دیود پین چیست؟

دیود پین چیست؟

تعریف دیود پین

دیود پین نوع خاصی از دیود است که لایه‌ای از نیمه‌رسانا با ویژگی‌های داخلی بین لایه‌های سنگین دوپ شده p-نوع و n-نوع دارد. برخلاف دیودهای استاندارد، این دیود لایه اضافی را شامل می‌شود که به خوبی جریان الکتریکی را هدایت نمی‌کند اما برای برخی کاربردهای الکترونیکی ضروری است. آن مانند یک منطقه p، دنبال شده توسط یک منطقه داخلی و سپس یک منطقه N است که این موضوع آن را به دیود پین تبدیل می‌کند و نام آن نیز از همین منشاء گرفته شده است.

نماد دیود پین

ساختار دیود پین

همانطور که قبلاً توضیح داده شد، دیود پین لایه‌ای داخلی بدون دوپ (با مقاومت بالا) بین یک اتصال PN دارد. حال به تفصیل ساختار دیود می‌پردازیم.

دیودهای پین با استفاده از ساختارهای مسا یا صفحه‌ای ساخته می‌شوند. در ساختار مسا، لایه‌های پیش‌دوپ شده به زیرلایه اضافه می‌شوند که این امر کنترل سطح دوپ شدن و ضخامت لایه را فراهم می‌کند. در ساختار صفحه‌ای، لایه اپیتاکسیال روی زیرلایه رشد می‌کند و منطقه p+ از طریق پیوند یونی یا پخش تشکیل می‌شود.

عملکرد دیود پین

اگرچه عملکرد دیودهای پین مشابه دیودهای معمولی است، اما لایه داخلی اضافی آنها آنها را به عنوان مستطیل‌ساز کمتر موثر می‌کند اما برای کاربردهایی مانند سوئیچ‌ها و تنظیم‌کننده‌ها عالی است.

عملکرد دیود پین در حالت پیشرو

در حالت پیشرو، منطقه کاهش یافته در اتصال p-n دیود پین کاهش می‌یابد که این امر اجازه جریان الکتریکی را می‌دهد. این کاهش اجازه می‌دهد تا دیود به عنوان یک مقاومت متغیر عمل کند و یک میدان الکتریکی بالا ایجاد کند که حامل‌های بار را شتاب می‌دهد و عملکرد آن را در کاربردهای فرکانس بالا بهبود می‌بخشد.

عملکرد دیود پین در حالت عقب‌سو

وقتی دیود پین در حالت عقب‌سو قرار دارد، عرض منطقه کاهش یافته افزایش می‌یابد. در ولتاژ عقب‌سو خاصی، تمام لایه داخلی از حامل‌های بار پاک می‌شود. این ولتاژ به ولتاژ پاک شدن معروف است. مقدار آن -2v است. این ولتاژ برای کاربردهای سوئیچ‌گری در حالت عقب‌سو استفاده می‌شود.

ویژگی‌های دیود پین

در سطح پایین‌تر ولتاژ عقب‌سو، لایه کاهش یافته کاملاً پاک می‌شود. ظرفیت دیود پین مستقل از سطح ولتاژ عقب‌سو می‌شود زیرا مقدار کمی بار خالص در لایه داخلی وجود دارد. تسرب فرکانس رادیویی کمتر از دیودهای دیگر است زیرا سطح ظرفیت معمولاً کمتر است.

در حالت پیشرو، دیود به عنوان یک مقاومت عمل می‌کند و نه یک دستگاه غیرخطی و هیچ مستطیل‌سازی یا تحریف ایجاد نمی‌کند. مقدار مقاومت بستگی به ولتاژ عقب‌سو دارد. دیود پین به عنوان یک سوئیچ RF یا مقاومت متغیر استفاده می‌شود زیرا کمترین تحریف را نسبت به دیود معمولی ایجاد می‌کند.

کاربردهای دیود پین

• سوئیچ RF

• مستطیل‌ساز ولتاژ بالا

• آشکارساز نوری