înaltă frecvență și microunde p-i-n diode

Vladimir Reznikov Leonid Gubyrin

Datorită simplității sale relative și proprietățile remarcabile ale unui număr mare de semiconductor structura p-in deoarece anii 50 au gasit o larga în construcția de multe tipuri de diode semiconductoare, pornind de la redresor la fotodiode heterojunction de înaltă tensiune.

Cele mai încrezător PIN-diode au gasit nisa lor în RF și microunde gama pentru a controla nivelul și (sau) faza semnalului cu microunde, comutare RF și de microunde de putere în liniile de transmisie pentru a proteja echipamentul electronic de impulsuri accidentale cu microunde, pentru stabilizarea microunde de putere. și atenuatoare în intervalul RF.

În aceste zone, pin-diode au practic nici concurenți, dar din cauza imposibilității virtuale de combinare a acestora cu alte elemente de pe cip nu sunt înlocuite, și circuite integrate.

În practică internă, PIN-diode cu microunde sunt numite comutare și restrictive (în funcție de tipul de utilizare) în aria lor de înaltă frecvență se numește comutare și rezistiv reglabil (pentru atenuatoare). În practică străină în numele lor de a păstra markerul constructive și tehnologice «PIN-Diode».

Recent, ca urmare a expansiunii bruscă a comunicațiilor, și, în special, ușor de purtat, dispozitivele de comunicare pentru scopuri speciale, există o creștere continuă a cererii de pin-diode. Potrivit unuia dintre cei mai importanti producatori straini, firma Hewlett Packard, creșterea anuală a fi nevoie de fixări diode ajunge la 17-33% în ultimii 5 ani, iar în unele tipuri de piese și de până la 2 ori. O astfel de tendință începe să fie respectate în țara noastră, iar caracteristica pe care pinului diode sunt utilizate tot nu numai în echipamentele cu destinație specială, dar, de asemenea, în afaceri.

În acest sens, planta „PCP“, a fost realizat un design complex și lucrări privind îmbunătățirea fixări de diode, îmbunătățirea calității și modernizarea unui număr de tipuri fundamentale.

Caracteristica succintă a PIN-diode

Structura unui ac-diodă tipică (fig. 1, a) caracterizat prin aceea că între cele două regiuni puternic dopate de rezistență foarte mică n + p + si este baza activă i-regiune a rezistivitate ridicată (de obicei ri> 100 PAR, și un număr de dispozitive, până la ri = 200-4000 PAR) și o durată de viață relativ lungă (electroni și goluri) încărcare teff (

0,1-1,0 ms). Grosimea bazei se află în intervalul wi = 3-30 microni diametru structuri mesa ai = 0,05-2,0 mm.

Specifics pin-structură, esențiale pentru diode sunt după cum urmează:

Atunci când se operează în direcția înainte, la o frecvență suficient de mare f, definită de relația

2pfieff >> 1 (1)

Difuzzionnaya container p ± j- și n ± tranzițiile i-complete șunturilor, astfel redusă la circuitul echivalent din Fig. 1b, unde rpr - rezistența la bază, modulate curent continuu. Ecuația (1) poate fi deja realizată la o frecvență f gt; 10-20 MHz și este cu siguranță valabil în cuptorul cu microunde.

Când polarizare inversă circuit echivalent PIN-diodă este reprezentat ca Fig. 1, în care robr - rezistența i-bază într-o stare nemodulate, egal

robr = ri wi / si (2)

Într-adevăr robr = 0,1-10 kW.

Când polarizarea directă datorită injectarea dublă a găurilor din p + -region și electronii din n + -region întreaga bază „turnat“ purtători, și în circuitul echivalent din Fig. 1, realizat în

Valorile RPR în funcțiune evaluat aproape de valoarea

1 Ohm; la schimbarea unei valori RPR curente înainte poate varia în limite largi prin lege în apropierea

pin-defalcare structura în absența scurgerilor de suprafață este determinată de relația

Uprob Ecr = Wi (e) (5)

unde Ecr - câmp critic, luate de obicei Ecr = 2x10 5 V / cm. Astfel,

Uprob = 20Wi (microni) (5a)

Atunci când un curent transmite fluxurile taxa stocate în baza este dată de

Qnk teff = Ilim (6)

Cu toate acestea valoarea de decontare Teff este determinată de valoarea Qnk pașaport.

Cu un comutator ascuțit de directă pentru a inversa are loc prima faza de resorbție a taxei acumulate, a cărei durată este egală cu

= Qnk / tac IRAS teff = IPR / IRAS (7)

în care IRAS - revers resorbție curent; durata celei de a doua fază - rezistența de recuperare inversă - determinată de drift proces datorită câmpului în baza de date pentru cantitatea de comandă este aproape

tvost = Wi / mp, n Uobr (8).

Astfel, atunci când operează în domeniul microundelor și oarecum HF PIN-dioda (exclusiv parametrii parazitare CK și LC) este un rezistor liniar a cărui rezistență sub prejudecată rpr transmite în mod semnificativ mai mică decât robr inversă. în care rpr depinde de curent continuu.

Pin-diode oferite de „PCP“

Planta produce toate aceste tipuri de microunde pin-diode și de înaltă frecvență de intervale. comutare parametrii diode sunt prezentate în tabelul. 1, restrictiv - tabel. 2.

Tabelul 1. comutare cu microunde pin-diode

Figura 2 prezintă unii parametri tipici în funcție de modul de măsurare și funcționare (a se vedea modul în care acestea confirmă în mod satisfăcător raportul teoretic (4.6.7)).

Diode sunt proiectate pentru centimetri, decimetrice și metru game; comutare utilizate în dispozitive, modulatoare, defazoare, atenuatoare de comutare; restrictiv - dispozitive în controlul puterii și de protecție a receptoarelor de intrare și pentru aceleași scopuri ca parte a circuitelor hibride sigilate de limitare.

Una dintre trăsăturile caracteristice ale interesului moderne în cuptorul cu microunde pini-dioda - o creștere bruscă a cererii pentru dispozitive neambalate. Rețineți că planta „PCP“ oferă patru tipuri principale de dispozitive neambalate: un cip cu tampoane fără constatări; cu curea pini flexibil; pe un suport metalic cilindric - un radiator și un suport ceramic de „pat“.

experiență de producție fabrică Acumulate, seria lucrărilor de inginerie privind îmbunătățirea proceselor Epitaxie și de asamblare permite aranjamente speciale pentru fabricarea dispozitivelor cu parametrii care depaseste specificat în tabelele 1 și 2. În unele cazuri, pe de altă parte, a cerut un anumit parametrii dispozitivului sunt condiții incerte sau exagerate aplicații nu necesită restricții lor bilaterale. În aceste cazuri, este posibil, de asemenea, pentru acordul suplimentar, livrarea de echipamente la prețuri reduse.

Pentru RF-band instalație produce comutare pin-diode: KD407A, 2D420A reglabile tip rezistiv 2A (KD) 413a, atenuatoare b și KD417A pentru utilizarea în canale de radio și televiziune selectoare.

Instrumentele sunt realizate în carcase de sticlă cu axial tip pin KD4 și CH1 (miniatură). Domeniul de frecvență 10 până la 300 MHz, parametrii de bază ai dispozitivelor sunt date în tabelul. 3. Graficele din Fig. 3 indică faptul că pot fi selectate dispozitive cu o gamă dinamică foarte largă (până la patru ordine de schimbare magnitudine RPR) pentru atenuatoare de utilizare.