Kaj je PIN dioda?

Kaj je PIN dioda?

Definicija PIN diode

PIN dioda je specifičen tip diode, ki vsebuje neodplnjen sloj intrinzičnega polprevodnika silicija ali germanija med močno odplnjenimi p-tipa in n-tipa polprevodniškima slojema. V nasprotju s standardnimi diodami vključuje ta dodatni sloj, ki slabo vodi električni tok, vendar je ključen za določene elektronske uporabe. Je podobno kot bi imeli p območje, sledi intrinzično območje in nato N območje, kar jo naredi PIN diodo in iz tega izvira tudi ime.

Simbol PIN diode

Konstrukcija PIN diode

Kot je že razloženo, ima PIN dioda intrinzičen neodplnjen sloj (z visokim upornostjo), ki je postavljen med PN prehodom. Sedaj bomo podrobneje pogledali konstrukcijo diode.

PIN diode se izdeluje z uporabo Mesa ali Planar struktur. V strukturi Mesa se na podlago dodajo predodplnjeni sloji, kar omogoča nadzor nad raven odplnjenosti in debelino sloja. V strukturi Planar pa se na podlago raste epitaksijski sloj, pri čemer se p+ območje oblikuje z ionsko implantacijo ali difuzijo.

Delovanje PIN diode

Čeprav so v delovanju podobne navadnim diodam, vključujejo PIN diode dodaten intrinzični sloj, ki jih naredi manj učinkovite kot rektifikatorji, vendar odlične za uporabe, kot so preklopniki in zategovalniki.

Delovanje PIN diode v naprej usmerjenem napetostnem stanju

V naprej usmerjenem stanju se območje isčrpanja na PIN diodi p-n prehodu zmanjša, kar omogoča pretok toka. To zmanjšanje omogoča diodi, da deluje kot spremenljiv upornik in razvije visoko električno polje, ki pospešuje nosilce naboja, kar poveča njeno zmogljivost v aplikacijah z visokimi frekvencami.

Delovanje PIN diode v nazaj usmerjenem napetostnem stanju

Ko je PIN dioda v nazaj usmerjenem stanju, se širina območja isčrpanja poveča. Pri določeni napetosti nazaj usmerjenega stanja bo celoten intrinzični sloj izčiščen od nosilcev naboja. Ta napetost se imenuje napetost izčiščenja. Vrednost je -2 V. Uporablja se za preklopne namene v nazaj usmerjenem stanju.

Lastnosti PIN diode

Pri nižji ravni nazaj usmerjene napetosti se območje isčrpanja popolnoma izčisti. Kapacitivnost PIN diode postane neodvisna od ravni napetosti, ko je območje isčrpanja popolnoma izčiščeno. To je zaradi zelo majhnega neto naboja v intrinzičnem sloju. Tveganje RF signala je nižje kot pri drugih diodah, ker je raven kapacitivnosti običajno nižja.

V naprej usmerjenem stanju se dioda obnaša bolje kot upornik kot ne linearni naprava in ne ustvarja rektifikacije ali distorzije. Vrednost upornosti je odvisna od napetosti. PIN dioda se uporablja kot RF preklopnik ali spremenljivi upornik, ker ustvarja manj distorzij kot navadna dioda.

Uporaba PIN diode

• RF preklopnik

• Visokonapetostni rektifikator

• Fotodetektor