Переключатели на pin-диодах Macom

12 Мар 2019

 

Текст подготовила Антонина Гуряева

Опубликовано в журнале «Вестник Электроники» №4 (64) 2018

 

Скачать статью в PDF

---

Решая задачи реализации опытно-конструкторских разработок, инженеры так или иначе сталкиваются с разнообразием выбора pin-диодов. Дискретные pin-диоды, гибридные интегральные схемы (HMIC), интегральные схемы на основе AlGaAs. Что же выбрать?

---

На первый взгляд кажется, что реализовать ВЧ- или СВЧ-переключатель не такая уж и сложная задача: по необходимым параметрам подобрать интегральную схему переключателя и, если таковой не существует, создать свое кастомное решение переключателя на pin-диодах. Отличным помощником в решении таких задач может послужить портфолио компании Macom. Кремниевые pin-диоды, гибридные интегральные схемы, арсенид-галлиевые (GaAs) pin-диоды и интегральные схемы на основе AlGaAs — все эти компоненты можно найти в номенклатуре Macom.

Дискретные компоненты или же интегральные схемы?

Как правило, проще воспользоваться готовыми решениями на базе интегральных схем, чем проектировать переключатели на основе дискретных компонентов. Однако возможна и другая ситуация, когда интегральных схем на необходимые функциональные требования, такие как вносимые потери, развязка, время переключения и мощность, может и не существовать.

Переключатели на базе гибридных интегральных схем (HMIC)

Технология создания гибридных интегральных схем (рис. 1–2) объединила свойства стекла и кремния для создания ВЧ- и СВЧ-схем с малыми потерями.

Кремний обеспечивает заземление, электрическое соединение с платой и, благодаря своей высокой теплопроводности, обеспечивает эффективный теплоотвод. Стекло же, в свою очередь, обеспечивает электрическую изоляцию, механическую опору, низкое значение тангенса угла диэлектрических потерь (0,002 @10  ГГц).  Подложка представляет собой кремниевые «колонны», встроенные в стеклянную среду. Использование кремниевых монолитных схем, по сравнению со схемами на основе GaAs FET, может обладать большей рассеиваемой мощностью, меньшими потерями и меньшей стоимостью.

Переключатели на AlGaAs-гетероструктуре

Компания Macom разработала pin-диоды на основе гетероструктуры арсенида алюминия-галлия. Они также представляют собой диоды, состоящие из трех областей, но с разницей в том, что алюминий (Al) используется в качестве легирующей примеси p-типа. N-область и i-область составляет арсенид галлия (GaAs). По сравнению с зонной структурой GaAs добавление Al увеличивает ширину запрещенной зоны. Эта разница создает большой барьер для диффузии дырок из i-область обратно в p-области при прямом смещении. Таким образом увеличивается количество свободных носителей заряда в i-области. Это увеличивает количество носителей заряда при обратном смещении, в i-области уменьшается последовательное сопротивление AlGaAs pin-диода.

Заключение

Подход, выбираемый разработчиком для реализации переключателя на pin-диодах, зависит от многих факторов: рабочего диапазона частот, требований по мощности, времени переключения, от максимально допустимых вносимых потерь, параметров развязки и многого другого.

В таблице 1 указаны лишь несколько ключевых компонентов из широкой номенклатуры Macom. На рисунках 3–5 представлены графики частотной зависимости развязки каналов переключателей.

Имея в своем портфолио переключатели на базе гибридных интегральных схем (HMIC), начиная от типа SPST и до SP8T, а также обладая одним из самых широких портфолио дискретных решений (кремниевых (Si), арсенид-галлиевых (GaAs) и AlGaAs пин-диодов), Macom поможет подобрать наилучшее решение.