5、開關二極管

開關二極管是半導體二極管的一種，是為在電路上進行“開”、“關”而特殊設計制造的一類二極管。它由導通變為截止或由截止變為導通所需的時間比一般二極管短，常見的有2AK、2DK等系列，主要用于電子計算機、脈沖和開關電路中。

開關二極管工作原理

半導體二極管導通時相當于開關閉合（電路接通），截止時相當于開關打開（電路切斷），所以二極管可作開關用，常用型號為1N4148。由于半導體二極管具有單向導電的特性，在正偏壓下PN結導通，在導通狀態下的電阻很小，約為幾十至幾百歐；在反向偏壓下，則呈截止狀態，其電阻很大，一般硅二極管在10ΜΩ以上，鍺管也有幾十千歐至幾百千歐。利用這一特性，二極管將在電路中起到控制電流接通或關斷的作用，成為一個理想的電子開關。

以上的描述，其實適用于任何一支普通的二極管，或者說是二極管本身的原理。但針對于開關二極管，最重要的特點是高頻條件下的表現。

高頻條件下，二極管的勢壘電容表現出來極低的阻抗，并且與二極管并聯。當這個勢壘電容本身容值達到一定程度時，就會嚴重影響二極管的開關性能。極端條件下會把二極管短路，高頻電流不再通過二極管，而是直接繞路勢壘電容通過，二極管就失效了。而開關二極管的勢壘電容一般極小，這就相當于堵住了勢壘電容這條路，達到了在高頻條件下還可以保持好的單向導電性的效果。

6、PIN型二極管（PINDiode）

普通的二極管由PN結組成。在P和N半導體材料之間加入一薄層低摻雜的本征（Intrinsic）半導體層，組成的這種P-I-N結構的二極管就是PIN二極管。正因為有本征（Intrinsic）層的存在，PIN二極管應用很廣泛，從低頻到高頻的應用都有，主要用在RF領域，用作RF開關和RF保護電路，也有用作光電二極管（PhotoDiode）。PIN二極管包括PIN光電二極管和PIN開關二極管。

PIN二極管在不同偏置下的工作狀態

1）正偏下：PIN二極管加正向電壓時，P區和N區的多子會注入到I區，并在I區復合。當注入載流子和復合載流子相等時，電流I達到平衡狀態。而本征層由于積累了大量的載流子而電阻變低，所以當PIN二極管正向偏置時，呈低阻特性。正向偏壓越大，注入I層的電流就越大，I層載流子越多，使得其電阻越小。下圖是正偏下的等效電路圖，可以看出其等效為一個很小的電阻，阻值在0.1Ω和10Ω之間。

正向偏壓下PIN二極管的等效電路圖

2）零偏下：當PIN二極管兩端不加電壓時，由于實際的I層含有少量的P型雜質，所以在IN交界面處，I區的空穴向N區擴散，N區的電子向I區擴散，然后形成空間電荷區。由于I區雜質濃度相比N區很低，多以耗盡區幾乎全部在I區內。在PI交界面，由于存在濃度差（P區空穴濃度遠遠大于I區），也會發生擴散運動，但是其影響相對于IN交界面小的多，可以忽略不計。所以當零偏時，I區由于存在耗盡區而使得PIN二極管呈現高阻狀態。

3）反偏下：反偏情況跟零偏時很類似，所不同的是內建電場會得到加強，其效果是使IN結的空間電荷區變寬，且主要是向I區擴展。此時的PIN二極管可以等效為電阻加電容，其電阻是剩下的本征區電阻，而電容是耗盡區的勢壘電容。下圖是反偏下PIN二極管的等效電路圖，可以看出電阻范圍在1Ω到100Ω之間，電容范圍在0.1pF到10pF之間。當反向偏壓過大，使得耗盡區充滿整個I區，此時會發生I區穿通，此時PIN管不能正常工作了。

反向偏壓下PIN二極管的等效電路圖