อะไรคือไดโอด์ PIN

อะไรคือไดโอด PIN?

คำนิยามของไดโอด PIN

ไดโอด PIN เป็นประเภทเฉพาะของไดโอดที่มีชั้นเซมิคอนดักเตอร์ที่ไม่ถูกทำให้เป็นสารนำไฟฟ้า (intrinsic) ซึ่งทำจากซิลิคอนหรือเจอร์เมเนียมอยู่ระหว่างชั้นเซมิคอนดักเตอร์ p-type และ n-type ที่ถูกทำให้เป็นสารนำไฟฟ้ามาก ต่างจากไดโอดมาตรฐาน ไดโอด PIN มีชั้นเพิ่มเติมนี้ ซึ่งนำไฟฟ้าได้ไม่ดีแต่สำคัญสำหรับการใช้งานทางอิเล็กทรอนิกส์บางอย่าง คล้ายกับว่ามีพื้นที่ p ตามด้วยพื้นที่ intrinsic และแล้วตามด้วยพื้นที่ N ทำให้เป็นไดโอด PIN และได้ชื่อมาจากโครงสร้างนี้เอง

สัญลักษณ์ของไดโอด PIN

การสร้างไดโอด PIN

อย่างที่ได้อธิบายไว้แล้ว ไดโอด PIN มีชั้นที่ไม่ถูกทำให้เป็นสารนำไฟฟ้า (มีความต้านทานสูง) อยู่ระหว่างจุดเชื่อมต่อ PN เราจะมาดูรายละเอียดของการสร้างไดโอดนี้

ไดโอด PIN สร้างขึ้นโดยใช้โครงสร้าง Mesa หรือ Planar ในโครงสร้าง Mesa ชั้นที่ถูกทำให้เป็นสารนำไฟฟ้าล่วงหน้าถูกเพิ่มเข้าไปในสารรองพื้น ทำให้สามารถควบคุมระดับการทำให้เป็นสารนำไฟฟ้าและความหนาของชั้นได้ โครงสร้าง Planar หมายถึงการเจริญเติบโตของชั้น epitaxial บนสารรองพื้น โดยพื้นที่ p+ ถูกสร้างขึ้นโดยการปลูกประจุหรือการแพร่กระจาย

การทำงานของไดโอด PIN

แม้ว่าจะทำงานคล้ายกับไดโอดปกติ แต่ไดโอด PIN มีชั้นที่ไม่ถูกทำให้เป็นสารนำไฟฟ้าเพิ่มเติม ทำให้มันไม่มีประสิทธิภาพเท่าไหร่ในการเป็นเรกทิไฟเออร์ แต่เหมาะสำหรับการใช้งานเช่นสวิตช์และแอทเทนเนเตอร์

การทำงานของไดโอด PIN เมื่อถูกกระตุ้นด้วยแรงดันตรงในทิศทางเดิน

เมื่อไดโอด PIN ถูกกระตุ้นด้วยแรงดันตรงในทิศทางเดิน บริเวณที่ขาดแคลนประจุที่จุดเชื่อมต่อ p-n ของไดโอดจะลดลง ทำให้กระแสไฟฟ้าสามารถไหลผ่านได้ การลดลงนี้ทำให้ไดโอดสามารถทำหน้าที่เป็นตัวต้านทานที่ปรับเปลี่ยนได้และสร้างสนามไฟฟ้าที่สูง ทำให้การเร่งประจุพาหะชาร์จเพิ่มขึ้น ทำให้ไดโอดมีประสิทธิภาพในการใช้งานที่ความถี่สูง

การทำงานของไดโอด PIN เมื่อถูกกระตุ้นด้วยแรงดันตรงในทิศทางตรงข้าม

เมื่อไดโอด PIN ถูกกระตุ้นด้วยแรงดันตรงในทิศทางตรงข้าม ความกว้างของบริเวณที่ขาดแคลนประจุจะเพิ่มขึ้น ที่แรงดันกระตุ้นตรงข้ามระดับหนึ่ง ชั้นที่ไม่ถูกทำให้เป็นสารนำไฟฟ้าทั้งหมดจะถูกปัดออกจากการมีประจุพาหะชาร์จ แรงดันนี้เรียกว่า swept in voltage ค่าของแรงดันนี้คือ -2V มันถูกใช้สำหรับการสวิตช์ในขณะที่ถูกกระตุ้นด้วยแรงดันตรงข้าม

คุณสมบัติของไดโอด PIN

ที่ระดับแรงดันกระตุ้นตรงข้ามต่ำ บริเวณที่ขาดแคลนประจุจะถูกทำให้หมดประจุ ความจุของไดโอด PIN จะไม่ขึ้นอยู่กับระดับแรงดันกระตุ้นเมื่อบริเวณที่ขาดแคลนประจุถูกทำให้หมดประจุ เนื่องจากมีประจุรวมในชั้นที่ไม่ถูกทำให้เป็นสารนำไฟฟ้าน้อยมาก การรั่วไหลของสัญญาณ RF น้อยกว่าไดโอดชนิดอื่น ๆ เนื่องจากความจุมีค่าต่ำกว่า

เมื่อถูกกระตุ้นด้วยแรงดันตรงในทิศทางเดิน ไดโอดทำงานเหมือนตัวต้านทานมากกว่าอุปกรณ์ที่ไม่เป็นเส้นตรงและไม่ทำให้เกิดการเรกทิฟายหรือการบิดเบือน ค่าของความต้านทานขึ้นอยู่กับแรงดันกระตุ้น ไดโอด PIN ถูกใช้เป็นสวิตช์ RF หรือตัวต้านทานที่ปรับเปลี่ยนได้ เนื่องจากทำให้เกิดการบิดเบือนน้อยกว่าไดโอดปกติ

การใช้งานของไดโอด PIN

• สวิตช์ RF

• เรกทิไฟเออร์แรงดันสูง

• โฟโตเดเต็คเตอร์