Какъв е принципът на работа на PIN диода в RF комуникацията?

1, Структурни характеристики на PIN диода
Пин диод се състои от P - полупроводников слой, вътрешен полупроводников слой (i слой) и N - тип полупроводников слой. P - полупроводниковите слоеве са богати на дупки, n - полупроводниковите слоеве са богати на електрони, докато вътрешните полупроводникови слоеве нямат почти никакви примеси и висока съпротивление. Тази специална структура дава възможност за пин диоди да проявяват различни предимства в електрическите характеристики и практически приложения в сравнение с обикновените диоди. Наличието на I слой значително намалява връзката на кръстовището на PN кръстовището, като същевременно увеличава ширината на областта на изчерпване, като по този начин повишава неговата отзивчивост и чувствителност към честотни сигнали на високите -.
2, принцип на работа на PIN диода
(1) състояние на пристрастия напред
Когато PIN диодът е в състояние на отклонение напред, тоест P регионът е свързан към положително напрежение и N регионът е свързан към отрицателно напрежение. В този момент външното електрическо поле ще отслаби изграденото - в електрическо поле между P и N регионите, като стеснява областта на изчерпване. Под действието на силата на електрическото поле, дупките в P областта и електроните в N региона се дифундират един към друг и се впръскват в I региона. С увеличаването на напрежението напред напрежението, броят на носителя на заряда, инжектирани в I региона, се увеличава. Тези зареждащи носители се рекомбинират в I региона, образувайки облак за зареждане, който значително намалява съпротивлението на I региона. Следователно, PIN диодите проявяват състояние с нисък импеданс, подобно на късо съединение, което позволява на RF сигналите да преминават гладко.
(2) Състояние на обратното отклонение
Когато PIN диодът е в състояние на обратното отклонение, тоест p регионът е свързан към отрицателно напрежение и N регионът е свързан към положително напрежение. Външното електрическо поле засилва изграденото - в електрическото поле между P и N регионите, разширявайки областта на изчерпването. Носителите на заряд в I региона са силно привлечени от границата между P и N регионите и почти няма облак за зареждане в I региона, което води до увеличаване на съпротивлението. В този момент PIN диодът показва състояние на високо импеданс, подобно на отворена верига, което може ефективно да предотврати преминаването на RF сигнали и да постигне изолация на сигнала.
(3) Състояние на нулеви пристрастия
Когато няма външно напрежение, вътрешният регион (I регион) между p - тип и n - тип полупроводници образуват изчерпване на региона поради изграденото - в електрическото поле от двете страни, където няма почти свободни носители, като по този начин показва характеристики на високо импедация.
3, принцип на работа на PIN диода като RF компонент
(1) RF превключвател
Прилагането на PIN диоди в RF превключватели е един от най -важните му сценарии. Чрез промяна на напрежението си на отклонение, състоянията на проводимостта и прекъсването на PIN диода могат да бъдат контролирани, като по този начин се постигне на - изключване на RF сигнала. Под пристрастие напред, PIN диодът показва състояние на нисък импеданс, което позволява на RF сигналите да преминават гладко; При обратното отклонение, PIN диодът показва състояние на висок импеданс и RF сигналът е блокиран. Производителността на RF превключвателите обикновено се измерва чрез индикатори като загуба на вмъкване, изолация и мощност. Загубата на вмъкване отразява затихването на сигнала на превключвател в проводящо състояние, докато изолацията показва способността на превключвателя да блокира сигналите в отворено състояние. За да се постигнат целите на ниската загуба на вмъкване и високата изолация, PIN диодите обикновено са проектирани с тънка I - структура на слоя, за да се съкрати транзитното време на носители на заряд и да се подобри скоростта на превключване.
(2) Атенюатор
Пин диодите могат да се използват и като атенюатори. Чрез свързване на множество PIN диоди последователно или успоредни и контролиране на тяхното напрежение на отклонение може да се постигне променливо затихване на RF сигнали. Когато щифтът диод е предубеден напред, импедансът му е нисък и затихването на сигнала е малко; Когато обратното предупреждение, импедансът се увеличава и затихването на сигнала се увеличава. Чрез прецизно контролиране на напрежението на отклонение може да се постигне прецизно регулиране на затихването. Атенюаторите се използват в комуникационни системи за регулиране на силата на сигнала, защита на приемането на устройства от силна намеса на сигнала и също така могат да се използват за регулиране на усилването и баланса на сигнала.
(3) Фазов превключвател
Пин диодите могат да се използват и за проектиране на фазови превключватели в радарни и комуникационни системи. Чрез промяна на напрежението на отклонение на щифта диода, неговият вътрешен капацитет и индуктивност могат да бъдат променени, като по този начин се променя фазата на сигнала. Фазовите превключватели играят решаваща роля в фазовия радар на масива, което позволява бързото сканиране и насоченото управление на радарния лъч. Чрез прецизно контролиране на напрежението на отклонение на всеки пинов диод може да се постигне прецизно регулиране на формата и посоката на лъча.
4, Предимства на пиновите диоди в RF комуникацията
(1) Бърза скорост на превключване
Скоростта на превключване на щифтовите диоди е много бърза, която може да завърши ON - изключване на сигналите за много кратко време. Скоростта на превключване зависи главно от дебелината на I слоя и живота на носителите на заряда. Чрез оптимизиране на дебелината на I - слой и избиране на материали с кратък живот, скоростта на превключване може да бъде допълнително подобрена. Скоростта на бързо превключване позволява на пиновите диоди да отговарят на изискванията на високо - скоростна комуникация и обработка на сигнали, което ги прави подходящи за високи - честота и висока - скорост на RF приложения.
(2) Ниска загуба
Пин диодите имат по -ниска при съпротивление и загуба на вмъкване, когато са предубедени напред. Поради ниската концентрация на допинг на I слоя, скоростта на рекомбинация на носителите на заряд в I региона е ниска, като по този начин намалява загубата на енергия. Характеристиката на ниската загуба позволява на пиновите диоди да намалят затихването и изкривяването на сигнала по време на предаването на RF сигнал, подобрявайки качеството на предаването на сигнала.
(3) Високо ниво на изолация
Пин диодите имат висок импеданс и изолация, когато са обратно отклонени. Неговата характеристика на високия импеданс може ефективно да изолира смущения и кръстосани разговори между различни сигнални пътища, гарантирайки чистотата на сигнала. Високата изолация дава възможност на пиновите диоди да постигнат прецизно управление и предаване на сигнали в RF вериги.
(4) Добра линейност
Пин диодите проявяват добра линейност, когато са предубедени напред. Съществува линейна връзка между неговия ток и напрежение, което може да поддържа характеристиките на амплитудата и фазата на сигнала, непроменен по време на предаването. Добрата линейност прави PIN диодите подходящи за комуникационни системи, които изискват високо качество на сигнала, като цифрова комуникация, сателитна комуникация и т.н.
(5) Лесен за интегриране
Пин диодите могат да бъдат интегрирани с други полупроводникови устройства на един и същи чип, за да образуват по -мощни интегрални системи за верига. Чрез интегрална схема технология могат да бъдат интегрирани множество PIN диоди с други компоненти за постигане на сложни RF функции. Този интегриран дизайн не само подобрява интеграцията и надеждността на системата, но също така намалява размера и цената на веригата.
https://www.trrsemicon.com/diode/smd за да