Die PIN-Diode ist eine Änderung des PN-Übergangs für bestimmte Anwendungen. Nach dem die PN-Sperrschichtdiode wurde in den 1940er Jahren entwickelt, die Diode wurde erstmals im Jahr 1952 als Hochleistungsgleichrichter mit niedriger Frequenz eingesetzt. Das Auftreten einer intrinsischen Schicht kann die Durchbruchspannung für die Anwendung von Hochspannung erheblich erhöhen. Diese intrinsische Schicht bietet auch aufregende Eigenschaften, wenn das Gerät bei hohen Frequenzen im Bereich von Funkwelle und Mikrowelle arbeitet. Eine PIN-Diode ist eine Art von Diode mit einem undotierten, breiten intrinsischen Halbleiterbereich zwischen einem Halbleiterbereich vom P-Typ und N-Typ. Diese Bereiche sind normalerweise stark dotiert, da sie für ohmsche Kontakte verwendet werden. Der breitere intrinsische Bereich ist gegenüber einer gewöhnlichen pn-Diode gleichgültig. Dieser Bereich macht die Diode zu einem minderwertigen Gleichrichter, eignet sich jedoch für schnelle Schalter, Dämpfungsglieder, Fotodetektoren und Hochspannungs-Leistungselektronikanwendungen.
Umriss des PIN-Diodenchips
Was ist eine PIN-Diode?
Die PIN-Diode ist ein Fotodetektor einer Art, mit dem das optische Signal in ein elektrisches Signal umgewandelt wird. Die PIN-Diode besteht aus drei Regionen, nämlich der P-Region, der I-Region und der N-Region. Typischerweise sind sowohl der P- als auch der N-Bereich stark dotiert, da sie für ohmsche Kontakte verwendet werden. Der intrinsische Bereich in der Diode steht im Gegensatz zu einer PN-Sperrschichtdiode. Dieser Bereich macht die PIN-Diode zu einem unteren Gleichrichter, eignet sich jedoch für schnelle Schalter, Dämpfungsglieder, Fotodetektoren und Anwendungen der Hochspannungsleistungselektronik .
PIN-Diode
Aufbau und Funktionsweise der PIN-Diode
Der Begriff PIN-Diode hat seinen Namen von der Tatsache, dass er drei Hauptschichten enthält. Anstatt nur eine Schicht vom P-Typ und eine Schicht vom N-Typ zu haben, hat es drei Schichten, wie z
- P-Typ-Schicht
- Eigenschicht
- N-Typ-Schicht
Das Funktionsprinzip der PIN-Diode entspricht genau dem einer normalen Diode. Der Hauptunterschied besteht darin, dass der Verarmungsbereich größer ist, da dieser normalerweise zwischen den beiden P & N-Bereichen in einer in Sperrrichtung vorgespannten oder unverzerrten Diode besteht. In jeder PN-Sperrschichtdiode enthält der P-Bereich Löcher, da er dotiert wurde, um sicherzustellen, dass er einen Großteil der Löcher aufweist. Ebenso wurde die N-Region dotiert, um überschüssige Elektronen aufzunehmen.
Struktur der PIN-Diode
Die Schicht zwischen den P & N-Bereichen enthält keine Ladungsträger, da Elektronen oder Löcher verschmelzen. Da der Verarmungsbereich der Diode keine Ladungsträger aufweist, wirkt er als Isolator. Der Verarmungsbereich existiert innerhalb einer PIN-Diode, aber wenn die PIN-Diode in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist, kommen die Träger in den Verarmungsbereich und wenn die beiden Trägertypen zusammenkommen, beginnt der Stromfluss.
Wenn die PIN-Diode in Vorwärtsrichtung angeschlossen ist, sind die Ladungsträger sehr viel höher als die Aufmerksamkeit des intrinsischen Trägers. Aus diesem Grund erstreckt sich das elektrische Feld und das hohe Injektionsniveau tief in den Bereich. Dieses elektrische Feld hilft dabei, die Bewegung von Ladungsträgern vom P- zum N-Bereich zu beschleunigen, was zu einem schnelleren Betrieb der PIN-Diode führt und sie zu einem geeigneten Gerät für Hochfrequenzbetriebe macht.
Anwendungen von PIN-Dioden
Die Anwendungen von PIN umfassen hauptsächlich die folgenden Bereiche
- Die PIN-Diode wird als Hochspannungsgleichrichter verwendet. Die intrinsische Schicht in der Diode bietet eine Aufteilung zwischen den beiden Schichten, wodurch höhere Sperrspannungen toleriert werden können
- Die PIN-Diode wird als idealer Hochfrequenzschalter verwendet. Die intrinsische Schicht unter den P & N-Schichten vergrößert den Raum zwischen ihnen. Dies verringert auch die Kapazität zwischen beiden Regionen, wodurch der Isolationsgrad erhöht wird, wenn die PIN-Diode in Sperrrichtung vorgespannt ist.
- Die PIN-Diode wird als verwendet Fotodetektor Um das Licht in den Strom umzuwandeln, der in der Verarmungsschicht einer Fotodiode stattfindet, erhöht das Erhöhen der Verarmungsschicht durch Einfügen der intrinsischen Schicht die Leistung durch Erhöhen des Volumens, in dem Lichtänderungen auftreten.
- Diese Diode ist ein ideales Element, um die Elektronik in elektronischen Anwendungen umzuschalten. Es ist hauptsächlich für HF-Entwurfsanwendungen und auch zum Bereitstellen des Schaltens oder eines Dämpfungselements in HF-Dämpfungsgliedern und HF-Schaltern nützlich. Die PIN-Diode ist in der Lage, eine viel höhere Konsistenz zu erzielen als HF-Relais, die häufig die einzige andere Alternative sind.
- Die Hauptanwendungen der PIN-Diode wurden oben diskutiert, obwohl sie auch in einigen anderen Bereichen angewendet werden können
Eigenschaften der PIN-Diode
Die PIN-Diodeneigenschaften umfassen Folgendes
Dies folgt der typischen Diodengleichung für kleine Frequenzsignale. Bei höheren Frequenzen erscheint die PIN-Diode wie ein annähernd perfekter Widerstand. Im intrinsischen Bereich befindet sich eine Reihe gespeicherter Ladungen. Bei kleinen Frequenzen kann die Ladung gelöst und die Diode ausgeschaltet werden.
Bei höheren Frequenzen ist nicht genügend Zeit vorhanden, um die Ladung zu beseitigen, sodass die PIN-Diode niemals ausgeschaltet wurde. Die Diode hat eine reduzierte Rücklaufzeit. Eine ordnungsgemäß vorgespannte PIN-Diode fungiert daher als variabler Widerstand. Dieser Hochfrequenzwiderstand kann sich über einen weiten Bereich unterscheiden (von 0,1 Ω bis 10 kΩ in einigen Fällen ist der praktische Bereich jedoch geringer).
Der breitere Eigenbereich bedeutet auch, dass die PIN-Diode bei Sperrvorspannung eine geringe Kapazität aufweist. In dieser Diode existiert der Verarmungsbereich vollständig im intrinsischen Bereich. Dieser Verarmungsbereich ist viel besser als bei einer PN-Diode und nahezu konstant groß, unabhängig von der an die PN-Diode angelegten Sperrvorspannung.
Dies erhöht die Menge, in der Paare von Elektronenlöchern durch ein auftretendes Photon erzeugt werden können. Einige Fotodetektorgeräte mögen Fototransistoren und PIN-Fotodioden verwenden bei ihrer Konstruktion einen PIN-Übergang.
Das Design der PIN-Diode weist einige Designkompromisse auf. Durch Erhöhen der Größen des Eigenbereichs erscheint die Diode bei kleinen Frequenzen wie ein Widerstand. Dies wirkt sich nachteilig auf die zum Ausschalten der Diode und ihrer Shunt-Kapazität erforderliche Zeit aus. Daher ist es wichtig, ein Gerät mit den am besten geeigneten Eigenschaften für eine bestimmte Verwendung auszuwählen
Hier dreht sich alles um die Grundlagen, die Arbeitsweise und die Anwendungen von PIN-Dioden. Wir hoffen, dass Sie dieses Konzept besser verstehen oder verstehen elektrische und elektronische Projekte durchführen Bitte geben Sie Ihre wertvollen Vorschläge, indem Sie im Kommentarbereich unten einen Kommentar abgeben. Hier ist eine Frage an Sie, welche Funktion hat die PIN-Diode?
