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使用PIN二極管設計：離散HMIC還是AlGaAs？

發布時間：2019-01-22 17:11:12 瀏覽：2099

乍一看，實施固態射頻或微波開關似乎并不是一項艱巨的任務：確定并評估適當的集成電路（IC）開關，如果不存在，請選擇PIN二極管以包含在離散的定制設計中。由于操作頻率高，毫米波RF開關似乎更具挑戰性。

當一個人調查可用于此任務的產品時，他們的多樣性可能是壓倒性的。硅分立PIN二極管？MACOM的硅異質微波集成電路（HMIC TM）PIN二極管集成電路？砷化鎵（GaAs）離散PIN二極管？鋁鎵砷（AlGaAs）IC？對于復合問題，有幾種可行的電路拓撲結構，例如僅串聯二極管，串聯并聯二極管，僅限并聯二極管等。設計師如何確定如何進行？

分流PIN二極管SPDT

高隔離通用PIN SPDT

macom product.png 離散設計與集成電路

與設計分立開關電路相比，將集成電路開關實現到系統中通常更容易。IC開關設計人員是選擇最佳二極管特性和開關拓撲以滿足開關所需性能規格的專家。IC開關用戶只需選擇最好的IC，然后設計適當的控制信號偏置解耦網絡。一些產品，包括MACOM的IC開關，甚至包括偏置去耦網絡。

離散二極管開關設計可以針對IC開關可能不存在的特殊性能要求進行優化，例如插入損耗，隔離，功率處理和開關時間。

HMIC TM開關過程

MACOM的HMIC技術將玻璃和硅加入到單一的整體結構中。HMIC工藝使用自動批量工藝制造和測試技術，以生產二極管結構，電阻和反應集總元件，所有這些元件都可以用于高性能微波集成電路的小尺寸和低損耗。應用于晶圓級，這旨在顯著降低器件的尺寸，成本和性能限制，同時還顯著提高傳統二極管，有源，無源，混合和芯片和線微波電路的可重復性。

由于HMIC晶片工藝的特性，HMIC開關設計中的所有PIN二極管必須具有相同的I層厚度。HMIC開關只能包括硅PIN二極管，其工作頻率上限約為30 GHz。

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AlGaAs開關工藝

MACOM專有的AlGaAs技術具有顯著優勢，包括毫米波段的超寬帶寬能力，低插入損耗，低偏置電流消耗，緊湊的芯片尺寸，BCB劃痕保護以及集成偏置網絡的可用性。

在MACOM專有的AlGaAs PIN二極管技術中，二極管的陽極層摻雜有精心控制的鋁濃度。這可以在P和I層的界面處產生更大的帶隙，最終可以產生比其他相同的GaAs PIN二極管結構具有更低串聯電阻的PIN二極管（參見：使用二極管設計：為什么選擇AlGaAs？）。預期的結果是在毫米波頻率達到和高于100GHz時的性能得到改善。

做出最好的決定

設計人員選擇遵循實施PIN二極管開關功能的方法受許多因素的影響：工作頻率和帶寬，功率處理要求，開關時間要求，最大可接受插入損耗，最小所需隔離，尤其是電路設計師對開關設計的知識和經驗水平。MACOM提供HMIC集成電路開關，從單刀雙擲到單刀四擲，AlGaAs集成開關，從單刀單擲到單刀八擲，以及業界最廣泛的分立硅，GaAs和AlGaAs PIN二極管。

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