一文詳解射頻電路的PIN二極管

PIN二極管是射頻電路里的一種重要元件。

PIN二極管與普通二極管的不同之處在于，PIN二極管在PN結(jié)之間，還有一個未摻雜的本征半導體層，即：I層。

從半導體物理的原理層面來說，理解PIN二極管的特性，對于無線電技術來說，沒有太大必要，我們只需要了解，當PIN二極管通過正向電流時，它對射頻信號的電阻會隨著直流電流的增大而減小，而當直流電流減小到0時，它的射頻電阻則會趨于極大。

PIN二極管因為多了一個本征I層，所以，它的結(jié)電容很小，通常在1pF以下。

PIN二極管還有一個參數(shù)是，特征頻率，對于大多數(shù)PIN二極管來說，通常是1MHz左右。

PIN二極管，對高于特征頻率的射頻信號，表現(xiàn)為一個電阻，而低于的，表現(xiàn)為像一個普通整流二極管。

應用于射頻系統(tǒng)的PIN二極管主要分兩類：

1、是可變電阻式的。

2、是開關式的。

實際上，后者可以理解為前者的特例，即：開關型PIN二極管只需很小的正向直流電流控制，便可具備極小的射頻電阻。

BRA64和BRA63是市場上常見的PIN二極管，它們的If-Rf特性曲線如下圖所示：

可見，開關型的BAR63在1mA的正向電流下，射頻電阻僅2歐姆，而BAR64的射頻電阻隨著正向電流在很寬的范圍內(nèi)變化，是個理想的射頻可變電阻。

下圖是PIN二極管的基本應用電路：

圖中，當控制電壓VT使PIN二極管導通時，射頻信號通道呈現(xiàn)低阻抗狀態(tài)，而VT為零或者為負值時，二極管截止，射頻通道呈現(xiàn)高阻抗狀態(tài)。

這樣就實現(xiàn)了射頻開關或者射頻可變電阻的功能。

然而實際用PIN二極管設計開關或者衰減器時，不會這么簡單。

而是使用更多的PIN二極管，可以實現(xiàn)更高的隔離度，或者達到更寬的衰減器調(diào)節(jié)范圍。

在小信號狀態(tài)下，普通高頻二極管（如：1N4148）也可以代替PIN二極管實現(xiàn)射頻開關的功能。但是PIN二極管不論用做開關還是衰減器，都可以用不很大的直流電流取控制非常強的射頻信號（只要不超過PIN功耗的極限）。

PIN二極管獨特的內(nèi)部結(jié)構，尅確保它對射頻信號始終表現(xiàn)為一個線性電阻的性質(zhì)，而開關型的PIN二極管則智能對峰值低于它的導通閥值的射頻信號實現(xiàn)開關控制。

PIN二極管是射頻電路中常用的元件，但是價格遠高于普通二極管，實際上對于50MHz以下的應用，很多高反壓的低頻小電流整流管是很好的開關型PIN的代用品。因為，這些高反壓二極管本身就是PIN結(jié)構的，只是結(jié)電容稍大一些，比如1N4007的結(jié)電容大約是10pF。多數(shù)微玻璃封裝（DO-35）的高反壓結(jié)電容在5pF以下，用于50MHz以下的射頻信號，毫無問題。
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