Comutatoare cu Diode Pin

1.Notiuni teoretice:

1.1.Dioda PIN

Dioda PIN este o structura semiconductoare formata dintr-o regiune i (intrinseca) cu o rezistivitate foarte mare, marginita de doua regiuni puternic dopate p respectiv n.

Raspunsul structurii este dependent de tensiunea de polarizare. In polarizare inversa-tensiune de polarizare nula sau negativa-dioda PIN se comporta ca un condensator. Regiunea centrala este complet golita de purtatori si in regiunile adiacente p si n apar sarcini spatiale egale si de sens opus. In polarizare directa, dioda PIN se comporta ca o rezistenta serie de valoare mica. Prin injectie de goluri din regiunea p si de electroni din regiunea n, rezistivitatea regiunii centrale scade. Valoarea rezistivitatii variaza invers proportional cu intensitatea curentului de polarizare directa. Modificand intensitatea curentului de polarizare, valoarea rezistentei serie variaza intre aproximativ 1 si 10.

Diodele PIN sunt optimizate prin proiectare astfel incat, variind intensitatea curentului de polarizare directa, valoarea rezistentei serie sa varieze intr-un domeniu relativ larg, liniaritatea sa fie buna, distorsiunile reduse iar intensitatea curentului de comanda sa fie mica. Diodele PIN sunt utilizate in comutatoare, atenuatoare, modulatoare, limitatoare, comutatoare de faza si alte circuite pentru controlul semnalului.

1.2.Comutatoare cu diode PIN

a)Impartire dupa clasa:

-Comutatoare cu reflexie-in starea ‘deschis’ nu absorb putere (intrarea fiind lasata in gol, unda incidenta este reflectata)

-Comutatoare fara reflexie (comutatoare adaptate)-in starea ‘deschis’ este conectata la intrare o terminatie care absoarbe puterea undei incidente.

b)Impartire dupa functie:

-Intrerupatoare-in starea ‘inchis’ iesirea este conectata la intrare-factorul de transfer este aproape unitar-iar in starea ‘deschis’ iesirea este izolata de intrare-factorul de transfer este aproape nul.

-Comutatoare cu n cai-multiport cu o intrare si n iesiri izolate una fata de cealalta.

-Comutatoare de traseu-cuadriport care are doua stari (in fiecare stare, doua porti sunt conectate si doua porti sunt izolate).

c)Impartire dupa configuratia diodelor:

-Serie-presupune montarea diodei in serie cu intrarea si iesirea comutatorului (in starea ‘inchis’ iesirea comutatorului este conectata la intrare prin rezistenta serie de valoare redusa a structurii polarizate direct, iar in starea ‘dechis’ iesirea comutatorului este izolata de intrare prin capacitatea serie a structurii polarizate invers)-specific pentru polarizarea serie este scaderea izolatiei cu cresterea frecventei.

-Derivatie-dioda este montata in paralel cu iesirea comutatorului (in starea ‘inchis’ dioda este polarizata invers iar in starea ‘deschis’ iesirea este conectata la masa prin rezistenta serie a structurii polarizate direct)-caracteristic pentru aceasta configuratie este cresterea pierderilor de insertie cu cresterea frecventei.

-Serie-derivatie-o dioda este montata in serie cu intrarea si iesirea comutatorului iar cealalta in derivatie la iesire (in starea ‘inchis’ dioda serie este polarizata direct iar cea derivatie-invers iar in starea ‘deschis’ iesirea este conectata la masa prin rezistenta serie a diodei derivatie, polarizata direct si izolata de intrare prin capacitatea diodei serie, polarizata invers).

1.3.Parametrii comutatorului

a)Izolatia – se defineste ca fiind egala cu raportul dintre puterea disponibila de la generator si puterea furnizata sarcinii cu comutatorul in starea ‘deschis’; se masoara ca o atenuare de insertie

Izolatia[dB]=Pin[dBm]-Pout_deschis[dBm]

In functie de parametrii de repartitie este egala cu:

Izolatia=|S21| 2 com_deschis

b)Insertia – se defineste si se masoara la fel ca izolatia, cu deosebirea ca de aceasta data comutatorul este in starea ‘inchis’

Insertia[dB] =Pin[dBm]-Pout_inchis[dBm]

In functie de parametrii de repartitie este egala cu:

Insertia=|S21| 2 com_inchis

c)Raportul inchis/deschis – se defineste ca fiind egal cu diferenta dintre puterea semnalului masurata la iesirea comutatorului in starea ‘inchis’ si cea masurata in starea ‘deschis’

RID[dB]= Pout_inchis[dBm]- Pout_deschis[dBm]= Izolatia[dB]-Insertia[dB]

In functie de parametrii de repartitie este egal cu:

RID[dB] =|S21| 2 com_deschis [dB] - |S21| 2 com_inchis [dB]