Jaký je rozdíl mezi diodami pinů a Schottkyho diodů v RF systémech?

1. Struktura a pracovní princip pin diody a Schottkyho diody
(1) PIN dioda
Dioda pin je speciální mikrovlnné polovodičové zařízení, které se skládá z vrstvy vnitřního polovodičového polovodiče typu I mezi silně dopovaným typem P - a n - typu Semiconductors. Tato struktura způsobuje, že diody špendlíků mají jedinečné aplikace v elektronických obvodech, zejména ve vysoké frekvenci - a rychle přepínacích obvodech. Pracovní princip pin diodů je založen na charakteristice PN spojení polovodičů a tvorbě deplečních oblastí. Pokud neexistuje vnější napětí, vnitřní oblast (I region) mezi P - typem a n - typu polovodiče tvoří depleční oblast kvůli vybudované - v elektrickém poli na obou stranách, kde nejsou téměř žádné volné nosiče, což je vystavováno vysokých impedačních charakteristik. Když je pin dioda vpřed zkreslená, vnější elektrické pole oslabuje postavené - v elektrickém poli, zmenšuje oblast vyčerpání a umožňuje injikci více nosičů z oblastí P a n do vnitřní oblasti, což zvyšuje vodivost vnitřní oblasti. Jak se zvyšuje napětí dopředu, zvyšuje se počet injikovaných nosičů a podle toho se také zvyšuje vodivost diody pin. Když je vnější elektrické pole zkresleno, vylepšuje vybudované {- v elektrickém poli, rozšiřuje oblast vyčerpání a dále snižuje počet volných nosičů ve vnitřní oblasti, což má za následek zvýšení impedance pin diody.
(2) Schottkyho dioda
Schottkyho dioda je polovodičová dioda se Schottkovým bariérou a slovo „Schottky“ ve svém názvu pochází od německého fyzika Waltera Schottkyho. Schottkyho diody se široce používají ve vysokých frekvenčních obvodech s vysokým -, vysoko - rychlostní digitální obvody a napájecí elektronické obvody kvůli jejich charakteristikám vysoké rychlosti, nízké spotřeby energie a nízkým dopředným poklesem napětí v obvodech. Pracovní princip Schottkyho diodů je založen na kontaktní bariéře mezi kovy a polovodiči. V oblasti poblíž kontaktního bodu na polovodičové straně jsou elektrony v polovodiči přitahovány elektrony v kovu a vytvářejí vrstvu akumulační vrstvy nasměrované z kovu směrem k polovodiči. Tato vrstva akumulace náboje vytváří potenciální pokles mezi kovem a polovodičem, což způsobuje, že napětí mezi těmito dvěma bude větší než napájecí napětí. Jak se napětí neustále zvyšuje, v kontaktním bodě mezi kovem a polovodičem se vytvoří Schottkyho bariéra. Když napětí napříč bariérou Schottky do určité míry klesne, odpor Schottkyho bariéry je velmi vysoký, což znemožňuje projít proud. Když se napětí napříč Schottkyho bariérou zvyšuje, odpor se postupně snižuje a proud se postupně zvyšuje. Charakteristikou Schottkyho diod je proto jednosměrné vedení, což umožňuje proudit pouze proud z anody do katody.
2. Výkonné charakteristiky diod pin a Schottkyho diodů v RF systémech
(1) PIN dioda
Charakteristika variabilní impedance: Když je pin dioda vpřed zkreslená, hustota nosného ve vrstvě I se zvětšuje, což vede ke snížení impedance zařízení. Během reverzní zkreslení jsou nosiče náboje ve vrstvě I vyčerpány, což má za následek zvýšení impedance zařízení. Tato charakteristika variabilní impedance umožňuje použití diod pin jako nastavitelných atenuátorů, přepínačů, fázových řadičů, modulátorů a dalších.
Charakteristiky rychlého přepínání: Ačkoli má pin dioda širokou vrstvu I a nízkou koncentraci dopingu, což má za následek delší dobu přepravy nosiče a vyžaduje nějaký čas, aby se při přepínání mezi přepínací zkreslení a zpětným zkreslením dosáhlo stabilního stavu, je její přepínací rychlost stále rychlejší než jiné mikrovlnné spínače.
Schopnost vysokého zpracování energie: Diody pinů vydrží vstupy s vysokým výkonem, což jim dává výhodu ve vysokých - mikrovlnných obvodech a řídicích systémech.
Linearita: V některých aplikacích je linearita diod pin také důležitým parametrem. Optimalizací procesů navrhování a výroby lze dosáhnout diod s vysokou linearitou, aby se splňovaly specifické požadavky na aplikaci.
(2) Schottkyho dioda
Nízký pokles napětí vpřed: pokles napětí vpřed Schottkyho diodů je obvykle nižší než u běžných diodů PN křižovatky (asi 0,2 V 0,5 V), což snižuje spotřebu energie a zvyšuje účinnost.
Rychlá rychlost přepínání: Diody Schottky jsou většinové nosné zařízení, která nemají účinek ukládání menšinových nosičů, takže jejich rychlost přepínání je extrémně rychlá a vhodná pro vysokofrekvenční obvody - a rychlé přepínací aplikace.
Vysokofrekvenční charakteristiky: Schottkyho diody mají dobré frekvenční vlastnosti a vysoký řez - vypnuto. Ve frekvenčních obvodech s vysokým - mají Schottkyho diody rychlou frekvenční odezvu, což je činí vhodné pro vysokou frekvenční aplikace -, jako jsou vysoko - rychlostní digitální obvody a RF obvody.
Nízký únik proudu: Útokový proud Schottkyho diodů je relativně nízký, což znamená, že při vypnutí proudí téměř žádný proud, čímž se sníží ztráta energie.
3.. Scénáře aplikací diodů a Schottkyho diodů v RF systémech
(1) PIN dioda
RF Switch: Aplikace pin diod v RF spínacích je jedním z jeho nejdůležitějších scénářů. RF přepínače se používají k ovládání ON/OFF a výběr cest RF signálů. Jako jádro složky RF spínačů, diody pinů řídí RF signály změnou jejich zkreslení napětí. Tento typ spínače má výhody rychlé odezvy, nízké ztráty a vysoké izolace a je široce používán v bezdrátové komunikaci, radarové systémech a dalších oborech.
Modulátor: V modulátoru se pin dioda používá k modulaci nízkých frekvenčních signálů - na vysoké - frekvenční nosiče. Změna napětí zkreslení nebo proudu pin diody lze dosáhnout modulace amplitudy nosiče. Tato metoda modulace se široce používá v bezdrátových komunikačních systémech, jako je vysílání FM, přenos televizního signálu atd.
Attenutor: Attenutor pin diody se používá k úpravě síly RF signálů. Připojením více diodů pinů v sérii nebo paralelním a ovládáním jejich napětí zkreslení lze dosáhnout variabilního útlumu RF signálů. Tento atenuátor se používá v komunikačních systémech k ochraně přijímacích zařízení před silným rušením signálu a lze jej také použít k úpravě zisku a rovnováhy signálu.
Fotodetektor: PIN Photodiodes se používají jako fotodetektory k přeměně optických signálů na elektrické signály v systémech optického komunikace. Jeho vysoká citlivost a charakteristiky s nízkým šumem činí fotodiody pinů klíčovou složkou ve vysokoškolských komunikačních systémech s vysokým -.
(2) Schottkyho dioda
Vysokofrekvenční rektifikace: Schottkyho diody jsou v rektálních obvodech vysoce upřednostňovány kvůli jejich nízkému poklesu napětí vpřed (obvykle mezi 0,15 V a 0,45 V). Ve srovnání s tradičními diodami PN křižovatky mohou Schottkyho diody výrazně snížit ztrátu energie a zlepšit účinnost. Například při přepínání napájecích zdrojů a adaptérů se Schottkyho diody často používají pro frekvenci s vysokou -, aby se zlepšila účinnost konverze a snížila tvorbu tepla.
Izolace signálu: V aplikacích pro správu síly je doba nízkého zpětného zotavení (obvykle pouze několik nanosekund) Schottkyho diodů ideální pro vysokou frekvenční operaci -. Například v DC - DC převodníky a nabíječky baterií mohou Schottky diody účinně snížit ztráty přepínání a zajistit vyšší účinnost převodu. Kromě toho se Schottkyho diody často používají v obvodech proti reverzní ochraně, aby se zabránilo poškození obvodu způsobeného přívodem napájení.
Ochrana napájení: V digitálních logických obvodech je jejich hlavní výhodou rychlá rychlost přepínání Schottkyho diodů. V logických obvodech s vysokým - se Schottky diody používají jako diody svorky, aby se zabránilo chybám logické úrovně způsobené přepětím. Například v počítačích a komunikačních zařízeních mohou Schottkyho diody zajistit integritu a stabilitu přenosu signálu, což snižuje výskyt chyb dat.
RF detektory, mixéry a modemy: Schottky diody se také široce používají v RF a mikrovlnných obvodech. Vzhledem k jeho nízké kapacitance a charakteristice rychlé odezvy se Schottkyho diody běžně používají v RF detektorech, mixérech a modemech. V bezdrátových komunikačních zařízeních mohou Schottkyho diody dosáhnout přesného zpracování signálů s vysokou rychlostí - a zlepšit celkový výkon systému.
4. Faktory, které je třeba zvážit při výběru diod pin a Schottkyho diodů v RF systémech
(1) Požadavky na výkon
Vyberte příslušný typ diody na základě specifických požadavků na výkon systému RF, jako je provozní frekvence, schopnost zpracování energie, linearita atd. Pokud systém vyžaduje vysokou schopnost zpracování energie a dobrou linearitu, mohou být diody pinů lepší volbou; Pokud má systém vysoké požadavky na frekvenční charakteristiky a rychlost přepínání, mají Schottkyho diody větší výhody.
(2) nákladové faktory
Různé typy diod mohou mít rozdíly v nákladech. Pokud jde o předpoklad požadavků na výkon splnění, je nutné zvážit nákladové faktory a vybrat si diodu s nejvyššími náklady - účinnost.
(3) požadavky na spolehlivost
U některých RF systémů, které vyžadují vysokou spolehlivost, jako je satelitní komunikace, radarová detekce atd., Je nutné zvolit diody s vysokou spolehlivostí. Je třeba zvážit faktory, jako je kvalita, životnost a stabilita diod.
(4) Balení a rozptyl tepla
Díky své jedinečné struktuře vyžadují Schottkyho diody obvykle vyšší opatření k odlišení balení nebo tepla, aby se vyrovnaly s vyššími provozními teplotami a proudy. Při výběru je nutné zvážit formulář balení a kapacitu rozptylu tepla diody, aby se zajistila její stabilní provoz v RF systémech.
https://www.trrrsemicon.com/diode/smd/asmd;