PIN二极管,PIN二极管是什么意思
pin二极管,pin二极管是什么意思
普通的二极管由pn结组成.在p和n半导体材料之间加入一薄层低掺杂的本征(intrinsic)半导体层,组成的这种p-i-n结构的二极管就是pin 二极管.正因为有本征(intrinsic)层的存在，pin 二极管应用很广泛，从低频到高频的应用都有，主要用在rf领域，用作rf 开关和rf保护电路，也有用作光电二极管(photodiode)。pin 二极管包括pin光电二极管和pin开关二极管.
微波开关利用pin管在直流正,反偏压下呈现近似导通或断开的阻抗特性,实现了控制微波信号通道转换作用. pin 二极的直流伏安特性和pn结二极管是一样的，但是在微波频段却有根本的差别。由于pin 二极i层的总电荷主要由偏置电流产生。而不是由微波电流瞬时值产生，所以其对微波信号只呈现一个线性电阻。此阻值由直流偏置决定，正偏时阻值小，接近于短路，反偏时阻值大，接近于开路。因此pin 二极对微波信号不产生肥线性整流作用，这是和一般二极管的根本区别，所以它很适合于做微波控制器件。
因此，可以把pin二极管作为可变阻抗元件使用。它常被应用于高频开关（即微波开关）、移相、调制、限幅等电路中。 pin二极管的特性:
加负电压（或零偏压）时，pin管等效为电容+电阻；加正电压时，pin管等效为小电阻。用改变结构尺寸及选择pin二极管参数的方法，使短路的阶梯脊波导的反射相位（基准相位）与加正电压的pin管控制的短路波导的反射相位相同。还要求加负电压（或0偏置）的pin管控制的短路波导的反射相位与标准相位相反（-164°～+164°之间即可）。
图1给出了pin二极管在正向导通时的电荷分布情况．为简化起见，我们假设i区域中电子与空穴分布对称且分布密度相同．设x＝－d处的空穴分布密度为p1，在［－d,0］区域中的剩余空穴电荷为q2，且位于x＝－d／2处，这样此区域的平均空穴密度为：p2＝q2／qad．这里a为结面积，q为单位电荷．
图1 pin二极管的电荷分布
由于p＋区域的空穴密度远大于电子密度，这样在x＝－d处的电子电流可以忽略(所引起的误差将在下文讨论)．二极管的电流密度可以表示为［9］
其中 da为扩散常数；jh为空穴电流密度．
二极管的电流为
电荷q2与电流的关系式为
其中 τa为寿命时间．
式(2)及式(3)描述了二极管的模型，通过定义qe＝2q1， qm＝2q2及t＝d2／2da，两式可简化为
图2表示了在感性负载时二极管的关断过程．此过程可分为两个阶段：从t＝t0到t＝t1，二极管处于低阻抗状态，其电压近似为0，在t＝t1时刻，二极管中i区域边缘的剩余电荷变为0，二极管开始呈现高阻抗状态．在式(4)、(5)中令qe＝0可得t＝t1时刻后二极管的电流为
其中 τ?rr由式(7)给出，i?rr为反向恢复电流峰值．
图2 反向恢复电流波形
一般情况下，t?rr、i?rr及测试条件di／dt、i?fm均在器件的产品手册上列出．根据式(6)及测试条件，τ?rr可由下式获得
其中 a＝－di／dt．
根据图2所示的反向电流波形，qm在t≤t1阶段的表达式为
当t＝t1时，i（t1）＝－i?rr＝－qm（t1）／t，代入上式得式(10)，τa可由此式解出
然后参数t可由τa、t及τ?rr的关系式(7)算出．
从以上的讨论可以看出，该模型的参数可以方便地从产品手册中得到：首先由式(8)计算τ?rr，再从式(10)解得τa，最后由式(7)决定参数t。
设计pin二极管时需主要考虑几个参数
1. 插入损耗：开关在导通时衰减不为零，称为插入损耗
2. 隔离度：开关在断开时其衰减也非无穷大，称为隔离度
3. 开关时间： 由于电荷的存储效应，pin管的通断和断通都需要一个过程，这个过程所需时间
4. 承受功率： 在给定的工作条件下，微波开关能够承受的最大输入功率
5. 电压驻波系数： 仅反映端口输入，输出匹配情况
6. 视频泄漏
7. 谐波： pin二极管也具有非线性，因而会产生谐波，pin开关在宽带应用场合，谐波可能落在使用频带内引起干扰. 开关分类：反射式和吸收式， 吸收式开关的性能较反射式开关优良
控制方式：采用ttl信号控制。'1'通'0'断
pin二极管型号的选择主要是根据所做光功率计的测量范围来确定的。常用的pin二极管(如fu-15pd)都是小信号工作器件,光敏面不合适,能接收的光功率范围很有限,所以一般不用它做光功率计的探测器。
pin二极管还可以调节到高频范围。为改善隔离特性，我们可以将两个或多个二极管串联起来，但同时会引起介入损耗的增大。pin二极管本质上还属于电流控制的电阻器。为减少介入损耗，它们需要采用大量的直流电源以降低i（本征）区内的电阻率。这显然会影响电池寿命。这种特点，再加上pin二极管方案需要大量器件，使得这种技术很难应用于便携手持式产品。
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因此，可以把pin二极管作为可变阻抗元件使用。它常被应用于高频开关（即微波开关）、移相、调制、限幅等电路中。 pin二极管的特性:
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