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本帖最后由 btty038 于 2023-5-14 21:41 编辑
射频功率
PIN 二极管建模
PIN 二极管是无线电和微波频率下的电流控制电阻器。它是一种硅半导体二极管，其中高电阻率本征 I 区夹在 P 型和 N 型区之间。当 PIN 二极管正向偏置时，空穴和电子被注入 I 区。这些电荷不会立即相互消灭；相反，它们存活的平均时间称为载流子寿命 τ。这导致平均存储电荷 Q，它将 I 区域的有效电阻降低到值 RS。
当 PIN 二极管为零或反向偏置时，I 区没有存储电荷，二极管表现为电容器 CT，并联电阻 RP 并联。
PIN 二极管指定以下参数：
RS 正向偏置串联电阻
CT 零偏置或反向偏置时的总电容
RD 零偏置或反向偏置时的并联电阻
VR 最大允许直流反向电压
τ 载流子寿命
θAVE 平均热阻或
PD 最大平均功耗
θpulse 脉冲热阻抗或
图 1
PP 最大峰值功率耗散 通过改变 I 区宽度和二极管面积，可以构建不同几何形状的 PIN 二极管，以产生相同的 RS 和 CT 特性。
这些设备可能具有类似的小信号特性。然而，较厚的 I 区二极管将具有更高的体积或 RF 击穿电压和更好的失真特性。另一方面，更薄的设备将具有更快的切换速度。
这是一个常见的误解，认为载流子寿命 τ 是确定最低工作频率和产生的失真的唯一参数。这确实是一个因素，但同样重要的是 I 区的厚度 W，它与 PIN 二极管的渡越时间频率有关。
低频模型
在低频（低于 I 区的渡越时间频率）和直流时，PIN 二极管的行为类似于硅 PN 结半导体二极管。其 I-V 特性决定了正向偏置电流水平下的直流电压。 PIN 二极管的额定正向电压 VF 通常为固定直流偏压。 PIN 二极管的反向电压额定值 VR 是制造商提供的保证，在应用 VR 时，反向电流不会超过指定量（通常为 10 µA）。不一定是雪崩或体击穿电压 VB，它由 I 区宽度（大约 10 V/µm）决定。相同体击穿电压的 PIN 二极管可能具有不同的额定电压。通常，额定电压越低，PIN 二极管越便宜。
大信号模型
当 PIN 二极管正向偏置时，存储电荷 Q 必须远大于 RF 电流 IRF 添加或移除的增量存储电荷。为确保这一点，必须满足以下不等式：
在反向偏置下，二极管的偏置不应超过其直流电压额定值 VR。 PIN 二极管的雪崩或体击穿电压 VB 与 I 区宽度 W 成正比，并且始终高于 VR。在典型应用中，最大负电压摆幅不应超过 VB。 RF 信号瞬时偏移到正偏置方向通常不会导致二极管导通，因为 PIN 二极管的反向到正向开关速度 TRF 很慢。请参阅图2
PIN 二极管的射频电气建模
正向偏置模型
图 2
本文介绍了PIN二极管在射频（RF）、超高频（UHF）和微波电路中的广泛应用。PIN二极管是一种特殊的设备，其直流偏置可以以较低的电平控制大量的射频功率。文章详细解释了PIN二极管的工作原理和建模方法，包括正向偏置模型和反向偏置模型。PIN二极管的关键参数如正向串联电阻、总电容、并联电阻、最大反向电压、载流子寿命和最大功耗等也进行了介绍。此外，文章还探讨了PIN二极管的不同几何形状对性能的影响，以及低频模型和大信号模型的应用。总之，本文提供了关于PIN二极管在射频电路中的重要性和特性的综合概述。
PIN 二极管广泛用于 RF、UHF 和微波电路。从根本上说，它是一种设备，其在这些频率下的阻抗由其直流激励控制。 PIN 二极管的一个独特之处在于它能够以低得多的直流电平控制大量
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