pin 二極管原理

PIN二極管是兩端半導體器件，其結構不同于普通二極管的地方主要是在重摻雜的P區(qū)和N區(qū)中間夾一層本征層(即I層)。在其兩端施加不同的直流電，PIN管本征層(I層)的載流子數目會發(fā)生變化。在反向偏置時，I區(qū)將導致極高的二極管擊穿電壓，而器件電容是通過增大P區(qū)和N區(qū)的距離來減小的，在正向偏置時，I區(qū)的電導率是由末端區(qū)植入電荷來控制的。這種二極管是一種低失真的偏流控制電阻器，且具有良好的線性性能。PIN二極管的直流福安特性和PN結二極管是一樣的，但是在微波段卻有本質的差別。由于PIN二極管I層的總電荷主要是由偏置電流決定的，而不是微波電流瞬時值產生的所以對微波信號只呈現(xiàn)一個線性電阻。該阻值由直流偏置決定，正偏時阻抗很小，接近短路；反偏時很大，接近開路。因此，PIN二極管對微波信號不產生非線性整流作用，這是和普通二極管的根本區(qū)別。

PIN二極管屬于可變阻抗器，它需要通過一定的頻率范圍來完成工作任務；從應用范圍來看，主要應用于射頻、UHF、微波電路之中；從控制方面來看，則可以通過直流電流對阻抗值加以控制（要求兩端共同作用完成控制）；從特征上來看，它具備自身客觀性的獨立特異性、性質比較鮮明，比如，偏置電流小、控制射頻功率大就非常引人注意。

1、直流工作狀態(tài)

當無外加電壓時，PIN二極管因為I區(qū)由于耗盡層的存在呈現(xiàn)高阻抗特性。當給PIN二極管提供正向偏置電壓時，P區(qū)和N區(qū)的載流子進入I區(qū)，并在I區(qū)中復合，但由于I區(qū)中摻雜濃度低，不會像PN結二極管中一樣立即復合，經過有一定的延遲時間后達到電流穩(wěn)定狀態(tài)，而I區(qū)中有一定的載流子的存在電阻就會降低呈現(xiàn)低阻抗狀態(tài)。當外加反向偏置電壓時，由于本已存在的內建電場得到加強，使得空間電荷區(qū)變寬，此時的PIN二極管類似于一個電阻串聯(lián)一個電容。

2、射頻工作狀態(tài)

對于同一類型的PIN二極管當外加低頻信號時，由于頻率較低載流子在I區(qū)的渡越時間較短可以忽略不計，其呈現(xiàn)出與普通二極管一樣的特性，對低頻信號進行整流等與PN二極管相同的作用。當信號頻率升高到一定程度，載流子在I區(qū)中的渡越時間相對于信號周期不能忽略不計。信號在正負半周交替時，載流子從I區(qū)兩側同時注入，擴散的時間還未達到完全復合時，外部信號周期已經由正變負，載流子在I區(qū)中的復合作用而減少，但由于載流子在I區(qū)中的存在時間大于信號的半周期，所以載流子還沒有完全復合外加信號又由負變正，因而I區(qū)中始終存在一部分載流子，使得PIN二極管始終不能像普通二極管一樣達到截至狀態(tài)，而對于高頻信號來說更像是一種線性原件。

從上面PIN二極管在直流和射頻狀態(tài)的特性可以看出：利用這一特性，可以在DF100A型發(fā)射機射頻增益控制電路中，用于衰減信號來保護和調整發(fā)射機狀態(tài)。

pin 二極管開關電路設計

由于PIN二極管可以根據不同的射頻微波信號表現(xiàn)出不同阻抗特性，因此，利用直流電平信號對射頻微波信號進行控制，從而控制PIN二極管的阻抗，實現(xiàn)電路開關的功能。實際中，PIN二極管用作射頻開關均會產生一定的電抗和損耗電阻，應用中要求將降低這些影響。

pin 二極管衰減電路設計

衰減器的主要作用是探知系統(tǒng)插損的電路，例如Pi型T型插損探知衰減電路，電阻網絡即可作為簡單的衰減器。衰減器在射頻電路中廣泛使用，不僅可以隔離兩個放大級，而且可以通過對衰減器的控制從而達到信道APC和AGC的功能。

將兩個相同的PIN二極管串聯(lián)，相當于衰減模型的串聯(lián)電阻，這樣使得衰減電路的動態(tài)范圍明顯增加，偶次失真被消除。另外，也簡化了匹配和偏置電路，但是也增加了插入電路的耗損。在此電路中，控制衰減電壓幅度，可以實現(xiàn)控制射頻信號的衰減。

pin 二極管調制電路設計

PIN二極管對于射頻信號可以表現(xiàn)出不同的衰減程度，可以利用這一特性設計出AM調制電路。由RF或微波單頻信號等射頻載波信號以及低頻調制信號（一般在DC-10MHz范圍內）共同完成其調制過程。PIN二極管偏置電流由低頻調制信號進行控制，通過PIN二極管的載波幅度大小的變化而產生調制波形。 2100433B

控制方式：采用TTL信號控制。'1'通'0'斷

PIN二極管型號的選擇主要是根據所做光功率計的測量范圍來確定的。常用的PIN二極管(如FU-15PD)都是小信號工作器件,光敏面不合適,能接收的光功率范圍很有限,所以一般不用它做光功率計的探測器。

PIN二極管還可以調節(jié)到高頻范圍。為改善隔離特性，我們可以將兩個或多個二極管串聯(lián)起來，但同時會引起介入損耗的增大。PIN二極管本質上還屬于電流控制的電阻器。為減少介入損耗，它們需要采用大量的直流電源以降低I（本征）區(qū)內的電阻率。這顯然會影響電池壽命。這種特點，再加上PIN二極管方案需要大量器件，使得這種技術很難應用于便攜手持式產品。2100433B