PIN 다이오드의 원리와 응용 분야는 무엇입니까? (2 부)

공통 다이오드는 PN 접합으로 구성됩니다. PIN 다이오드는 P 및 N 반도체 재료 사이에 낮은 도핑 진성 반도체의 얇은 층을 추가하여 PIN 다이오드입니다. 진성층의 존재로 인해 PIN 다이오드는 저주파에서 고주파 애플리케이션에 이르기까지 널리 사용되고 있으며 주로 RF 분야에서 RF 스위치 및 RF 보호 회로로 사용되며 포토다이오드로도 사용됩니다. PIN 다이오드에는 PIN 포토다이오드와 PIN 스위칭 다이오드가 포함됩니다.1부 가져가기.

3. RF 스위치로서의 PIN 다이오드

①작동 원리

PIN 다이오드의 RF 저항은 DC 바이어스 전류와 관련이 있기 때문에 RF 스위치 및 감쇠기로 사용할 수 있습니다. 직렬 RF 스위칭 회로: 다이오드가 양으로 바이어스되면 켜집니다(단락). 다이오드가 제로 바이어스 또는 역 바이어스인 경우 대역폭을 변경할 수 있습니다. 스위치의 최고 작동 주파수가 제한될 뿐만 아니라 PIN 튜브와 같은 최저 작동 주파수가 제한됩니다. DC 또는 저주파 신호의 온-오프. 스위치는 또한 상위 작동 주파수를 가지며 이는 튜브의 차단 주파수에 의해 영향을 받습니다. 신호원의 주파수 대역이 점점 넓어지기 때문에 스위치의 주파수 대역은 최대한 넓어야 합니다①.

②성능 파라미터

삽입 손실 및 분리: 삽입 감쇠는 신호 소스에서 생성되는 최대 가용 전력 P로 정의됩니다.

스위치가 켜져 있을 때 얻어지는 부하에 대한 실제 전력 P의 비율, 즉 P/P. 스위치가 꺼졌을 때 부하의 실제 전원이 P이면 데시벨 형식으로 작성된 격리를 나타냅니다.

네트워크 산란 매개변수의 정의에 따르면 다음이 있습니다.

이상적인 스위치:연결이 끊어졌을 때 감쇠는 무한대이고 스위치가 켜졌을 때 감쇠는 0이며 두 비율은 일반적으로 가능한 한 커야 합니다. PIN 튜브의 임피던스는 0으로 줄일 수 없으며 무한대로 증가시킬 수 없기 때문에 실제 스위치는 연결이 끊어졌을 때 무한 감쇠가 없으며 스위치를 켰을 때 0이 아니며 일반적으로 비율만 둘 중 가능한 한 커야 하며, 스위치의 온-오프 감쇠를 삽입 손실이라고 하고, 연결이 끊어졌을 때의 감쇠를 격리라고 합니다. 삽입 손실과 격리는 스위치 품질을 측정하는 기본 지표입니다. 목표는 삽입 손실이 적고 절연이 높은 스위치를 설계하는 것입니다.

전원 용량:소위 스위치의 전력 용량은 견딜 수 있는 최대 마이크로파 전력을 나타냅니다. PIN 다이오드의 전력 용량은 주로 다음 두 가지 측면에 의해 제한됩니다. 튜브가 켜질 때 허용되는 최대 전력 소비; 관이 끊어졌을 때 견딜 수 있는 최대 역전압, 즉 역항복 전압. 스위치가 작동할 때 이러한 제한을 초과하면 전자는 튜브의 온도가 너무 높아져 화상을 입을 수 있습니다. 후자는 영역 I에서 눈사태 고장을 일으킬 것입니다. 스위치의 켜짐 및 꺼짐 상태에서 허용되는 더 작은 마이크로웨이브 신호 전력에 의해 결정됩니다. 고전력에서 비선형 효과(IIP3

특히 이동통신 기지국에서 스위치의 전력을 결정하는 주요 요인이기도 하다.

드라이버 요구 사항: PI N 튜브 스위치와 FET 스위치의 드라이버 회로는 다릅니다. 전자는 전류 바이어스를 제공해야 하고 후자는 바이어스가 필요하며 드라이버가 좋거나 나쁘다는 것은 스위칭 속도에 영향을 미치는 주요 요인 중 하나입니다.

스위칭 속도: 스위치를 켜고 끄는 속도를 말하며 빠른 장치에서 매우 중요한 지표입니다. 영역 I의 현재 방정식은 다음과 같이 나열할 수 있습니다.

스위칭 속도얇은 층 I에 저장된 캐리어의 수가 적고 스위칭 시간이 크게 단축되기 때문에 일반적으로 매우 얇은 층 I의 PIN 튜브를 사용하여 ns 단위로 증가합니다. 이 경우 기본적으로 스위칭 시간 I 레이어 시간을 통과하는 캐리어에 따라 달라지며 캐리어 수명과는 아무런 관련이 없습니다. 스위칭 속도를 개선하기 위해 캐리어 수명이 짧은 파이프를 선택하여 제어 전류의 펄스 진폭을 높일 수도 있지만 후자는 PIN 튜브의 최대 전력과 역 항복 전압에 의해 제한됩니다.

전압 정재파비(VSWR):고주파수 신호 채널의 모든 구성 요소는 삽입 손실을 유발할 뿐만 아니라 신호 전송 라인에서 정재파를 증가시킵니다. 정상파는 전송 및 반사된 전자기파의 간섭에 의해 형성되며, 이는 종종 시스템의 다른 부분에서의 임피던스 불일치 또는 시스템의 연결 지점에서의 임피던스 불일치로 인해 발생합니다.

스위칭 비율:PIN 튜브가 패키지의 기생 파라미터를 고려하지 않을 때 순방향 상태는 순방향 저항 R1로, 역방향 상태는 역방향 직렬 저항 R2와 I-레이어 용량성 리액턴스 jXc로 직렬로 표시할 수 있습니다. . > R2로 인해 역방향 상태는 jXc에 의해 근사화될 수 있으므로 두 상태의 포지티브 및 네거티브 임피던스 비율을 스위칭 비율로 호출하여 PIN 스위치의 장단점을 측정합니다. 스위칭 비율을 높이려면 C와 R2가 상대적으로 작아야 하고, 주파수를 높이면 스위칭 성능이 떨어지는 것을 알 수 있다.

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