毫米波PIN二極管串聯(lián)電阻測試方法研究

祝瑋 胡永軍

【摘 要】本文介紹了一種利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測試毫米波PIN二極管串聯(lián)電阻的測試方法。

【關(guān)鍵詞】倒裝片PIN；二極管；串聯(lián)電阻；測試方法

引言

工作至毫米波頻段的PIN二極管有兩種結(jié)構(gòu)形式：梁式引線結(jié)構(gòu)和倒裝片結(jié)構(gòu)，梁式引線結(jié)構(gòu)的PIN二極管其工作頻率上限約在8毫米頻段，倒裝片PIN二極管是一種結(jié)構(gòu)新穎的PIN二極管，它的正負(fù)電極均是采用電鍍空氣橋工藝制作而成，該結(jié)構(gòu)類型的PIN二極管具有結(jié)電容低、串聯(lián)電阻小、開關(guān)速度快等特點，其應(yīng)用頻率上限可至3毫米頻段，該結(jié)構(gòu)類型的二極管解決了梁式引線結(jié)構(gòu)在使用中容易引起梁斷的缺陷，在毫米波控制電路中得到廣泛使用。串聯(lián)電阻是PIN二極管的一個重要參數(shù)，它的大小直接影響到控制電路組件電性能指標(biāo)及二極管自身的實際耗散功率值，進(jìn)而影響二極管的使用可靠性，因此串聯(lián)電阻的精確測試，對于設(shè)計PIN二極管的設(shè)計師來講是非常有意義的。目前PIN二極管串聯(lián)電阻的常用的測試方法，是通過阻抗測試儀進(jìn)行測試，該測試方法測試頻率只能到1GHz，在更高的頻率下測試其串聯(lián)電阻值，對于PIN二極管設(shè)計師及應(yīng)用電路設(shè)計師都有積極的意義，本文運用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，在10GHz頻率下，對倒裝片PIN二極管的串聯(lián)電阻測試的方法開展研究和探討。

1.采取的測試方案原理

PIN二極管兩種典型的開關(guān)應(yīng)用方案是：單刀單擲串聯(lián)開關(guān)和單刀單擲并聯(lián)開關(guān)，這兩種開關(guān)與PIN二極管串聯(lián)電阻有關(guān)的參數(shù)分別為：插入損耗值和隔離度值，要得出PIN二極管串聯(lián)電阻值，應(yīng)分別測試其插入損耗值和隔離度值。本文選擇單刀單擲串聯(lián)PIN開關(guān)應(yīng)用方案，運用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，在10GHz頻率下，測試PIN二極管在正向直流偏置下的插入損耗值，依據(jù)PIN二極管串聯(lián)電阻和插入損耗之間的計算公式，來計算出10GHz頻率下的串聯(lián)電阻值。

1.1 單刀單擲串聯(lián)PIN開關(guān)的工作原理

2. 測試電路模塊的設(shè)計

測試電路模塊采用厚度為1.0mm的氧化鋁陶瓷介質(zhì)板，對設(shè)計的直流偏置模塊及隔直模塊利用ADS仿真軟件進(jìn)行了仿真優(yōu)化計算。

2.1 直流偏置模塊和隔直模塊的設(shè)計及仿真結(jié)果

從仿真計算結(jié)果中可以看出，在10GHz頻率下，設(shè)計的直流偏置模塊輸入輸出駐波比為1.010，插損值為-0.0001011dB，設(shè)計能滿足測試要求。

2.2 直流偏置模塊和隔直模塊的設(shè)計測試結(jié)果

3. 倒裝片PIN二極管的串聯(lián)電阻的測試結(jié)果

各選取5只南京固體器件研究所研制的WK0013型和WK0014型倒裝片PIN二極管，利用本測試方法，在10GHz頻率下測試其損耗，通過損耗來計算其串聯(lián)電阻，具體的測試及計算結(jié)果如表4所示。

4. 結(jié)論

介紹了一種采取矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行毫米波倒裝片PIN二極管串聯(lián)電阻的測試方法，測試結(jié)果完全滿足二極管的串聯(lián)電阻的指標(biāo)要求，通過本測試方法研究，對今后在高頻率下測試PIN二極管串聯(lián)電阻的測試提供了一種解決方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]Matthew M.Radmanesh.Radio Frequency and Microwave Electronics Illustrated 電子工業(yè)出版社，2012.

（作者單位：南京固體器件研究所）