Cosa è un diodo PIN?

Cos'è un diodo PIN?

Definizione di diodo PIN

Un diodo PIN è un tipo specifico di diodo che presenta uno strato intrinseco non dopato di silicio o germanio tra gli strati fortemente dopati di semiconduttore p e n. A differenza dei diodi standard, include questo strato aggiuntivo, il quale conduce scarsamente la corrente elettrica ma è essenziale per alcune applicazioni elettroniche. È come avere una regione p, seguita da una regione intrinseca e poi da una regione N, formando così un diodo PIN, da cui deriva il nome.

Simbolo del diodo PIN

Costruzione di un diodo PIN

Come già spiegato, un diodo PIN ha uno strato intrinseco non dopato (con alta resistività) inserito tra una giunzione PN. Ora esamineremo in dettaglio la costruzione del diodo.

I diodi PIN sono costruiti utilizzando strutture Mesa o Planar. Nella struttura Mesa, vengono aggiunti strati pre-dopati al substrato, permettendo il controllo del livello di dopaggio e dello spessore degli strati. La struttura Planar prevede la crescita di un epitasside sul substrato, con la regione p+ formata tramite impianto ionico o diffusione.

Funzionamento del diodo PIN

Anche se simile ai diodi regolari nel funzionamento, i diodi PIN includono uno strato intrinseco aggiuntivo che li rende meno efficaci come rettificatori, ma eccellenti per utilizzi come interruttori e attenuatori.

Operazione in polarizzazione diretta del diodo PIN

In polarizzazione diretta, la regione di depletazione alla giunzione PN del diodo PIN si riduce, consentendo il flusso di corrente. Questa riduzione permette al diodo di agire come un resistore variabile e sviluppare un campo elettrico elevato che accelera i portatori di carica, migliorando le sue prestazioni nelle applicazioni ad alta frequenza.

Operazione in polarizzazione inversa del diodo PIN

Quando il diodo PIN è in condizioni di polarizzazione inversa, l'ampiezza della regione di depletazione aumenta. Ad una certa tensione di polarizzazione inversa, l'intero strato intrinseco sarà privo di portatori di carica. Questa tensione è chiamata tensione di spazzatura. Il valore è -2V. Viene utilizzato per scopi di commutazione in polarizzazione inversa.

Caratteristiche del diodo PIN

A un livello inferiore di polarizzazione inversa, lo strato di depletazione diventa completamente depleto. La capacità del diodo PIN diventa indipendente dal livello di polarizzazione una volta che lo strato di depletazione è completamente depleto. Ciò avviene perché c'è molto poca carica netta nello strato intrinseco. La perdita del segnale RF è inferiore rispetto ad altri diodi poiché il livello di capacità è generalmente più basso.

In polarizzazione diretta, il diodo si comporta come un resistore piuttosto che come un dispositivo non lineare e non produce rettifica o distorsione. Il valore della resistenza dipende dalla tensione di polarizzazione. Il diodo PIN viene utilizzato come interruttore RF o resistore variabile in quanto produce minori distorsioni rispetto a un diodo normale.

Applicazioni del diodo PIN

• Interruttore RF

• Rettificatore ad alta tensione

• Fotodetettore