使用PIN二極管設(shè)計(jì)：離散HMIC還是AlGaAs？
發(fā)布時(shí)間：2019-01-22 17:11:12 瀏覽：2021
乍一看，實(shí)施固態(tài)射頻或微波開關(guān)似乎并不是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)：確定并評(píng)估適當(dāng)?shù)募呻娐罚↖C）開關(guān)，如果不存在，請(qǐng)選擇PIN二極管以包含在離散的定制設(shè)計(jì)中。由于操作頻率高，毫米波RF開關(guān)似乎更具挑戰(zhàn)性。
當(dāng)一個(gè)人調(diào)查可用于此任務(wù)的產(chǎn)品時(shí)，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(zhì)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(duì)于復(fù)合問題，有幾種可行的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，例如僅串聯(lián)二極管，串聯(lián)并聯(lián)二極管，僅限并聯(lián)二極管等。設(shè)計(jì)師如何確定如何進(jìn)行？
離散設(shè)計(jì)與集成電路
與設(shè)計(jì)分立開關(guān)電路相比，將集成電路開關(guān)實(shí)現(xiàn)到系統(tǒng)中通常更容易。IC開關(guān)設(shè)計(jì)人員是選擇最佳二極管特性和開關(guān)拓?fù)湟詽M足開關(guān)所需性能規(guī)格的專家。IC開關(guān)用戶只需選擇最好的IC，然后設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)目刂菩盘?hào)偏置解耦網(wǎng)絡(luò)。一些產(chǎn)品，包括MACOM的IC開關(guān)，甚至包括偏置去耦網(wǎng)絡(luò)。
離散二極管開關(guān)設(shè)計(jì)可以針對(duì)IC開關(guān)可能不存在的特殊性能要求進(jìn)行優(yōu)化，例如插入損耗，隔離，功率處理和開關(guān)時(shí)間。
HMIC TM開關(guān)過程
MACOM的HMIC技術(shù)將玻璃和硅加入到單一的整體結(jié)構(gòu)中。HMIC工藝使用自動(dòng)批量工藝制造和測(cè)試技術(shù)，以生產(chǎn)二極管結(jié)構(gòu)，電阻和反應(yīng)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(yīng)用于晶圓級(jí)，這旨在顯著降低器件的尺寸，成本和性能限制，同時(shí)還顯著提高傳統(tǒng)二極管，有源，無源，混合和芯片和線微波電路的可重復(fù)性。
由于HMIC晶片工藝的特性，HMIC開關(guān)設(shè)計(jì)中的所有PIN二極管必須具有相同的I層厚度。HMIC開關(guān)只能包括硅PIN二極管，其工作頻率上限約為30 GHz。
AlGaAs開關(guān)工藝
MACOM專有的AlGaAs技術(shù)具有顯著優(yōu)勢(shì)，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(hù)以及集成偏置網(wǎng)絡(luò)的可用性。
在MACOM專有的AlGaAs PIN二極管技術(shù)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(chǎn)生更大的帶隙，最終可以產(chǎn)生比其他相同的GaAs PIN二極管結(jié)構(gòu)具有更低串聯(lián)電阻的PIN二極管（參見：使用二極管設(shè)計(jì)：為什么選擇AlGaAs？） 。預(yù)期的結(jié)果是在毫米波頻率達(dá)到和高于100GHz時(shí)的性能得到改善。
做出最好的決定
設(shè)計(jì)人員選擇遵循實(shí)施PIN二極管開關(guān)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(guān)時(shí)間要求，最大可接受插入損耗，最小所需隔離，尤其是電路設(shè)計(jì)師對(duì)開關(guān)設(shè)計(jì)的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)水平。MACOM提供HMIC集成電路開關(guān)，從單刀雙擲到單刀四擲，AlGaAs集成開關(guān)，從單刀單擲到單刀八擲，以及業(yè)界最廣泛的分立硅，GaAs和AlGaAs PIN二極管。
