Что такое диод PIN?
Что такое диод PIN?
Определение диода PIN
Диод PIN — это специфический тип диода, который имеет необогащенный внутренний слой полупроводника из кремния или германия между сильно обогащенными p-типом и n-типом полупроводниковыми слоями. В отличие от стандартных диодов, он включает этот дополнительный слой, который плохо проводит электрический ток, но необходим для определенных электронных приложений. Это как иметь p-область, за которой следует внутренняя область, а затем n-область, что делает его диодом PIN, и отсюда происходит название.
Символ диода PIN
Конструкция диода PIN
Как уже было объяснено, диод PIN имеет необогащенный внутренний слой (с высоким удельным сопротивлением), расположенный между p-n переходом. Теперь мы подробно рассмотрим конструкцию диода.
Диоды PIN могут быть построены с использованием либо структуры Mesa, либо планарной структуры. В структуре Mesa добавляются предварительно обогащенные слои на подложку, что позволяет контролировать уровень обогащения и толщину слоя. Планарная структура включает выращивание эпитаксиального слоя на подложке, с образованием p+ области путем имплантации ионов или диффузии.
Принцип работы диода PIN
Хотя принцип работы диода PIN похож на работу обычных диодов, наличие дополнительного внутреннего слоя делает их менее эффективными как выпрямители, но превосходными для использования в качестве переключателей и аттенюаторов.
Работа диода PIN в прямом направлении
При прямом смещении зона обеднения в p-n переходе диода PIN уменьшается, позволяя току протекать. Это уменьшение позволяет диоду действовать как переменное сопротивление и создавать высокое электрическое поле, которое ускоряет носители заряда, улучшая его производительность в высокочастотных приложениях.
Работа диода PIN в обратном направлении
Когда диод PIN находится в состоянии обратного смещения, ширина зоны обеднения увеличивается. При определенном напряжении обратного смещения весь внутренний слой будет очищен от носителей заряда. Это напряжение называется напряжением очистки. Значение составляет -2В. Оно используется для переключения в режиме обратного смещения.
Характеристики диода PIN
При низком уровне обратного смещения зона обеднения полностью обедняется. Емкость диода PIN становится независимой от уровня смещения, когда зона обеднения полностью обеднена. Это связано с тем, что в внутреннем слое очень мало нетто-заряда. Утечка RF-сигнала ниже, чем у других диодов, поскольку уровень емкости обычно ниже.
При прямом смещении диод ведет себя как резистор, а не как нелинейное устройство, и не производит выпрямления или искажений. Значение сопротивления зависит от напряжения смещения. Диод PIN используется как RF-переключатель или переменное сопротивление, так как они производят меньше искажений, чем обычные диоды.
Применение диода PIN
RF-переключатель
Выпрямитель высокого напряжения
Фотодетектор
