毫米波PIN二极管串联电阻测试方法研究

祝玮 胡永军

【摘 要】本文介绍了一种利用矢量网络分析仪测试毫米波PIN二极管串联电阻的测试方法。

【关键词】倒装片PIN；二极管；串联电阻；测试方法

引言

工作至毫米波频段的PIN二极管有两种结构形式：梁式引线结构和倒装片结构，梁式引线结构的PIN二极管其工作频率上限约在8毫米频段，倒装片PIN二极管是一种结构新颖的PIN二极管，它的正负电极均是采用电镀空气桥工艺制作而成，该结构类型的PIN二极管具有结电容低、串联电阻小、开关速度快等特点，其应用频率上限可至3毫米频段，該结构类型的二极管解决了梁式引线结构在使用中容易引起梁断的缺陷，在毫米波控制电路中得到广泛使用。串联电阻是PIN二极管的一个重要参数，它的大小直接影响到控制电路组件电性能指标及二极管自身的实际耗散功率值，进而影响二极管的使用可靠性，因此串联电阻的精确测试，对于设计PIN二极管的设计师来讲是非常有意义的。目前PIN二极管串联电阻的常用的测试方法，是通过阻抗测试仪进行测试，该测试方法测试频率只能到1GHz，在更高的频率下测试其串联电阻值，对于PIN二极管设计师及应用电路设计师都有积极的意义，本文运用矢量网络分析仪，在10GHz频率下，对倒装片PIN二极管的串联电阻测试的方法开展研究和探讨。

1.采取的测试方案原理

PIN二极管两种典型的开关应用方案是：单刀单掷串联开关和单刀单掷并联开关，这两种开关与PIN二极管串联电阻有关的参数分别为：插入损耗值和隔离度值，要得出PIN二极管串联电阻值，应分别测试其插入损耗值和隔离度值。本文选择单刀单掷串联PIN开关应用方案，运用矢量网络分析仪，在10GHz频率下，测试PIN二极管在正向直流偏置下的插入损耗值，依据PIN二极管串联电阻和插入损耗之间的计算公式，来计算出10GHz频率下的串联电阻值。

1.1 单刀单掷串联PIN开关的工作原理

2. 测试电路模块的设计

测试电路模块采用厚度为1.0mm的氧化铝陶瓷介质板，对设计的直流偏置模块及隔直模块利用ADS仿真软件进行了仿真优化计算。

2.1 直流偏置模块和隔直模块的设计及仿真结果

从仿真计算结果中可以看出，在10GHz频率下，设计的直流偏置模块输入输出驻波比为1.010，插损值为-0.0001011dB，设计能满足测试要求。

2.2 直流偏置模块和隔直模块的设计测试结果

3. 倒装片PIN二极管的串联电阻的测试结果

各选取5只南京固体器件研究所研制的WK0013型和WK0014型倒装片PIN二极管，利用本测试方法，在10GHz频率下测试其损耗，通过损耗来计算其串联电阻，具体的测试及计算结果如表4所示。

4. 结论

介绍了一种采取矢量网络分析仪进行毫米波倒装片PIN二极管串联电阻的测试方法，测试结果完全满足二极管的串联电阻的指标要求，通过本测试方法研究，对今后在高频率下测试PIN二极管串联电阻的测试提供了一种解决方法。

参考文献：

[1]Matthew M.Radmanesh.Radio Frequency and Microwave Electronics Illustrated 电子工业出版社，2012.

（作者单位：南京固体器件研究所）