Mikä on PIN-diodi?

Mikä on PIN-diode?

PIN-dioden määritelmä

PIN-diode on erityinen diodityyppi, jossa on vajaan dopattu intrinsiikkimateriaalikerros silikaania tai germaniumia raskasesti dopatuista p-tyypin ja n-tyypin semimetaalihihnojen välissä. Tavallisiin diodeihin verrattuna se sisältää tämän lisäkerroksen, joka johtaa sähkövirtaa huonosti, mutta on tärkeä tietyille elektroniikan sovelluksille. Se on kuin olisi p-hiippe, jota seuraa intrinsiikkikierrto ja sitten N-hiippe, mikä tekee siitä PIN-dioden ja josta sen nimi onkin peräisin.

PIN-dioden symboli

PIN-dioden rakennus

Kuten on jo selitetty, PIN-diodeella on vajaan dopattu intrinsiikkikerros (jolla on korkea vastus) piilotettuna PN-liitoksen välissä, tutkimme nyt dioden rakennusta yksityiskohtaisemmin.

PIN-diodeja valmistetaan joko Mesa- tai Planar-rakenteilla. Mesarakenteessa predopattuja kerroksia lisätään substraatteihin, mikä mahdollistaa dopausasteen ja kerrosten paksuuden hallinnan. Planar-rakenteessa epitaksiaalikerros kasvattetaan substraatille, p+ alue muodostetaan ionimplantoinnilla tai diffuusiolla.

PIN-dioden toiminta

Vaikka toimivat samalla tavalla kuin tavalliset diodit, PIN-diodeissa on lisäksi intrinsiikkikerros, joka tekee niistä vähemmän tehokkaita suorittimina, mutta erinomaisia käyttötarkoituksiin, kuten kytkimiin ja heikentäjiin.

PIN-dioden etujännite-toiminta

Etujännitteessä PIN-dioden PN-liitoksen tyhjäysalue pienenee, mikä mahdollistaa sähkövirran kuljetuksen. Tämä väheneminen mahdollistaa dioden toiminnan muuttuvana vastuksena ja kehittää suuren sähkökentän, joka kiihdyttää lataustekijöitä, parantamalla siten sen suorituskykyä korkean taajuuden sovelluksissa.

PIN-dioden takajännite-toiminta

Kun PIN-diode on takajännitteessä, tyhjäysalueen leveys kasvaa. Tietyllä takajännitteellä koko intrinsiikkikerros tyhjäytyy lataustekijöistä. Tätä jännitettä kutsutaan tyhjäytetyn jännitteen nimellä. Arvo on -2V. Sitä käytetään kytkimenä takajännitteessä.

PIN-dioden ominaisuudet

Alhaisella takajännitteellä tyhjäysalue tulee täysin tyhjäksi. PIN-dioden kapasitanssi ei ole enää riippuvainen jännitetasosta, kun tyhjäysalue on täysin tyhjä. Tämä johtuu siitä, että intrinsiikkikerrossa on hyvin vähän nettoladannetta. RF-signaalin vuoto on matalampi kuin muissa diodeissa, koska kapasitanssitaso on yleensä matalampi.

Etujännitteessä diodi käyttäytyy vastuksena eikä epälineaarisen laitteen tavoin eikä tuota suorituskykyä tai vääristymää. Vastuksen arvo riippuu jännitetasosta. PIN-diodeita käytetään RF-kytkimiin tai muuttuviin vastuksiin, koska ne tuottavat vähemmän vääristymiä kuin tavallinen diode.

PIN-dioden sovellukset

• RF-kytkin

• Korkean jännitteen suorittimet

• Valosensori