Vad är en PIN-diod?

Vad är en PIN-diod?

Definition av PIN-diod

En PIN-diod är en specifik typ av diod som har en osträmd inre halvledarskikt av silicium eller germanium mellan starkt strömda p- och n-typiska halvledarskikt. I motsats till standarddioder inkluderar den denna ytterligare skikt, som dåligt ledar elektrisk ström men är nödvändig för vissa elektroniska tillämpningar. Det liknar att ha ett p-område, följt av ett inre område och sedan ett N-område, vilket gör det till en PIN-diod och därifrån kommer namnet.

Symbol för PIN-diod

Konstruktion av en PIN-diod

Som redan förklarat, har en PIN-diod ett osträmt inre lager (med hög resistivitet) mellan ett PN-förbindelse, vi kommer nu att titta närmare på diodens konstruktion.

PIN-dioder konstrueras med antingen Mesa- eller Planar-strukturer. I Mesa-strukturen läggs försträmda lager till substratet, vilket möjliggör kontroll över dopningsnivån och lagerdikten. I Planar-strukturen växer ett epitaxiellt lager på substratet, med p+ regionen bildad genom jonimplantering eller diffusion.

Funktion hos PIN-dioden

Även om liknande med vanliga dioder i drift, inkluderar PIN-dioder ett extra inre lager som gör dem mindre effektiva som rektifierare men utmärkta för användningar som switchar och dämpare.

Drift vid framåtpolarisering av PIN-diode

Vid framåtpolarisering minskar uttömningsregionen vid PIN-diodens p-n-förbindelse, vilket möjliggör strömförsättning. Denna minskning gör att dioden fungerar som en variabel resistor och utvecklar ett högt elektriskt fält som accelererar laddningsbärare, vilket förbättrar dess prestanda i högfrekvensapplikationer.

Drift vid bakåtpolarisering av PIN-diode

När PIN-dioden är bakåtpolariserad ökar bredden på uttömningsregionen. Vid viss bakåtpolariseringsvolts spolas hela det inre lagret av laddningsbärare. Denna spänning kallas för spolspänningen. Värdet är -2v. Den används för switchning under bakåtpolarisering.

Egenskaper hos PIN-diode

Vid en lägre nivå av bakåtpolarisering blir uttömningslagret fullständigt uttömt. Kapacitansen hos PIN-dioden blir oberoende av polariseringsnivån när uttömningslagret är fullständigt uttömt. Detta beror på att det finns mycket lite nettoladdning i det inre lagret. Läckagen av RF-signal är lägre än för andra dioder eftersom kapacitansnivån vanligtvis är lägre.

Vid framåtpolarisering beter sig dioden mer som en resistor än en icke-linjär enhet och producerar ingen rektifiering eller distorsion. Värdet på resistansen beror på polariseringsvolts. PIN-diod används som RF-switch eller variabel resistor eftersom de producerar färre distorsioner än en vanlig diod.

Användning av PIN-diode

• RF-switch

• Högspänningsrektifierare

• Fotodetektor