Основи на PIN диода, работа и приложения

Основи на PIN диода, работа и приложения

PIN-диодът е промяна на PN-кръстовището за определени приложения. След PN-съединителният диод е разработен през 40-те години на миналия век, диодът за първи път е използван като изправител с висока мощност, нискочестотен през 1952 г. Появата на присъщ слой може значително да увеличи напрежението на пробив при прилагането на високо напрежение. Този присъщ слой предлага и вълнуващи свойства, когато устройството работи на високи честоти в обхвата на радиовълни и микровълни. ПИН диодът е един вид диоди с нелегирана, широко присъща полупроводникова област между полупроводникова област от P-тип и N-тип. Тези региони обикновено са силно легирани, тъй като се използват за омически контакти. По-широката присъща област е безразличие към обикновен p-n диод. Този регион прави диода по-нисък токоизправител, но го прави подходящ за бързи превключватели, атенюатори, фотодетектори и приложения за силова електроника с високо напрежение.



Контур на PIN диоден чип

Контур на PIN диоден чип

Какво е PIN диод?

PIN диодът е един вид фотодетектор, използван за преобразуване на оптичния сигнал в електрически сигнал. PIN диодът се състои от три региона, а именно P-регион, I-регион и N-регион. Обикновено, както P, така и N областите са силно легирани, тъй като се използват за омически контакти. Вътрешната област в диода е за разлика от PN диод за свързване. Този регион прави PIN диода по-нисък токоизправител, но го прави подходящ за бързи превключватели, атенюатори, фотодетектори и приложения на силовата електроника с високо напрежение .






PIN диод

PIN диод

Структура и работа на PIN диода

Терминът PIN диод получава името си от факта, че включва три основни слоя. Вместо просто да има P-тип и N-тип слой, той има три слоя като



  • P-тип слой
  • Вътрешен слой
  • N-тип слой

Принципът на работа на PIN диода е абсолютно същият като нормалния диод. Основната разлика е, че регионът на изчерпване, тъй като това обикновено съществува между двете P & N области в обратен пристрастен или безпристрастен диод, е по-голям. Във всеки диод за свързване на PN, регионът P съдържа дупки, както е легиран, за да се гарантира, че има повечето дупки. По същия начин N-областта е легирана, за да задържа излишните електрони.

Структура на PIN диода

Структура на PIN диода

Слоят между P & N областите не съдържа носители на заряд, тъй като електроните или дупките се сливат Тъй като областта на изчерпване на диода няма носители на заряд, той работи като изолатор. Областта на изчерпване съществува в рамките на PIN диод, но ако PIN диодът е пристрастен напред, тогава носителите влизат в областта на изчерпване и когато двата типа носители се съберат, потокът на ток ще започне.

Когато ПИН диодът е свързан с пристрастие напред, носителите на заряд са много по-високи от нивото на внимание на вътрешния носител. Поради тази причина електрическото поле и нивото на инжектиране на високо ниво се простират дълбоко в региона. Това електрическо поле помага за ускоряване на придвижването на носители на заряд от P към N област, което води до по-бърза работа на PIN диода, което го прави подходящо устройство за високочестотни операции.


Приложения на ПИН диоди

Приложенията на ПИН основно включват следните области

  • PIN диодът се използва като изправител за високо напрежение. Вътрешният слой в диода предлага преграда между двата слоя, което позволява да се толерират по-високи обратни напрежения
  • PIN диодът се използва като идеален радиочестотен превключвател. Вътрешният слой сред P & N слоевете увеличава пространството между тях. Това също намалява капацитета между двата региона, като по този начин повишава нивото на изолация, когато PIN диодът е обратен пристрастен.
  • PIN диодът се използва като a фотодетектор за преобразуване на светлината в тока, който се осъществява в слоя за изчерпване на фотодиод, издигането на слоя за изчерпване чрез вмъкване на вътрешния слой прогресира производителността чрез увеличаване на силата на звука, където се случва промяна на светлината.
  • Този диод е идеален елемент за превключване на електрониката в приложенията на електрониката. Той е полезен главно за приложения за RF проектиране, а също и за осигуряване на превключване или атенюиращ елемент в RF атенюатори и RF превключватели. PIN диодът е способен да даде много по-високи нива на съгласуваност от RF релетата, които често са единствената друга алтернатива.
  • Основните приложения на PIN диода са разгледани по-горе, въпреки че те могат да бъдат приложени и в някои други области

ПИН диодни характеристики

Характеристиките на PIN диодите включват следното

Това се подчинява на типичното диодно уравнение за малки честотни сигнали. При по-високи честоти PIN диодът изглежда като приблизително перфектен резистор. Във вътрешния регион има набор от запасен заряд. При малки честоти зарядът може да се отдели и диодът да се изключи.

При по-високи честоти няма достатъчно време за премахване на зареждането, така че ПИН диодът никога не се изключва. Диодът има намалено време за обратно възстановяване. Правилно пристрастен PIN диод, следователно изпълнява ролята на променлив резистор. Това високочестотно съпротивление може да се различава в широк диапазон (от 0,1 Ω-10 kΩ в някои случаи обаче практичният обхват е по-малък).

По-широката вътрешна зона също означава, че ПИН диодът ще има нисък капацитет, когато е обърнат. В този диод регионът на изчерпване съществува напълно във вътрешната област. Тази област на изчерпване е много по-добра, отколкото в PN-диода, и почти постоянен размер, независимо от обратното отклонение, приложено към PN-диода.

Това увеличава количеството, при което двойки електронна дупка могат да бъдат произведени от поява на фотон. Някои устройства за детектор на снимки като фото транзистори и ПИН фотодиодите използват ПИН-връзка в своята конструкция.

Дизайнът на PIN-диода има някои компромиси с дизайна. Увеличаването на магнитудите на присъщата област позволява на диода да изглежда като резистор при малки честоти. Това влияе вредно на времето, необходимо за изключване на диода и неговия шунтов капацитет. Ето защо е от съществено значение да изберете устройство с най-подходящите свойства за определена употреба

По този начин това е всичко за основите на PIN диодите, работата и приложенията. Надяваме се, че сте разбрали по-добре тази концепция изпълнява всякакви електрически и електронни проекти , моля, дайте вашите ценни предложения, като коментирате в раздела за коментари по-долу. Ето един въпрос към вас, каква е функцията на PIN диода?