PIN 다이오드란 무엇인가요?

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PIN 다이오드란?

PIN 다이오드의 정의

PIN 다이오드는 고농도 p형 반도체와 n형 반도체층 사이에 불순물이 첨가되지 않은 본질적인 실리콘 또는 게르마늄 층을 특징으로 하는 특정 유형의 다이오드입니다. 일반적인 다이오드와 달리, 이 추가적인 층은 전류를 잘 전도하지 않지만 특정 전자 응용 분야에서는 필수적입니다. 이는 p 영역, 그 다음 본질적인 영역, 그리고 N 영역으로 구성되어 PIN 다이오드라는 이름이 붙여졌습니다.

PIN 다이오드의 기호

PIN 다이오드의 구조

이미 설명했듯이, PIN 다이오드는 PN 접합 사이에 본질적인 불순물이 첨가되지 않은 층(고저항)이 삼명치로 배치되어 있습니다. 이제 다이오드의 구조를 자세히 살펴보겠습니다.

PIN 다이오드는 Mesa 또는 Planar 구조를 사용하여 제작됩니다. Mesa 구조에서는 사전 도핑된 층을 기판에 추가하여 도핑 수준과 층 두께를 제어할 수 있습니다. Planar 구조는 기판 위에 에피택셜 층을 성장시키며, p+ 영역은 이온 주입이나 확산을 통해 형성됩니다.

PIN 다이오드의 작동 원리

일반적인 다이오드와 비슷하게 작동하지만, PIN 다이오드는 추가적인 본질적인 층을 포함하여 직렬화기로서는 덜 효과적이지만 스위치와 애티뉴에이터 같은 용도에는 매우 적합합니다.

PIN 다이오드의 정방향 바이어스 작동

정방향 바이어스에서 PIN 다이오드의 PN 접합 부근의 소진 영역이 감소하여 전류 흐름이 가능해집니다. 이 감소는 다이오드가 가변 저항처럼 작동하고 높은 전기장을 생성하여 전하 운반체를 가속시켜 고주파 응용 분야에서의 성능을 향상시킵니다.

PIN 다이오드의 역방향 바이어스 작동

PIN 다이오드가 역방향 바이어스 조건에서 작동할 때, 소진 영역의 폭이 증가합니다. 특정 역방향 바이어스 전압에서 본질적인 층 전체가 전하 운반체에서 청소됩니다. 이 전압은 청소 전압이라고 불립니다. 값은 -2V입니다. 역방향 바이어스 상태에서 스위칭 목적으로 사용됩니다.

PIN 다이오드의 특성

낮은 수준의 역방향 바이어스에서 소진 층이 완전히 소진됩니다. 소진 층이 완전히 소진되면 PIN 다이오드의 용량은 바이어스 수준과 무관해집니다. 이는 본질적인 층에 거의 전하가 없기 때문입니다. 다른 다이오드보다 RF 신호 누설이 낮습니다. 용량 수준이 일반적으로 낮기 때문입니다.

정방향 바이어스에서 다이오드는 비선형 장치보다 저항처럼 작동하며, 직렬화나 왜곡을 생성하지 않습니다. 저항 값은 바이어스 전압에 따라 달라집니다. PIN 다이오드는 RF 스위치나 가변 저항으로 사용되며, 일반 다이오드보다 왜곡을 덜 생성합니다.

PIN 다이오드의 응용