος ή ασυμφωνίες σύνθετης αντίστασης στα σημεία σύνδεσης του συστήματος.

Αναλογία εναλλαγής:Όταν ένας σωλήνας PIN δεν λαμβάνει υπόψη τις παρασιτικές παραμέτρους της συσκευασίας, η εμπρόσθια κατάστασή του μπορεί να εκφραστεί από την εμπρόσθια αντίσταση R1 και η αντίστροφη κατάσταση μπορεί να εκφραστεί από την αντίσταση αντίστροφης σειράς R2 και την χωρητική αντίδραση jXc της στρώσης I, σε σειρά . Λόγω του > R2, οπότε η αντίστροφη κατάσταση μπορεί να προσεγγιστεί κατά jXc, ονομάζουμε το λόγο θετικής και αρνητικής σύνθετης αντίστασης των δύο καταστάσεων Xc/R1 ως λόγος μεταγωγής, για να μετρήσουμε τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα του διακόπτη PIN. Εάν ο λόγος μεταγωγής πρόκειται να αυξηθεί, τότε τα C και R2 πρέπει να είναι σχετικά μικρά και μπορεί να φανεί ότι η απόδοση μεταγωγής μειώνεται όταν αυξάνεται η συχνότητα.

Στοιχεία επικοινωνίας:

Εάν έχετε οποιεσδήποτε ιδέες, μη διστάσετε να μιλήσετε μαζί μας. Ανεξάρτητα από το πού βρίσκονται οι πελάτες μας και ποιες είναι οι απαιτήσεις μας, θα ακολουθήσουμε τον στόχο μας να παρέχουμε στους πελάτες μας υψηλή ποιότητα, χαμηλές τιμές και την καλύτερη εξυπηρέτηση.