加负电压(或零偏压)时,PIN管等效为电容 电阻;加正电压时,PIN管等效为小电阻。用改变结构尺寸及选择PIN二极管参数的方法,使短路的阶梯脊波导的反射相位(基准相位)与加正电压的PIN管控制的短路波导的反射相位相同。还要求加负电压(或0偏置)的PIN管控制的短路波导的反射相位与标准相位相反(-164°~ 164°之间即可)。
图1给出了PIN二极管在正向导通时的电荷分布情况.为简化起见,我们假设I区域中电子与空穴分布对称且分布密度相同.设x=-d处的空穴分布密度为p1,在[-d,0]区域中的剩余空穴电荷为q2,且位于x=-d/2处,这样此区域的平均空穴密度为:p2=q2/qAd.这里A为结面积,q为单位电荷.
图1 PIN二极管的电荷分布
由于P 区域的空穴密度远大于电子密度,这样在x=-d处的电子电流可以忽略(所引起的误差将在下文讨论).二极管的电流密度可以表示为[9]
其中 Da为扩散常数;Jh为空穴电流密度.
二极管的电流为
电荷q2与电流的关系式为
其中 τa为寿命时间.
式(2)及式(3)描述了二极管的模型,通过定义qE=2q1, qM=2q2及T=d2/2Da,两式可简化为
图2表示了在感性负载时二极管的关断过程.此过程可分为两个阶段:从t=T0到t=T1,二极管处于低阻抗状态,其电压近似为0,在t=T1时刻,二极管中I区域边缘的剩余电荷变为0,二极管开始呈现高阻抗状态.在式(4)、(5)中令qE=0可得t=T1时刻后二极管的电流为
其中 τ"para" label-module="para">
图2 反向恢复电流波形
一般情况下,t"para" label-module="para">
其中 a=-di/dt.
根据图2所示的反向电流波形,qM在t≤T1阶段的表达式为
当t=T1时,i(T1)=-I"para" label-module="para">
然后参数T可由τa、T及τ"para" label-module="para">
从以上的讨论可以看出,该模型的参数可以方便地从产品手册中得到:首先由式(8)计算τ"sup--normal" data-sup="2" data-ctrmap=":2,"> [2]