Základy diódy PIN, práca a aplikácie

Základy diódy PIN, práca a aplikácie

PIN-dióda je zmenou spojenia PN pre konkrétne aplikácie. Po prechodová dióda PN bola vyvinutá v 40. rokoch 20. storočia, dióda sa po prvýkrát začala používať ako vysokovýkonný usmerňovač, nízkofrekvenčný v priebehu roku 1952. Výskyt vnútornej vrstvy môže významne zvýšiť priraďovacie napätie pre aplikáciu vysokého napätia. Táto vnútorná vrstva tiež ponúka vzrušujúce vlastnosti, keď zariadenie pracuje na vysokých frekvenciách v rozsahu rádiových vĺn a mikrovlniek. PIN dióda je jeden druh diódy s nedotovanou širokou vnútornou polovodičovou oblasťou medzi polovodičovou oblasťou typu P a N. Tieto oblasti sú zvyčajne silne dotované, pretože sa používajú pre ohmické kontakty. Širšia vnútorná oblasť je ľahostajnosť k bežnej p – n dióde. Táto oblasť robí z diódy horší usmerňovač, ale je vhodná pre rýchle spínače, útlmové články, fotodetektory a vysokonapäťovú výkonovú elektroniku.

Obrys čipu diódy PIN

Obrys čipu diódy PIN



Čo je to PIN dióda?

PIN dióda je jeden typ foto detektora, ktorý sa používa na prevod optického signálu na elektrický signál. PIN dióda sa skladá z troch oblastí, a to P-regiónu, I-regiónu a N-regiónu. Oblasti P a N sú zvyčajne silne dotované, pretože sa používajú pre ohmické kontakty. Vnútorná oblasť v dióde je na rozdiel od prechodovej diódy PN. Táto oblasť robí z diódy PIN dolný usmerňovač, ale je vhodná pre rýchle spínače, útlmové články, fotodetektory a aplikácie vysokonapäťovej výkonovej elektroniky .




PIN dióda

PIN dióda

Štruktúra a fungovanie PIN diódy

Názov PIN dióda je pomenovaný podľa toho, že obsahuje tri hlavné vrstvy. Namiesto toho, aby mal iba vrstvu typu P a N, má tri vrstvy ako napr



  • Vrstva typu P.
  • Vnútorná vrstva
  • Vrstva typu N.

Princíp fungovania PIN diódy je úplne rovnaký ako normálna dióda. Hlavný rozdiel je v tom, že oblasť vyčerpania, pretože tá normálne existuje medzi oboma oblasťami P&N v reverzne predpojatej alebo neskreslenej dióde, je väčšia. V ktorejkoľvek spojovacej dióde PN obsahuje oblasť P otvory, pretože bola dotovaná, aby sa zabezpečilo, že má väčšinu otvorov. Rovnako bola dopovaná N-oblasť na zadržiavanie prebytočných elektrónov.

Štruktúra PIN diódy

Štruktúra PIN diódy

Vrstva medzi oblasťami P & N neobsahuje žiadne nosiče náboja, pretože sa zlučujú elektróny alebo otvory. Pretože oblasť vyčerpania diódy nemá nosiče náboja, funguje ako izolátor. Vyčerpávacia oblasť existuje v PIN dióde, ale ak je PIN dióda skreslená dopredu, potom sa nosiče dostanú do vyčerpanej oblasti a keď sa oba typy nosičov spoja, začne prúdiť prúd.



Keď je PIN dióda pripojená v predopise, nosiče náboja sú oveľa vyššie ako úroveň vlastnej pozornosti nosiča. Z tohto dôvodu elektrické pole a vysoká úroveň vstrekovania siaha hlboko do oblasti. Toto elektrické pole pomáha pri urýchľovaní pohybu nosičov náboja z oblasti P do N, čo má za následok rýchlejšiu prevádzku PIN diódy, čo z nej robí vhodné zariadenie pre vysokofrekvenčné operácie.


Aplikácie PIN diód

Aplikácie PIN zahŕňajú hlavne nasledujúce oblasti

  • PIN dióda sa používa ako vysokonapäťový usmerňovač. Vnútorná vrstva v dióde ponúka prepážku medzi oboma vrstvami, čo umožňuje tolerovať vyššie reverzné napätia.
  • PIN dióda sa používa ako ideálny vysokofrekvenčný spínač. Vnútorná vrstva medzi vrstvami P & N zväčšuje priestor medzi nimi. To tiež znižuje kapacitu medzi oboma regiónmi, a tým zvyšuje úroveň izolácie, keď je PIN dióda spätne predpätá.
  • PIN dióda sa používa ako a foto detektor na premenu svetla na prúd, ktorý sa deje v deplečnej vrstve fotodiódy, stúpanie depléčnej vrstvy vložením vnútornej vrstvy postupuje zvýšením hlasitosti v mieste, kde dochádza k zmene svetla.
  • Táto dióda je ideálnym prvkom na prepínanie elektroniky v aplikáciách elektroniky. Je to užitočné hlavne pre RF návrhové aplikácie a tiež na zabezpečenie prepínania alebo zoslabovacieho prvku v RF zoslabovačoch a RF prepínačoch. PIN dióda je schopná poskytnúť oveľa vyššiu úroveň konzistencie ako vysokofrekvenčné relé, ktoré sú často jedinou alternatívou.
  • O hlavných aplikáciách PIN diódy sa hovorí vyššie, aj keď je možné ich použiť aj v niektorých iných oblastiach

Charakteristika diódy PIN

Charakteristiky PIN diódy zahŕňajú nasledujúce

Toto je v súlade s typickou diódovou rovnicou pre signály s nízkou frekvenciou. Na vyšších frekvenciách sa PIN dióda javí ako približne dokonalý odpor. Vo vnútornej oblasti je sada uloženého náboja. Pri malých frekvenciách sa dá náboj odpojiť a dióda sa vypne.

Pri vyšších frekvenciách nie je dostatok času na elimináciu nabitia, takže PIN dióda sa nikdy nevypla. Dióda má skrátený čas spätného zotavenia. PIN dióda správne predpätá, preto funguje ako variabilný rezistor. Tento vysokofrekvenčný odpor sa môže líšiť v širokom rozmedzí (od 0,1 Ω do 10 kΩ, v niektorých prípadoch je praktický rozsah slabší).

Širšia vnútorná oblasť tiež znamená, že dióda PIN bude mať pri reverznom predpätí nízku kapacitu. V tejto dióde oblasť vyčerpania existuje úplne vo vnútornej oblasti. Táto oblasť vyčerpania je oveľa lepšia ako v PN-dióde a má takmer konštantnú veľkosť, nezávisle od reverzného skreslenia použitého na PN-diódu.

To zvyšuje množstvo, kde môžu byť dvojice elektrónových dier vytvárané fotónom výskytu. Niektoré zariadenia na detekciu fotografií majú radi foto tranzistory a PIN fotodiódy využívajú pri svojej konštrukcii spojku PIN.

Konštrukcia PIN-diódy má určité dizajnové kompromisy. Zvyšovanie veľkosti vnútornej oblasti umožňuje, aby sa dióda javila ako odpor pri menších frekvenciách. Škodlivo ovplyvňuje čas potrebný na vypnutie diódy a jej bočníka. Preto je nevyhnutné zvoliť zariadenie s najvhodnejšími vlastnosťami pre konkrétne použitie

Toto je teda všetko o základoch, práci a aplikáciách diódy PIN. Dúfame, že ste tomuto konceptu lepšie porozumeli realizovať akékoľvek elektrické a elektronické projekty , prosím, poskytnite svoje cenné návrhy komentárom v sekcii komentárov nižšie. Tu je otázka, aká je funkcia PIN diódy?