一种吸收式单刀单掷开关的设计

戴林华

（上海华湘计算机通讯工程有限公司，上海 200233）

0 引 言

近年来，微波控制电路的设计有了很多新的选择，但PIN管依旧是一类常用的控制器件，这主要得益于PIN管具有耐功率较大、设计灵活性高、可靠性高以及成本低等优点。

本文阐述了PIN管的结构和特性，对利用PIN管设计开关的常用结构进行了研究，着重对采用串并联结构的设计方法进行了讨论，并给出了相应的实验结果。

1 PIN管

PIN管的结构如图1所示，是在重掺杂的P区和N区中间夹一层本征层（即I层）。在开关的正常工作中，PIN管芯通常有两种工作状态：当它处于正向偏置时，P层的空穴和N层的电子分别注入I层，形成一个高电导率区，接近于短路；当它处于反向偏置时，I层载流子被清空，形成高电阻率区，接近于开路[1]。在直流电控制下，PIN管的阻抗随I区载流子数目的变化而发生变化，以此来实现对微波信号的控制。

图1 PIN管的结构

PIN管具有宽射频阻抗和低失真的特性，它是设计制造高性能微波开关的关键元器件。目前，用于微波开关设计的PIN管主要有PIN管芯和梁式引线PIN管两大类，它们具有不同的优势。梁式引线PIN管具有更小的结电容，而PIN管芯具有更小的结电阻和更高的功率容量[2]。结合两者的特性和设计需求，本设计主要采用PIN管芯来设计具体电路。

PIN管芯的等效电路如图2所示，其中的LS为引线电感，RS为串联电阻，CP和Cf为管壳电容。

图2 PIN管芯的等效电路

当PIN管正向偏置和高频工作时，扩散电容Cd将变大并把结参数短路，电荷载流子将注入I区，因此Ri=Ci网络仅可由Ri来表示，RS为正向偏置情况下的总串联电阻。……