Qu'est-ce qu'une diode PIN

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Qu'est-ce qu'une diode PIN ?

Définition de la diode PIN

Une diode PIN est un type spécifique de diode qui comporte une couche intrinsèque non dopée de silicium ou de germanium entre les couches de semi-conducteur fortement dopées de type p et de type n. Contrairement aux diodes standards, elle inclut cette couche supplémentaire, qui conduit mal le courant électrique mais est essentielle pour certaines applications électroniques. C'est comme avoir une région p, suivie d'une région intrinsèque, puis d'une région N, ce qui en fait une diode PIN, d'où son nom.

Symbole de la diode PIN

Structure d'une diode PIN

Comme déjà expliqué, une diode PIN a une couche intrinsèque non dopée (ayant une forte résistivité) insérée entre une jonction PN. Nous allons maintenant examiner en détail la structure de la diode.

Les diodes PIN sont construites en utilisant soit des structures Mesa, soit des structures Planaires. Dans la structure Mesa, des couches pré-dopées sont ajoutées au substrat, permettant un contrôle du niveau de dopage et de l'épaisseur des couches. La structure Planaire implique la croissance d'une couche épitaxiale sur le substrat, avec la région p+ formée par implantation d'ions ou diffusion.

Fonctionnement de la diode PIN

Bien que similaire aux diodes régulières en termes de fonctionnement, les diodes PIN incluent une couche intrinsèque supplémentaire qui les rend moins efficaces comme redresseurs mais excellentes pour des usages tels que les commutateurs et les atténuateurs.

Fonctionnement de la diode PIN en polarisation directe

En polarisation directe, la zone de déplétion à la jonction p-n de la diode PIN diminue, permettant le passage du courant. Cette réduction permet à la diode de se comporter comme une résistance variable et de développer un champ électrique élevé qui accélère les porteurs de charge, améliorant ainsi ses performances dans les applications à haute fréquence.

Fonctionnement de la diode PIN en polarisation inverse

Lorsque la diode PIN est en polarisation inverse, la largeur de la zone de déplétion augmente. À une certaine tension de polarisation inverse, toute la couche intrinsèque sera déchargée de porteurs. Cette tension est appelée tension de balayage. Sa valeur est -2V. Elle est utilisée pour les commutations en polarisation inverse.

Caractéristiques de la diode PIN

À un faible niveau de polarisation inverse, la couche de déplétion devient entièrement déchargée. La capacité de la diode PIN devient indépendante du niveau de polarisation une fois que la couche de déplétion est entièrement déchargée. Cela est dû au fait qu'il y a très peu de charge nette dans la couche intrinsèque. La fuite du signal RF est plus faible que celle des autres diodes car le niveau de capacité est généralement plus bas.

En polarisation directe, la diode se comporte comme une résistance plutôt qu'un dispositif non linéaire et ne produit ni redressement ni distorsion. La valeur de la résistance dépend de la tension de polarisation. La diode PIN est utilisée comme commutateur RF ou résistance variable car elle produit moins de distorsions qu'une diode normale.

Applications de la diode PIN