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PIN二极管在射频开关电路中的工作原理及应用

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作者：吴安杨洋

来源：《科技风》2016年第10期

摘要：本文以PIN二极管为主题，探讨其在射频开关电路中的工作原理与应用问题。首先对PIN二极管的独特性质和使用范围进行了简要概述；主要分析了它的基本结构、射频等效电路，重点分析了PIN管在开关电路中的应用问题，如连接方式、串联型开关分型、并联开关分型。希望通过本文初步论述可以引起更多的关注与更广泛的交流，为该方面的理论研究与应用实践工作，提供一些有价值的信息，以供参考。

关键词：PIN二极管；射频开关电路；工作原理；应用

一、PIN二级管

PIN二极管属于可变阻抗器，它需要通过一定的频率范围来完成工作任务；从应用范围来看，主要应用于射频、UHF、微波电路之中；从控制方面来看，则可以通过直流电流对阻抗值加以控制（要求两端共同作用完成控制）；从特征上来看，它具备自身客观性的独立特异性、性质比较鲜明，比如，偏置电流小、控制射频功率大就非常引人注意。

二、PIN二极管在射频开关电路中的工作原理及应用

1）基本结构。从结构方面分析，PIN二极管有三个层构，分别为P结、N结、本征I

层；实际上讲，就是从A与I层间夹P+，而在P+与N+间夹I层；通常来看，电流偏置属于正向，电子、空穴就会注入到I层，由于电子在互相的吸引或排斥或抵消方面存在时间间隔，因此它们在互相接触后并不会立刻消失，因此，它是以载流子寿命的时间形式（T）而存在；在工作过程中会出现电荷量的聚拢与存储，也会对I层的阻抗有所降低（R）；当PIN管在反向电为零的情况下，或处于零偏、反偏时（Cr），电荷在I层不会有聚拢或存储现象发生；根据原理具体推理，就可以得到一个二极管呈现出电容、电阻并联的情况；比如，一个电容CT与一个电阻Rp并联。在此还会涉及到最大允许反偏直流电压（VR）、正向偏置状态下的串联电阻（Rs ）、最大平均功耗（Po）诸因素。

2）射频等效。所谓等效电路也就是有正偏、反偏动向与射频情况下，寄生电感小到忽略不计时所得到了具体数值。通常会有两种情况表现，首先，当其处于正向偏置情况下，阻抗一般以正向偏置状态下的串联电阻为主，它会起到决定性的作用；由于在这种状态下它的值非常小，因而串联在射频电路中会以导通的功能性作用显现出来；也可以将其更为形象、直观的理解为一个开关的功能，这种状态与情况下且处于“开”，如下图1所示。