Bei der PIN-Diode im Vorwärts-Betrieb hängt die stationäre Ladungsträgerkonzentration im intrisischen Gebiet vom Biasing-Strom ab. Folglich kann der Widerstand für ein hochfrequentes Signal in gewissen Grenzen über den Gleichstrom eingestellt werden. So weit, so gut. Weshalb aber werden PIN-Dioden als HF-Schalter eingesetzt? Wofür benötige ich das I-Gebiet? Wieso kann ich nicht einfach eine normale Diode nutzen, verschaltet wie in der Skizze zu sehen ist? Meine Überlegungen dazu: In grober Näherung kann ich die Diode im Vorwärtsbetrieb durch eine konstante Spannungsquelle modellieren. Kleinsignalmäßig habe ich dann eine perfekte Leitung und insgesamt einen Hochpass durch die äußere Beschaltung. Bei der PIN-Diode hätte ich aber einen endlichen Leitwert, der für große Werte auch noch ein stromfressendes Biasing benötigt. Und sperren tuen beide Dioden-Typen beim Reverse-Biasing. Die Schaltgeschwindigkeit von PIN-Dioden ist bekanntermaßen sehr beschränkt. Außerdem ist der R_ON-Widerstand naturgemäß höher als bei einer normalen Diode. Das schreit doch förmlich dazu, eine normale Diode zu benutzen. Wo liegt mein Denkfehler? Viele Grüße Max
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Normale Dioden produzieren selbst im durchgeschalteten Zustand Intermodulationen, weil sie immer noch eine mehr oder weniger gekrümmte Kennlinie durchlaufen. An ihnen fallen die 0,7V DC ab, welches der HF überlagert ist. Pin Dioden sind in dieser Hinsicht um einiges besser. Ralph Berres
Max schrieb: > Die Schaltgeschwindigkeit von PIN-Dioden ist bekanntermaßen sehr > beschränkt. Außerdem ist der R_ON-Widerstand naturgemäß höher als bei > einer normalen Diode. Das schreit doch förmlich dazu, eine normale Diode > zu benutzen. Das wird ja auch gemacht. Natürlich kann man eine "normale" Diode nehmen,so lange man sicherstellen kann, dass Diode mit genügend Strom durchgeschaltet ist und die Amplituden der geschalteten HF-Signale sich streng auf dem linearen Kennlinienteil befinden. Insbesondere bei größeren Signalamplituden ist das manchmal schwer möglich - da zeigt sich der Vorteil der PIN Diode, deren Ladungsträger Rekombinationszeit so lange ist, dass sie für HF bei ausreichendem Querstrom quasi nur wie ein ohmscher Widerstand wirkt. Ein weiterer Vorteil ist die Einstellbarkeit dieses Widerstandes über den Querstrom der PIN-Diode. Dadurch ist nicht nur ein Schalten möglich, sondern auch ein kontinuierlicher HF-Widerstand, wie er für einstellbare Dämpfungsglieder notwendig ist. Etwas praktischer Hintergrund: http://www.robkalmeijer.nl/techniek/electronica/radiotechniek/hambladen/radcom/1995/07/page67/index.html http://www.qsl.net/yo4hfu/Files/IMD/Diodes_IMD_VHFComm.pdf Grüße
Ralph Berres schrieb: > Normale Dioden produzieren selbst im durchgeschalteten Zustand > Intermodulationen, weil sie immer noch eine mehr oder weniger gekrümmte > Kennlinie durchlaufen. An ihnen fallen die 0,7V DC ab, welches der HF > überlagert ist. Die Geschichte mit den 0,7V trifft bei einer nicht vorgespannten Diode zu. HF-Schaltdioden werden in der Regel so vorgespannt, dass das zu schaltende HF-Signal nicht in den Bereich der Knickspannung kommt und sich immer innerhalb des linearen Kennlinienteils befindet. Natürlich sind PIN Dioden oder spezielle HF-Bandschalterdioden besser geeignet, sie sind insbesondere auch beim Schalten von größeren HF-Leistungen vorteilhaft. Die Sperrschichtkapazität und der HF-Flusswiderstand von PIN-Dioden ist im Gegensatz zu normalen Siliziumdioden nur wenig von der angelegten Signal-Amplitude abhängig und sie erzeugen daher weniger nichtlineare Verzerrungen. Kurios: Hochvolt Gleichrichterdioden wie die 1N4007 haben eine lange Ladungsträger-Lebensdauer und verhalten sich wie eine PIN Diode. Etwas Lesestoff: "RF/Microwave Solid State Switches" part 1 http://www.skyworksinc.com/downloads/press_room/published_articles/MPD_052009.pdf part 2 http://www.skyworksinc.com/downloads/press_room/published_articles/MPD_062009.pdf Agilent: "Understanding Microwave Solid State Switching." http://cp.literature.agilent.com/litweb/pdf/5989-7618EN.pdf Grüße
Vielen Dank für die Erklärungen und die gute Bettlektüre! Wieder bin ich ein bisschen schlauer geworden. Auch das Video ist nett, schön sowas mal in echt zu sehen.
Heinz Wäscher schrieb: > kommt und > sich immer innerhalb des linearen Kennlinienteils befindet. Es gibt kein wirklich linearen Bereich bei Halbleiter Ralph Berres
Ralph Berres schrieb: > Es gibt kein wirklich linearen Bereich bei Halbleiter Klar, den gibt es auch nicht wirklich bei einem Relais, wenn man auf Erbsenzählerei steht. Wir können auch diskutieren, wieviele Engel auf eine Nadelspitze passen. Jeder weiß wie es gemeint ist. Gruß
Heinz Wäscher schrieb: > Klar, den gibt es auch nicht wirklich bei einem Relais, wenn man auf > Erbsenzählerei steht. Wir können auch diskutieren, wieviele Engel auf > eine Nadelspitze passen. > > Jeder weiß wie es gemeint ist. Es gab mal in den UKW-Berichten ein Artikel ( ich meine der von mir hoch geschätzte Jochen Jirmann hat das mal geschrieben ) wo den Intermodulationen im Empfänger unter anderem eines Icom Transceivers auf den Grund gegangen wurden. Da waren genau solche Schaltdioden in der Bandfilterbank am Empfängereingang der Grund. Das auswechseln der Dioden gegen Reedrelais hatte dem Spuck ein Ende bereitet. Zugegeben hier reden wir von intermodulationsfreien Dynamikbereich von 100db, die vom Hersteller anvisiert wurden. Soviel zur Erbsenzählerei. Ich gebe dir aber in sofern recht, das es auch sehr stark auf die Anforderungen ankommt. Im Senderteil kann man sich Schaltdioden schon eher erlauben. Im Küchenradio sind sie wohl auch unproblematisch. Ralph Berres
Ralph Berres schrieb: > Es gab mal in den UKW-Berichten ein Artikel ( ich meine der von mir hoch > geschätzte Jochen Jirmann hat das mal geschrieben ) wo den > Intermodulationen im Empfänger unter anderem eines Icom Transceivers auf > den Grund gegangen wurden. Genau auf diesen Artikel habe ich weiter oben verlinkt. Grüße
Heinz Wäscher schrieb: > Genau auf diesen Artikel habe ich weiter oben verlinkt. Dann sind wir uns ja einig. Grüße Ralph Berres
Jochen Jirmann "Intermodulation Properties of switching Diodes" http://www.qsl.net/yo4hfu/Files/IMD/Diodes_IMD_VHFComm.pdf
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