Co je dioda PIN?

Co je dioda PIN?

Definice diody PIN

Dioda PIN je specifický typ diody, která má nezdušenou intrinsickou vrstvu polovodiče jako křemík nebo germanium mezi silně zdušenými vrstvami p-typu a n-typu. Na rozdíl od běžných diod obsahuje tuto dodatečnou vrstvu, která špatně vede elektrický proud, ale je nezbytná pro určité elektronické aplikace. Je to jako by měla p oblast, následovanou intrinsickou oblastí a poté N oblast, což z ní činí diodu PIN, odkazuje se tedy na stejné označení.

Symbol diody PIN

Konstrukce diody PIN

Jak již bylo vysvětleno, dioda PIN má intrinsickou nezdušenou vrstvu (s vysokou odporovou hodnotou) umístěnou mezi PN spojem. Podíváme se nyní podrobněji na konstrukci diody.

Diody PIN jsou konstruovány buď s využitím struktury Mesa nebo Planar. V struktuře Mesa jsou přidány predopované vrstvy na substrát, což umožňuje kontrolu nad stupněm zdušení a tloušťkou vrstev. Struktura Planar zahrnuje růst epitaxiální vrstvy na substrátu, s p+ oblastí vytvořenou implantací iontů nebo difuzí.

Princip fungování diody PIN

I když se jejich fungování podobá běžným diodám, diody PIN mají dodatečnou intrinsickou vrstvu, která je méně efektivní jako odporové prvky, ale jsou vynikající pro použití jako spínací prvky a atenuátory.

Funkce diody PIN v předpolárování

V předpolárování se region vyčerpání u diody PIN snižuje, což umožňuje průtok proudu. Toto snížení umožňuje, aby dioda fungovala jako proměnný odpor a vyvinula vysoké elektrické pole, které urychluje nosiče náboje a zlepšuje její výkon v aplikacích s vysokou frekvencí.

Funkce diody PIN v záporném polárování

Když je dioda PIN v záporném polárování, zvětší se šířka regionu vyčerpání. Při určitém záporném napětí celá intrinsická vrstva bude zbavena nosičů náboje. Toto napětí se nazývá "swept in voltage". Jeho hodnota je -2V. Používá se pro spínací účely v záporném polárování.

Charakteristiky diody PIN

Při nižším stupni záporného polárování se region vyčerpání plně vyčerpá. Kapacitance diody PIN stane nezávislá na úrovni polárování, jakmile se region vyčerpá. To je proto, že v intrinsické vrstvě je velmi malý netto náboj. Únik RF signálu je nižší než u jiných diod, protože úroveň kapacitance je obvykle nižší.

V předpolárování se dioda chová více jako odpor než jako nelineární prvek a neprodukuje žádnou rektifikaci nebo zkreslení. Hodnota odporu závisí na polárovacím napětí. Dioda PIN se používá jako RF spínač nebo proměnný odpor, protože produkuje méně zkreslení než běžná dioda.

Aplikace diody PIN

• RF spínač

• Vysokonapěťový rectifikátor

• Fotodetektor