Què és un díode PIN?

Què és un díode PIN?

Definició de díode PIN

Un díode PIN és un tipus específic de díode que té una capa intrínseca de semiconductors no dopats de silici o germani entre les capes de semiconductors p-type i n-type altament dopades. A diferència dels díodes estàndards, inclou aquesta capa addicional, la qual condueix malament la corrent elèctrica, però és essencial per a certes aplicacions electròniques. És com tenir una regió p, seguida per una regió intrínseca i després una regió N, fent-ne així un díode PIN i d'on deriva el seu nom.

Símbol del díode PIN

Construcció d'un díode PIN

Com s'ha explicat, un díode PIN té una capa intrínseca no dopada (amb alta resistivitat) enmig d'una junta PN, ara veurem detalladament la construcció del díode.

Els díodes PIN es construeixen utilitzant estructures Mesa o Planar. En l'estructura Mesa, s'afegeixen capes pre-dopades al suport, permetent controlar el nivell de dopatge i l'espessor de les capes. L'estructura Planar implica fer créixer una capa epitaxial sobre el suport, amb la regió p+ formada per implantació d'ions o difusió.

Funcionament del díode PIN

Encara que en operació és similar als díodes normals, els díodes PIN inclouen una capa intrínseca addicional que els fa menys efectius com a rectificadors, però excel·lents per a usos com a interruptors i atenuadors.

Operació amb polarització directa del díode PIN

Amb polarització directa, la regió de depleció a la junta PN del díode PIN disminueix, permetent el flux de corrent. Aquesta reducció permet que el díode actui com a resistor variable i desenvolupi un fort camp elèctric que accelera els portadors de càrrega, millorant el seu rendiment en aplicacions d'alta freqüència.

Operació amb polarització inversa del díode PIN

Quan el díode PIN està en polarització inversa, l'amplada de la regió de depleció augmenta. A una determinada tensió de polarització inversa, tota la capa intrínseca estarà lliure de portadors de càrrega. Aquesta tensió s'anomena tensió de barreja. El valor és -2V. Es fa servir per a propòsits de commutació mentre està en polarització inversa.

Característiques del díode PIN

A un nivell baix de polarització inversa, la regió de depleció es converteix completament en depleció. La capacitància del díode PIN es torna independent del nivell de polarització una vegada la regió de depleció està completament depleciada. Això és degut a que hi ha molt poca càrrega neta a la capa intrínseca. La filtració de la senyal RF és menor que en altres díodes perquè el nivell de capacitància és típicament més baix.

Amb polarització directa, el díode es comporta més com un resistor que com un dispositiu no lineal i no produeix rectificació ni distorsió. El valor de la resistència depèn de la tensió de polarització. El díode PIN s'utilitza com a interruptor RF o resistor variable, ja que produeix menys distorsions que un díode normal.

Aplicacions del díode PIN

• Interruptor RF

• Rectificador d'alta tensió

• Fotodetector