Co to jest dioda PIN?

Co to jest dioda PIN?

Definicja diody PIN

Dioda PIN to specyficzny typ diody, która ma niezadopowaną warstwę półprzewodnika ścisłego z krzemu lub germanu pomiędzy mocno zadopowanymi warstwami półprzewodników typu p i n. W odróżnieniu od standardowych diod, zawiera dodatkową warstwę, która słabo przewodzi prąd elektryczny, ale jest niezbędna dla pewnych aplikacji elektronicznych. Jest to jak posiadanie obszaru p, następnie obszaru ścisłego i wreszcie obszaru N, co tworzy diodę PIN, stąd też pochodzi jej nazwa.

Symbol diody PIN

Konstrukcja diody PIN

Jak już wyjaśniono, dioda PIN ma niezadopowaną warstwę ścisłą (o wysokiej oporności) umieszczoną między złącze PN, teraz przyjrzymy się szczegółowej konstrukcji diody.

Diody PIN są budowane przy użyciu struktur Mesa lub Planar. W strukturze Mesa do podłoża dodawane są pre-zadopowane warstwy, co pozwala na kontrolę poziomu zadopowania i grubości warstw. Struktura Planar polega na wzrostu epitaksjalnej warstwy na podłożu, z regionem p+ formowanym przez implantację jonów lub dyfuzję.

Działanie diody PIN

Choć podobne do zwykłych diod w działaniu, diody PIN zawierają dodatkową warstwę ścisłą, która sprawia, że są mniej skuteczne jako prostowniki, ale doskonałe do zastosowań takich jak przełączniki i tłumacze.

Działanie diody PIN w naprzemiennym obciążeniu

W naprzemiennym obciążeniu, strefa wyprężenia w złączeniu PN diody PIN zmniejsza się, umożliwiając przepływ prądu. To zmniejszenie pozwala diodzie działać jako zmienny rezystor i tworzyć silne pole elektryczne, które przyspiesza nośniki ładunku, poprawiając jej działanie w aplikacjach wysokoczęstotliwościowych.

Działanie diody PIN w odwrotnym obciążeniu

Gdy dioda PIN jest w odwrotnym obciążeniu, szerokość strefy wyprężenia zwiększa się. Przy określonym napięciu odwrotnym, cała warstwa ścisła zostanie wyczyszczona z nośników ładunku. To napięcie nazywane jest napięciem wyczyszczenia. Jego wartość wynosi -2V. Jest używane do celów przełączania w odwrotnym obciążeniu.

Charakterystyki diody PIN

Przy niższym poziomie odwrotnego obciążenia, strefa wyprężenia staje się całkowicie wyczyszczona. Pojemność diody PIN staje się niezależna od poziomu obciążenia, gdy strefa wyprężenia jest całkowicie wyczyszczona. Wynika to z tego, że w warstwie ścisłej jest bardzo mało netto ładunku. Ucieczka sygnału RF jest niższa niż w przypadku innych diod, ponieważ poziom pojemności jest zwykle niższy.

W naprzemiennym obciążeniu, dioda zachowuje się bardziej jak rezystor niż nieliniowe urządzenie i nie powoduje prostowania ani zniekształcenia. Wartość oporu zależy od napięcia obciążenia. Dioda PIN jest używana jako przełącznik RF lub zmienny rezystor, ponieważ powoduje mniejsze zniekształcenia niż zwykła dioda.

Zastosowanie diody PIN

• Przełącznik RF

• Prostownik wysokiego napięcia

• Fotoodbiornik