O que é um díodo PIN?

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O que é um Diodo PIN?

Definição de Diodo PIN

Um diodo PIN é um tipo específico de diodo que possui uma camada intrínseca de semicondutor não dopado de silício ou germânio entre as camadas de semicondutor altamente dopadas do tipo p e n. Diferentemente dos diodos padrão, ele inclui essa camada adicional, que conduz mal a corrente elétrica, mas é essencial para certas aplicações eletrônicas. É como ter uma região p, seguida por uma região intrínseca e depois uma região N, formando assim um diodo PIN e, portanto, derivando o nome da mesma.

Símbolo do Diodo PIN

Construção de um Diodo PIN

Como já explicado, um diodo PIN tem uma camada intrínseca não dopada (com alta resistividade) inserida entre uma junção PN. Agora, vamos analisar em detalhes a construção do diodo.

Diodos PIN são construídos usando estruturas Mesa ou Planar. Na estrutura Mesa, camadas pré-dopadas são adicionadas ao substrato, permitindo o controle do nível de dopagem e da espessura das camadas. A estrutura Planar envolve o crescimento de uma camada epitaxial no substrato, com a região p+ formada por implantação de íons ou difusão.

Funcionamento do Diodo PIN

Embora seja semelhante aos diodos regulares em operação, os diodos PIN incluem uma camada intrínseca extra que os torna menos eficazes como retificadores, mas excelentes para usos como interruptores e atenuadores.

Operação sob polarização direta do Diodo PIN

Em polarização direta, a região de depleção na junção PN do diodo PIN diminui, permitindo o fluxo de corrente. Essa redução permite que o diodo atue como um resistor variável e desenvolva um campo elétrico elevado que acelera os portadores de carga, melhorando seu desempenho em aplicações de alta frequência.

Operação sob polarização reversa do Diodo PIN

Quando o diodo PIN está em polarização reversa, a largura da região de depleção aumenta. Em uma certa tensão de polarização reversa, toda a camada intrínseca será varrida de portadores de carga. Essa tensão é chamada de tensão de varredura. O valor é -2V. É usada para fins de comutação enquanto em polarização reversa.

Características do Diodo PIN

Em um nível menor de polarização reversa, a camada de depleção se torna totalmente esgotada. A capacitância do diodo PIN torna-se independente do nível de polarização uma vez que a camada de depleção está totalmente esgotada. Isso ocorre porque há muito pouca carga líquida na camada intrínseca. A fuga de sinal RF é menor do que em outros diodos, pois o nível de capacitância geralmente é menor.

Em polarização direta, o diodo se comporta mais como um resistor do que como um dispositivo não linear e não produz retificação ou distorção. O valor da resistência depende da tensão de polarização. O diodo PIN é usado como interruptor RF ou resistor variável, pois produz menos distorções do que um diodo normal.

Aplicação do Diodo PIN