PIN dioda

Definice PIN diody

A Pin dioda je speciální typ diody, který obsahujeneopjatý vnitřní polovodič mezi polovodičovými p-typovými a polovodičovými oblastmi typu n. To se liší od normální diody v tom smyslu, že má další vrstvu mezi p a n křižovatky. Vnitřní vrstvou rozumíme čistý křišťál křemíku nebo germania bez jakéhokoliv dopingu v něm. Tato vrstva nevede dobře elektrický proud. Typ p a n-type je silně dopovaný, protože se používají pro ohmické kontakty.

Je to jako mít p oblast, následuje vnitřní oblast a pak oblast N, čímž se stává PIN diodou a odvozuje se tak název.

Konstrukce PIN diody

Jak již bylo vysvětleno, pinová dioda má vnitřní zpětnou vrstvu (s vysokou rezistivitou) vloženou mezi PN křižovatkou, nyní se podíváme na konstrukce diody podrobně.
Pin dioda může být postavena ve dvou různýchstruktury: Mesa struktura a Planar struktura. V mesa struktuře se vrstvy, které jsou již dotovány, pěstují na substrát (vnitřní vrstva). Množství dopingu a tloušťky vrstvy lze řídit podle požadavku. V plošné struktuře se na substrátový materiál pěstuje epitaxiální vrstva a oblast p + je vytvořena buď iontovou implantací nebo difúzí.

Práce s PIN diodou

Ačkoliv práce na pinové diodě je podobná normální diodě, existují určité rozdíly v důsledku další vnitřní vrstvy. Pin dioda je nižší usměrňovač, ale je vhodný pro spínače, atenuátory apod.

Funkce PIN diody s předpínáním dopředu

Když je PIN dioda vystavena zkreslení vpřed,vyčerpá oblast u p-n křižovatky. Při redukci oblasti vyčerpání proudí tekoucí proud diodou. PIN dioda působí jako proměnný odpor při provozu v předpětí. V celém křižovatku je vyvíjeno velké elektrické pole, které zrychluje transport nosičů náboje z oblasti P do oblasti N. To pomáhá při rychlejším provozu, proto je pinová dioda používána pro vysokofrekvenční aplikace.

Reverzně předpjatý chod PIN diody

Když je kolíková dioda v opačné smyčcepodmínky, šířka oblasti vyčerpání se zvyšuje. Při určitém napětí reverzní předpětí bude celá vnitřní vrstva odstraněna z nosičů náboje. Toto napětí se nazývá přepětí napětí. Hodnota je -2v. Používá se ke spínacím účelům při zpětném zkreslení.

Vlastnosti PIN diody

U nižší úrovně reverzního zkreslení je vyčerpánívrstva se zcela vyčerpá. Kapacita pinové diody se stává nezávislá na úrovni zkreslení, jakmile je vyčerpávající vrstva zcela vyčerpána. Je to proto, že ve vnitřní vrstvě je velmi málo náboje. Únik RF signálu je nižší než jiné diody, protože úroveň kapacity je typicky nižší.
V dopředném zkreslení se dioda chová jako odpornež nelineární zařízení a nevytváří žádnou nápravu nebo zkreslení. Hodnota odporu závisí na napětí zkreslení. Pin dioda se používá jako RF spínač nebo proměnný rezistor, protože vytváří méně zkreslení než normální dioda.

Použití PIN diody

Pinové diody se používají pro řadu aplikací. Některé z důležitých využití těchto typů diod jsou:

• Přepínač RF: Jak bylo uvedeno výše, může být jako dioda použita pinová diodaRF přepínač. Vzhledem k vnitřní vrstvě mezi PN křivek se úroveň kapacity snižuje. V důsledku toho se úroveň izolace zvyšuje, když je dioda obrácená zkreslení. Díky tomu je ideální přepínač RF.
• Vysokonapěťový usměrňovač: Vzhledem k vnitřní vrstvě se vzdálenost mezi p-n křižovatkami zvětšuje a tím umožňuje vyšší toleranci napětí mezi křižovatkami.
• Fotodetektor: Přeměna světla na elektrický proudzávisí na oblasti vyčerpání fotodiody. V pinové diodě se oblast deplece zvýší přidáním vnitřní vrstvy mezi p-n křižovatky. Vzhledem k nárůstu v oblasti vyčerpání se zvyšuje objem konverze a také účinnost fotodiody. Proto pinová dioda se používá jako fotodiody.