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開關二極管和PIN二極管 - 高頻二極管有哪些_高頻二極管型號大全

2018年01月05日 11:38 電子發燒友整理 作者: 用戶評論(0

5、開關二極管

開關二極管是半導體二極管的一種,是為在電路上進行“開”、“關”而特殊設計制造的一類二極管。它由導通變為截止或由截止變為導通所需的時間比一般二極管短,常見的有2AK、2DK等系列,主要用于電子計算機、脈沖和開關電路中。

開關二極管工作原理

半導體二極管導通時相當于開關閉合(電路接通),截止時相當于開關打開(電路切斷),所以二極管可作開關用,常用型號為1N4148。由于半導體二極管具有單向導電的特性,在正偏壓下PN結導通,在導通狀態下的電阻很小,約為幾十至幾百歐;在反向偏壓下,則呈截止狀態,其電阻很大,一般硅二極管在10ΜΩ以上,鍺管也有幾十千歐至幾百千歐。利用這一特性,二極管將在電路中起到控制電流接通或關斷的作用,成為一個理想的電子開關。

以上的描述,其實適用于任何一支普通的二極管,或者說是二極管本身的原理。但針對于開關二極管,最重要的特點是高頻條件下的表現。

高頻條件下,二極管的勢壘電容表現出來極低的阻抗,并且與二極管并聯。當這個勢壘電容本身容值達到一定程度時,就會嚴重影響二極管的開關性能。極端條件下會把二極管短路,高頻電流不再通過二極管,而是直接繞路勢壘電容通過,二極管就失效了。而開關二極管的勢壘電容一般極小,這就相當于堵住了勢壘電容這條路,達到了在高頻條件下還可以保持好的單向導電性的效果。

6、PIN型二極管(PINDiode)

普通的二極管由PN結組成。在P和N半導體材料之間加入一薄層低摻雜的本征(Intrinsic)半導體層,組成的這種P-I-N結構的二極管就是PIN二極管。正因為有本征(Intrinsic)層的存在,PIN二極管應用很廣泛,從低頻到高頻的應用都有,主要用在RF領域,用作RF開關和RF保護電路,也有用作光電二極管(PhotoDiode)。PIN二極管包括PIN光電二極管和PIN開關二極管。

PIN二極管在不同偏置下的工作狀態

1)正偏下:PIN二極管加正向電壓時,P區和N區的多子會注入到I區,并在I區復合。當注入載流子和復合載流子相等時,電流I達到平衡狀態。而本征層由于積累了大量的載流子而電阻變低,所以當PIN二極管正向偏置時,呈低阻特性。正向偏壓越大,注入I層的電流就越大,I層載流子越多,使得其電阻越小。下圖是正偏下的等效電路圖,可以看出其等效為一個很小的電阻,阻值在0.1Ω和10Ω之間。

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正向偏壓下PIN二極管的等效電路圖

2)零偏下:當PIN二極管兩端不加電壓時,由于實際的I層含有少量的P型雜質,所以在IN交界面處,I區的空穴向N區擴散,N區的電子向I區擴散,然后形成空間電荷區。由于I區雜質濃度相比N區很低,多以耗盡區幾乎全部在I區內。在PI交界面,由于存在濃度差(P區空穴濃度遠遠大于I區),也會發生擴散運動,但是其影響相對于IN交界面小的多,可以忽略不計。所以當零偏時,I區由于存在耗盡區而使得PIN二極管呈現高阻狀態。

3)反偏下:反偏情況跟零偏時很類似,所不同的是內建電場會得到加強,其效果是使IN結的空間電荷區變寬,且主要是向I區擴展。此時的PIN二極管可以等效為電阻加電容,其電阻是剩下的本征區電阻,而電容是耗盡區的勢壘電容。下圖是反偏下PIN二極管的等效電路圖,可以看出電阻范圍在1Ω到100Ω之間,電容范圍在0.1pF到10pF之間。當反向偏壓過大,使得耗盡區充滿整個I區,此時會發生I區穿通,此時PIN管不能正常工作了。

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反向偏壓下PIN二極管的等效電路圖

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( 發表人:李建兵 )

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