Mis on PIN-diode?

Mida on PIN-diode?

PIN-diode määratlus

PIN-diode on eriline diodityüp, mis sisaldab mittekaevitatud intrinsiinse juhtivkonna silikooni või germaaniumi kihti tugevalt kaevitatud p-tyübüsi ja n-tyübüsi juhtivkonna vahel. Tavaliste diodidest erinevalt sisaldab see lisakihti, mis halvasti juhib elektrivoolu, kuid on mõnedes elektronilistes rakendustes oluline. See on nagu oleks seal p-ala, järgneks intrinsiinse ala ja siis N-ala, mis muudab selle PIN-diodeks ning sealt on pärit ka nimi.

PIN-diode sümbol

PIN-diode ehitus

Nagu juba selgitatud, on PIN-diodes intrinsiinse mittekaevitatud kiht (mis omab kõrget vastupanuväärtust) p-n ühenduse vahel. Vaatame nüüd diodi ehitust detailsemalt.

PIN-diodeid toodetakse kas Mesa või Planar struktuuriga. Mesa struktuuril on substrati peale lisatud eelnevalt kaevitatud kihid, mis võimaldavad kontrollida kaevitamise taseme ja kihide paksust. Planar struktuuris kasvatatakse epitaktiline kiht substrati peale, kus p+ ala luuakse ionite implantatsiooniga või difusiooniga.

PIN-diode tööpõhimõte

Vaenudes tavalistele diodidele töötamisel, sisaldavad PIN-diode lisaintrinsiinset kihte, mis teeb neist vähem efektiivseid retifikaatoritena, kuid suurepäraseid sellistes rakendustes nagu lülited ja atenuaatorid.

PIN-diode töö käivituskorral

Käivituskorras vähenekse PIN-diode p-n ühenduse purgimisalama, mis võimaldab voolu liikuda. See vähenemine lubab diodel käituda variabeelsena vastendina ja arendada kõrge elektrivälja, mis kiirendab laengutrajekte, parandades selle tööd kõrge sagedusega rakendustes.

PIN-diode töö vastupidises käivituskorras

Vastupidises käivituskorras suureneneb PIN-diode p-n ühenduse purgimisalama laius. Teatud vastupidise käivitusjärgse voltagi korral tühjendatakse kogu intrinsiinse kiht laengutrajektidest. Seda voltagi nimetatakse tühjendatud voltagiks. Selle väärtus on -2v. Seda kasutatakse lülitamiseks vastupidises käivituskorras.

PIN-diode omadused

Madalamate vastupidiste käivitusjärgsete voltagi tasetes saavutatakse purgimisalama täielik tühjendamine. PIN-diode kapasitants muutub sõltumatuks käivitusvoltagi tasemest, kui purgimisalama on täielikult tühjendatud. See on sellega seotud, et intrinsiinse kihis on vähe netolaengu. RF-signaali tõusu tase on madalam kui teiste diodide puhul, kuna kapasitansi tase on tavaliselt madalam.

Käivituskorras käitub diod pigem vastendina kui mittelineaarse seadmena ja ei tooda retifikatsiooni ega distorsiooni. Vastendi väärtus sõltub käivitusvoltagist. PIN-diodeid kasutatakse RF-lülitena või variabeelse vastendina, kuna need toovad vähem distorsiooni kui tavaline diod.

PIN-diode rakendused

• RF-lülitus

• Kõrge voltaga retifikaator

• Fotodetektor