اصول و کاربردهای دیودهای پین چیست؟ (قسمت 2)

یک دیود معمولی از یک اتصال PN تشکیل شده است. دیود پین یک دیود پین است که با افزودن یک لایه نازک از نیمه هادی ذاتی کم دوپینگ بین مواد نیمه هادی P و N استفاده می شود. به دلیل وجود لایه ذاتی، دیودهای پین به طور گسترده ای از فرکانس پایین تا کاربردهای فرکانس بالا استفاده می شود که عمدتاً در زمینه RF به عنوان سوئیچ های RF و مدارهای حفاظتی RF و همچنین به عنوان دیودهای نوری استفاده می شود. دیود پین شامل فوتودیود پین و دیود سوئیچینگ پین است.شرکت 1.

3. دیود پین به عنوان سوئیچ RF

① اصل کار

از آنجایی که مقاومت RF دیود پین مربوط به جریان بایاس DC است، می توان از آن به عنوان سوئیچ RF و تضعیف کننده استفاده کرد. مدار سوئیچینگ سری RF: هنگامی که دیود بایاس مثبت باشد، روشن می شود (اتصال کوتاه). وقتی دیود بایاس صفر یا بایاس معکوس باشد، پهنای باند را می توان تغییر داد: نه تنها بالاترین فرکانس کاری سوئیچ محدود می شود، بلکه کمترین فرکانس کاری نیز محدود می شود، مانند لوله پین ​​نمی تواند کنترل کند. روشن و خاموش شدن سیگنال های DC یا فرکانس پایین. سوئیچ همچنین دارای فرکانس عملیاتی بالایی است که تحت تأثیر فرکانس قطع لوله است. باند فرکانس سوئیچ باید تا حد امکان گسترده باشد① زیرا باند فرکانس منبع سیگنال در حال گسترده تر و گسترده تر می شود.

②پارامتر عملکرد

از دست دادن و جداسازی درج: تضعیف درج به عنوان حداکثر توان موجود P تولید شده توسط منبع سیگنال تعریف می شود.

نسبت توان واقعی P به بار بدست آمده در هنگام روشن بودن سوئیچ، یعنی P/P. اگر قدرت واقعی بار در هنگام خاموش شدن سوئیچ P باشد، نشان دهنده ایزوله است که به شکل دسی بل نوشته شده است:

با توجه به تعریف پارامترهای پراکندگی شبکه، عبارتند از:

برای سوئیچ ایده آل:تضعیف در صورت قطع شدن بی نهایت است، تضعیف در هنگام روشن شدن صفر است، و نسبت این دو معمولاً تنها می تواند تا حد امکان بزرگ باشد. از آنجایی که امپدانس لوله پین ​​را نه می توان به صفر کاهش داد و نه می توان آن را تا بی نهایت افزایش داد، سوئیچ واقعی در هنگام قطع شدن دارای تضعیف بی نهایت نیست و هنگام روشن شدن صفر نمی شود، به طور کلی فقط نسبت است. از این دو باید تا حد امکان بزرگ باشد، تضعیف روشن و خاموش سوئیچ را تلفات درج و تضعیف زمانی که قطع می‌شود را ایزوله می‌گویند، تلفات درج و ایزوله یک شاخص اساسی برای اندازه‌گیری کیفیت سوئیچ است. هدف طراحی سوئیچ هایی با تلفات درج کم و ایزولاسیون بالا است.

ظرفیت توان:ظرفیت سوئیچ به اصطلاح به حداکثر توان مایکروویو اشاره دارد که می تواند تحمل کند. ظرفیت توان دیود پین عمدتاً توسط دو جنبه زیر محدود می شود: حداکثر مصرف برق مجاز هنگام روشن شدن لوله. حداکثر ولتاژ معکوس که لوله در هنگام قطع می تواند تحمل کند، یعنی ولتاژ شکست معکوس. اگر سوئیچ هنگام کار از این محدودیت ها فراتر رود، اولی باعث می شود دمای لوله بسیار بالا رفته و بسوزد. دومی باعث خرابی بهمن در منطقه I می شود. با قدرت سیگنال مایکروویو کوچکتر مجاز در حالت روشن و خاموش سوئیچ تعیین می شود. اثرات غیر خطی در توان بالا (IIP3

همچنین یک عامل اصلی در قدرت سوئیچ، به ویژه در ایستگاه های پایه ارتباطات سیار است.

الزامات درایور: مدار درایور سوئیچ لوله PI N و سوئیچ FET متفاوت است، اولی نیاز به ارائه بایاس جریان دارد، دومی نیاز به بایاس دارد، خوب یا بد بودن درایور یکی از عوامل اصلی موثر بر سرعت سوئیچینگ است.

سرعت سوئیچینگ: به سرعت روشن و خاموش شدن اشاره دارد که در دستگاه های سریع نشانگر بسیار مهمی است. معادله جاری در منطقه I را می توان به صورت زیر فهرست کرد:

سرعت سوئیچینگبه ترتیب ns افزایش می یابد، معمولاً از یک لوله پین ​​با لایه بسیار نازک I استفاده می شود، زیرا تعداد حامل های ذخیره شده در لایه نازک I کم است و زمان تعویض بسیار کوتاه می شود، در این مورد، اساساً زمان سوئیچینگ کاهش می یابد. بستگی به عبور حامل از زمان لایه I دارد و ربطی به عمر حامل ندارد. برای بهبود سرعت سوئیچینگ، لوله با عمر حامل کوتاه را نیز می توان برای افزایش دامنه پالس جریان کنترل انتخاب کرد، اما دومی توسط حداکثر توان لوله پین ​​و ولتاژ شکست معکوس محدود می شود.

نسبت موج ایستاده ولتاژ (VSWR):هر جزء در کانال سیگنال فرکانس بالا نه تنها باعث از دست دادن درج می شود بلکه باعث افزایش امواج ایستاده در خط انتقال سیگنال می شود. امواج ایستاده از تداخل امواج الکترومغناطیسی ارسالی و منعکس شده تشکیل می شوند که اغلب به دلیل عدم تطابق امپدانس در قسمت های مختلف سیستم یا عدم تطابق امپدانس در نقاط اتصال سیستم ایجاد می شود.

نسبت سوئیچینگ:هنگامی که یک لوله PIN پارامترهای انگلی بسته را در نظر نمی گیرد، حالت رو به جلو آن را می توان با مقاومت رو به جلو R1، و حالت معکوس را می توان با مقاومت سری معکوس R2 و راکتانس خازنی لایه I jXc، به صورت سری بیان کرد. . با توجه به > R2، بنابراین حالت معکوس را می توان با jXc تقریب زد، نسبت امپدانس مثبت و منفی دو حالت Xc/R1 را به عنوان نسبت سوئیچینگ می نامیم تا مزایا و معایب سوئیچ پین را اندازه گیری کنیم. اگر قرار است نسبت سوئیچینگ افزایش یابد، C و R2 باید نسبتاً کوچک باشند و می توان مشاهده کرد که عملکرد سوئیچینگ با افزایش فرکانس کاهش می یابد.

اطلاعات تماس:

اگر ایده ای دارید، در صورت تمایل با ما صحبت کنید. مهم نیست که مشتریان ما کجا هستند و نیازهای ما چیست، ما هدف خود را دنبال خواهیم کرد تا با کیفیت بالا، قیمت پایین و بهترین خدمات به مشتریان خود ارائه دهیم.