PIN蛋白

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?rr由式(7)给出，I?rr为反向恢复电流峰值.

图2 反向恢复电流波形

一般情况下，t?rr、I?rr及测试条件di/dt、I?FM均在器件的产品手册上列出.根据式(6)及测试条件，τ?rr可由下式获得

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?rr=-qM(T1)/T，代入上式得式(10)，τa可由此式解出

然后参数T可由τa、T及τ?rr的关系式(7)算出.

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?rr，再从式(10)解得τa，最后由式(7)决定参数T。