Hvad er en PIN-diode?

Hvad er en PIN-diode?

Definition af PIN-diode

En PIN-diode er en speciel type diode, der har en undopet intrinsisk halvlederlag af silicium eller germanium mellem de tungt dopede p-type og n-type halvlederlag. I modsætning til standarddioder inkluderer den dette ekstra lag, som dårligt fører elektrisk strøm, men er afgørende for visse elektroniske applikationer. Det er som at have et p-område, fulgt af et intrinsisk område og derefter et N-område, hvilket gør det til en PIN-diode, og navnet kommer herfra.

Symbol for PIN-diode

Konstruktion af en PIN-diode

Som allerede forklaret, har en PIN-diode et intrinsisk undopet lag (med høj resistivitet) placeret mellem et PN-forbindelse, og vi vil nu se nærmere på diodens konstruktion i detaljer.

PIN-dioder konstrueres ved hjælp af enten Mesa- eller Planar-strukturer. I Mesa-strukturen tilføjes forud-doped lager til substratet, hvilket giver kontrol over dopningsniveauet og lagtykkelsen. I Planar-strukturen vokses et epitaktisk lag på substratet, med p+ region dannet ved ionimplantation eller diffusion.

Funktion af PIN-diode

Selvom de fungerer på lignende måde som almindelige dioder, inkluderer PIN-dioder et ekstra intrinsisk lag, der gør dem mindre effektive som rektifikatorer, men fremragende til brug som skruer og dæmpere.

Forhåndsforstyrret funktion af PIN-diode

Ved forhåndsforstyrrelse formindskes depletionregionen ved PIN-diodens p-n-forbindelse, hvilket gør det muligt for strøm at flyde. Denne reduktion tillader, at dioden fungerer som en variabel resistor og opbygger et stort elektrisk felt, der accelererer ladningsbærerne, hvilket forbedrer dens ydeevne i højfrekvensapplikationer.

Baghåndsforstyrret funktion af PIN-diode

Når PIN-dioden er baghåndsforstyret, øges breddeafstand af depletionregionen. Ved en bestemt baghåndsforstyrrelsesvoltage vil hele det intrinsiske lag være ryddet for ladningsbærere. Denne spænding kaldes swept in voltage. Værdien er -2v. Den anvendes til skruedeformål under baghåndsforstyrrelse.

Egenskaber af PIN-diode

Ved lavere niveauer af baghåndsforstyrrelse bliver depletionlaget fuldstændigt udhulet. Kapacitansen af PIN-dioden bliver uafhængig af forstyrrelsens niveau, når depletionlaget er fuldstændigt udhulet. Dette skyldes, at der er meget lidt nettoladning i det intrinsiske lag. RF-signalets lekkage er lavere end hos andre dioder, da kapacitansniveauet typisk er lavere.

Ved forhåndsforstyrrelse opfører dioden sig som en resistor snarere end en ikke-lineær enhed og producerer ingen rektifikation eller forvrængning. Værdien af resistancen afhænger af forstyrrelsesvoltage. PIN-diode anvendes som RF-skruer eller variable resistorer, da de producerer færre forvrængninger end en almindelig diode.

Anvendelser af PIN-diode

• RF-skruer

• Højspændingsrektifikator

• Fotodetektor