¿Qué es un diodo PIN?

¿Qué es un diodo PIN?

Definición de diodo PIN

Un diodo PIN es un tipo específico de diodo que tiene una capa intrínseca no dopada de silicio o germanio entre las capas de semiconductores altamente dopados de tipo p y n. A diferencia de los diodos estándar, incluye esta capa adicional, que conduce mal la corriente eléctrica pero es esencial para ciertas aplicaciones electrónicas. Es como tener una región p, seguida por una región intrínseca y luego una región N, lo que lo convierte en un diodo PIN y de ahí deriva su nombre.

Símbolo del diodo PIN

Construcción de un diodo PIN

Como ya se ha explicado, un diodo PIN tiene una capa intrínseca no dopada (con alta resistividad) entre una unión PN, ahora veremos la construcción del diodo en detalle.

Los diodos PIN se construyen utilizando estructuras Mesa o Planar. En la estructura Mesa, se añaden capas pre-dopadas al sustrato, permitiendo controlar el nivel de dopaje y el grosor de la capa. La estructura Planar implica el crecimiento de una capa epitaxial sobre el sustrato, con la región p+ formada por implantación de iones o difusión.

Funcionamiento del diodo PIN

Aunque son similares a los diodos regulares en su funcionamiento, los diodos PIN incluyen una capa intrínseca adicional que los hace menos efectivos como rectificadores, pero excelentes para usos como interruptores y atenuadores.

Funcionamiento en polarización directa del diodo PIN

En polarización directa, la región de agotamiento en la unión PN del diodo PIN disminuye, permitiendo el flujo de corriente. Esta reducción permite que el diodo actúe como un resistor variable y desarrolle un campo eléctrico alto que acelera los portadores de carga, mejorando su rendimiento en aplicaciones de alta frecuencia.

Funcionamiento en polarización inversa del diodo PIN

Cuando el diodo PIN está en polarización inversa, el ancho de la región de agotamiento aumenta. A un cierto voltaje de polarización inversa, toda la capa intrínseca será barrida de portadores de carga. Este voltaje se llama voltaje de barrido. El valor es -2v. Se utiliza para fines de conmutación mientras está en polarización inversa.

Características del diodo PIN

A un nivel bajo de polarización inversa, la capa de agotamiento se agota completamente. La capacitancia del diodo PIN se vuelve independiente del nivel de polarización una vez que la capa de agotamiento está completamente agotada. Esto se debe a que hay muy poca carga neta en la capa intrínseca. La fuga de la señal RF es menor que en otros diodos porque el nivel de capacitancia es típicamente menor.

En polarización directa, el diodo se comporta más como un resistor que como un dispositivo no lineal y no produce rectificación ni distorsión. El valor de la resistencia depende del voltaje de polarización. El diodo PIN se usa como interruptor RF o resistor variable, ya que producen menos distorsiones que un diodo normal.

Aplicaciones del diodo PIN

• Interruptor RF

• Rectificador de alta tensión

• Fotodetector