ATTENUATORI CON DIODI

PIN

p+ n+i () a)

b)x

c)x

d)x

aw

ND-NA

Ex

x

GEOMETRIA

substrato n+

regione n

regione pCC

LS

CFregione i

CASE

Ls Rs

CJ

RJ

CD

CF Cl

Rl

CC

MODELLO

Rs Cj

Se si considera ad esempio la frequenza di 1 GHz con C = CJ = 0.2 pF si ha X ≈ 800 . Questa impedenza è maggiore dell'impedenza delle comuni linee di trasmissione (50 ) per cui in queste condizioni il PIN si comporta come un circuito aperto

POLARIZZAZIONE INVERSA SPINTA

Rs Rl

p i n

conc

entra

zion

e de

i por

tato

ri

pp

np

nn

pn

p = n

0 w x

0.1 1.0 10 100 1

10

100

Corrente diretta I (mA)

Rl()

POLARIZZAZIONE DIRETTA

RI I = 50 mV

I = 10 mA -> RI = 5 ΩI = 1 mA -> RI = 50 ΩI = 0.1 mA -> RI = 500 Ω

ATTENUATORI VARIABILI

PI PO A

PR

ATTENUATORE A SINGOLO DIODO

ATTENUATORE A TRE DIODI

ATTENUATORE CON AD a 90°

AD 3 dB input

output

1

2

4

3

z0

z0

1D11D43D432 j21

21

2jj

2j

21

2j aaabbaab

021

21

21j

21

2j

21

11D43D431

aabbaab

MOLTIPLICATORI CON VARACTOR O

SRD

tcosdx)x()x(Ex

tcosdx)x(E)x(V x

Varactor

dVdQ)V(CJ

ND(x) = axb

bi

J

VV

CVC

1

)( 0

= 1/(b+2),

7.0

5.0

4.0

3.0

2.0

1.0

0.0

1.4

1.0

0.8

0.6

0.4

0.2

0.0-90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 +10

polarizzazione (V)

resistenza serie

capacità di giunzione

CJ [pF] RS []

profilo di drogaggio

capacità ditransizione

Q(t)

Q0

2 RL

2Q1sent

Q1

Q2

VB V

Q

QB

Vbi

Qbi

2Q1

Q0

Schema circuitale di un duplicatore di frequenza con varactor

tsenQ2Q)t(Q 10

2bibi

2bi2

Bbi

Bbibi )t(QQAV)t(QQ

QQVV

V)t(V

t2cosAQ2 21 V(t) = uscita a frequenza doppia

Step Recovery Diode

I diodi step recovery sono diodi di tipo p-i-n, dove la regione intrinseca è realizzata in modo da avere un tempo di vita media delle cariche prima della ricombinazione il più lungo possibile.

Polarizzazione diretta

Polarizzazione inversa

Diodi Step RecoveryQuando il diodo è polarizzato in diretta elettroni e lacune entrano nella regione intrinseca (accumulo) si ha quindi una corrente diretta nel diodo.Quando si inverte la tensione esterna, si inverte anche la corrente. La regione intrinseca inizia a svuotarsi (svuotamento) ma, per la presenza delle cariche accumulate, la tensione ai capi del diodo inizialmente rimane al valore che aveva in diretta.Quando tutte le cariche presenti nella regione intrinseca sono state eliminate la tensione ai capi del diodo si inverte bruscamente e il diodo si ritrova in polarizzazione inversa (transizione ed inversione).Poiché la velocità di commutazione è piuttosto alta, il diodo è in grado di generare un fronte di tensione piuttosto ripido, ovvero un segnale con una elevata occupazione di banda.•

RS=50

RL=50

VS

VOUT

t=0 t=t1

Tt

t

t

t

VD(t)

VS(t)Vs

VD

Tempi di transizioneIl tempo di transizione, ovvero il tempo necessario all’inversione della tensione ai capi del diodo, è legato alla banda di frequenza del diodo.Considerando solo il diodo, limitazioni alla velocità di risposta sono legate agli elementi parassiti del diodo, ovvero alla capacità di giunzione e alla resistenza del semiconduttore.Pertanto, rappresentando il diodo mediante una capacità e una resistenza, la costante di tempo introdotta è data da=RC < 1 psE il diodo può essere usato per frequenze minori di

RCf

21

21

Al diodo rimangono associate frequenze di cut-off dell’ordine di 300 - 350 GHz.