솔리드 스테이트 스위치 | 키사이트 Keysight
Publication Number: 5989-5189KOKR
Publication Date: 2017.12.01
Language: 한국어
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솔리드 스테이트 스위치 | 키사이트 Keysight

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어플리케이션에 적합한 스위치 기술 선택

RF 및 마이크로파 스위치는 계측기와 DUT(Devices Under Test)간 신호 라우팅을 위해 마이크로파 시스템에서 폭 넓게 사용되고 있습니다. 스위치를 스위치 매트릭스 시스템에 통합하면 여러 계측기에서 단일 또는 다중 DUT로 신호를 라우팅할 수 있습니다. 그러면 동일한 셋업으로 여러 테스트를 수행할 수 있기 때문에 잦은 연결 및 분리 절차가 필요 없게 됩니다. 따라서 전체 테스트 프로세스를 자동화하여 대량 생산 환경에서 처리 능력을 높일 수 있습니다.

개요

RF 성능, 신뢰성, 스위칭 시간, 전력 소모 등의 관점에서 적합한 스위치 기술을 선택하여 시스템을 셋업 하거나 보완하려면 시간과 자원을 투자해야 합니다. 이 어플리케이션 노트는 다양한 스위치 기술에 관한 핵심 지식을 보강해줄 뿐만 아니라, 여러 기술들을 비교하여 키사이트테크놀로지스가 현재 공급하고 있는 제품 선택 요령도 제공합니다. 또한 현재 사용되고 있는 두 가지 주요 스위치 기술 즉, 솔리드 스테이트와 EM(Electro-Mechanical)을 설명합니다. 이 어플리케이션 노트는 스위치의 일반적인 성능 중 일부분에 대한 상세 설명과 함께 주로 동작 이론에 초첨을 두었습니다.

스위치 유형

스위치를 선택하기 전에 먼저 스위치 간 기본적인 차이점을 이해하는 것이 중요합니다.  접속 RF 및 마이크로파 스위치 모듈에는 크게 두 가지 유형이 있습니다.

a) EM 스위치 : 이 스위치는 스위칭 메커니즘으로 기계식 접촉에 의존합니다.

b)  솔리드 스테이트 스위치 : 솔리드 스테이트 스위치에는 FET(Field-Effect Transistor)와 PIN 다이오드 이렇게 크게 두 가지 유형이 있습니다. FET 스위치는 드레인에서 FET 소스로 전류가 흐를 수 있는 채널을 만듭니다(공핍층). PIN 다이오드는 고도로 도핑된 양(P) 전하 물질과 음(N) 전하 물질 사이에 고저항 고유(I) 층이 끼어있는 상태로 되어 있습니다.

솔리드 스테이트 스위치 개요

FET 및 PIN 다이오드는 스위칭 어플리케이션용으로 오랜 기간 사용되어 왔습니다. 그 특성에 관한 간략한 개요만으로도 스위치 동작 방식을 이해하는 데 도움이 될 것입니다.

FET를 스위칭용으로 사용

FET 스위치는 드레인-소스 저항(RDS)을 제어하는 것이 수월하므로 매우 안정적이고 반복적입니다. FET 아이솔레이션은 드레인-소스 캐패시턴스(CDS) 효과 때문에 보다 높은 주파수에서는 성능이 저하됩니다.

PIN 다이오드를 스위칭용으로 사용

PIN 다이오드가 순방향 바이어스되면 P 영역의 양전하와 N 영역의 음전하가 고유층으로 주입되어 전도성은 높아지고 저항은 낮아집니다. 

역방향 또는 제로 바이어싱의 경우, 고유층은 전하가 고갈되고 PIN 다이오드는 매우 높은 저항(RP)을 나타냅니다. CT는 PIN 다이오드의 총 캐패시턴스로서 다이오드 접합 캐패시턴스(CJ0)와 기생 캐패시턴스(CP)의합입니다. 캐패시턴스는 아이솔레이션 롤오프(Roll-off)나 삽입 손실 증가의 형태로 고주파수에서 스위치 성능을 제한합니다. 따라서 낮은 캐패시턴스다이오드는 고주파수에서 성능을 향상시키는 데 유용할 수 있습니다.

PIN 다이오드는 RF 및 마이크로파 주파수에서 거의 순수한 저항기로서의 속성을 지니며 이는 PIN 다이오드의 가장 중요한 특성입니다. 저항 값은 그 안을 통해 흐르는 전류의 양에 따라 10kΩ에서 1Ω 미만까지 달라집니다. 다음은 PIN 다이오드의 두 가지 핵심 특성입니다.

- PIN 다이오드의 최저 동작 주파수는 수식 2로 구할 수 있습니다. PIN 다이오드는 이 주파수 밑에서 작동할 경우 PN 다이오드처럼 작동합니다. RF 신호는 이 다이오드를 통해 정류됩니다. 

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