普通的二極管由PN結(jié)組成。在P和N半導(dǎo)體材料之間加入一薄層低摻雜的本征（Intrinsic）半導(dǎo)體層，組成的這種P-I-N結(jié)構(gòu)的二極管就是PIN 二極管。正因?yàn)橛斜菊鳎↖ntrinsic）層的存在，PIN 二極管應(yīng)用很廣泛，從低頻到高頻的應(yīng)用都有，主要用在RF領(lǐng)域，用作RF 開關(guān)和RF保護(hù)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(guān)二極管。

 

 

微波開關(guān)利用PIN管在直流正-反偏壓下呈現(xiàn)近似導(dǎo)通或斷開的阻抗特性，實(shí)現(xiàn)了控制微波信號(hào)通道轉(zhuǎn)換作用。 PIN 二極管的直流伏安特性和PN結(jié)二極管是一樣的，但是在微波頻段卻有根本的差別。由于PIN 二極I層的總電荷主要由偏置電流產(chǎn)生。而不是由微波電流瞬時(shí)值產(chǎn)生，所以其對(duì)微波信號(hào)只呈現(xiàn)一個(gè)線性電阻。此阻值由直流偏置決定，正偏時(shí)阻值小，接近于短路，反偏時(shí)阻值大，接近于開路。因此PIN 二極對(duì)微波信號(hào)不產(chǎn)生非線性整流作用，這是和一般二極管的根本區(qū)別，所以它很適合于做微波控制器件。

 

因此，可以把PIN二極管作為可變阻抗元件使用。它常被應(yīng)用于高頻開關(guān)（即微波開關(guān)）、移相、調(diào)制、限幅等電路中。

 

工作原理

因?yàn)?PIN二極管的射頻電阻與直流偏置電流有關(guān)，所以它可以用作為射頻開關(guān)和衰減器。串聯(lián)射頻開關(guān)電路：當(dāng)二極管正偏時(shí)，即接通（短路）；當(dāng)二極管零偏或者反偏時(shí)，不僅開關(guān)的最高工作頻率會(huì)受到限制，最低工作頻率也會(huì)受到限制，如PIN管就不能控制直流或低頻信號(hào)的通斷。受管子截止頻率的影響，開關(guān)還有一個(gè)上限工作頻率。要求開關(guān)的頻帶盡量寬，因?yàn)樾盘?hào)源的頻帶越來(lái)越寬。

 

特性

加負(fù)電壓（或零偏壓）時(shí)，PIN管等效為電容+電阻；加正電壓時(shí)，PIN管等效為小電阻。用改變結(jié)構(gòu)尺寸及選擇PIN二極管參數(shù)的方法，使短路的階梯脊波導(dǎo)的反射相位（基準(zhǔn)相位）與加正電壓的PIN管控制的短路波導(dǎo)的反射相位相同。還要求加負(fù)電壓（或0偏置）的PIN管控制的短路波導(dǎo)的反射相位與標(biāo)準(zhǔn)相位相反（-164°～+164°之間即可）。

 

考慮參數(shù)

1. 插入損耗：開關(guān)在導(dǎo)通時(shí)衰減不為零，稱為插入損耗

2. 隔離度：開關(guān)在斷開時(shí)其衰減也非無(wú)窮大，稱為隔離度

3. 開關(guān)時(shí)間： 由于電荷的存儲(chǔ)效應(yīng)，PIN管的通斷和斷通都需要一個(gè)過(guò)程，這個(gè)過(guò)程所需時(shí)間

4. 承受功率： 在給定的工作條件下，微波開關(guān)能夠承受的最大輸入功率

5. 電壓駐波系數(shù)： 僅反映端口輸入，輸出匹配情況

6. 視頻泄漏

7. 諧波： PIN二極管也具有非線性，因而會(huì)產(chǎn)生諧波，PIN開關(guān)在寬帶應(yīng)用場(chǎng)合，諧波可能落在使用頻帶內(nèi)引起干擾。 開關(guān)分類：反射式和吸收式， 吸收式開關(guān)的性能較反射式開關(guān)優(yōu)良。