PIN-dioda je sprememba PN-križišča za določene namene. Po PN-spojna dioda je bila razvita v štiridesetih letih prejšnjega stoletja, je bila dioda prvič uporabljena kot močnostni usmernik z nizko frekvenco med letom 1952. Pojav notranje plasti lahko znatno poveča napetost razgradnje za uporabo visokonapetostnih napetosti. Ta notranji sloj ponuja tudi vznemirljive lastnosti, kadar naprava deluje na visokih frekvencah v območju radijskih valov in mikrovalov. PIN dioda je enovrstna dioda z nedopiranim, širokim lastnim polprevodniškim območjem med polprevodniškim območjem tipa P in N. Ta območja so običajno močno dopirana, saj se uporabljajo za ohmične stike. Širše notranje območje je brezbrižnost do navadne p-n diode. Zaradi tega je dioda slabše usmernik, vendar je primerna za hitra stikala, dušilnike, detektorje fotografij in visokonapetostne močnostne elektronike.
Oris čipa diode PIN
Kaj je PIN dioda?
Dioda PIN je enovrstni foto detektor, ki se uporablja za pretvorbo optičnega signala v električni signal. Dioda PIN je sestavljena iz treh regij, in sicer P-regije, I-regije in N-regije. Običajno sta območji P in N močno dopirani, ker se uporabljata za ohmične kontakte. Notranje območje diode je v nasprotju s PN spojno diodo. Zaradi tega je dioda PIN nižji usmernik, vendar je primerna za hitra stikala, dušilnike, detektorje fotografij in uporabe visokonapetostne močnostne elektronike .
PIN dioda
Zgradba in delovanje PIN diode
Izraz PIN dioda je ime dobil po tem, da vključuje tri glavne plasti. Namesto da ima samo sloj P in N tipa, ima tri plasti, kot so
- Plast tipa P
- Notranja plast
- N-sloj
Načelo delovanja diode PIN je popolnoma enako kot običajna dioda. Glavna razlika je v tem, da je območje izčrpavanja, ker to običajno obstaja med obema območjema P & N v obratno pristranski ali nepristranski diodi, večje. V kateri koli PN-spojni diodi ima območje P luknje, kot je bilo dopirano, da se zagotovi večina lukenj. Podobno je bila N-regija dopirana, da zadržuje odvečne elektrone.
Struktura diode PIN
Plast med območjema P & N ne vsebuje nobenih nosilcev naboja, saj se elektroni ali luknje spajajo. Ker območje izpraznitve diode nima nosilcev naboja, deluje kot izolator. Območje izpraznitve obstaja znotraj diode PIN, če pa je dioda PIN usmerjena naprej, nosilci pridejo v območje izpraznitve in ko se dve vrsti nosilcev združita, se začne tok toka.
Ko je dioda PIN priključena naprej pristransko, so nosilci polnjenja veliko višji od stopnje pozornosti notranjega nosilca. Iz tega razloga se električno polje in visoka stopnja vbrizga močno širijo v območje. To električno polje pomaga pospešiti premikanje nosilcev naboja iz območja P v N, kar ima za posledico hitrejše delovanje diode PIN, zaradi česar je primerna naprava za visokofrekvenčne operacije.
Uporaba PIN diod
Aplikacije PIN vključujejo predvsem naslednja področja
- Dioda PIN se uporablja kot visokonapetostni usmernik. Notranji sloj diode ponuja pregrado med obema plastema, kar omogoča dopuščanje dopuščanja višjih povratnih napetosti
- Dioda PIN se uporablja kot idealno radijsko frekvenčno stikalo. Notranji sloj med sloji P & N povečuje prostor med njimi. To tudi zmanjša kapacitivnost med obema regijama in s tem dvigne raven izolacije, ko je dioda PIN obrnjena.
- Dioda PIN se uporablja kot foto detektor za pretvorbo svetlobe v tok, ki poteka v izčrpajoči plasti foto diode, naraščanje izčrpajoče plasti z vstavitvijo notranje plasti izboljša zmogljivost s povečanjem glasnosti, kjer se svetloba spremeni.
- Ta dioda je idealen element za preklapljanje elektronike v aplikacijah elektronike. Uporaben je predvsem za RF-načrtovalne aplikacije in tudi za zagotavljanje preklapljanja ali oslabitve v RF-atenuatorjih in RF-stikalih. Dioda PIN lahko daje veliko višjo raven skladnosti kot RF-releji, ki so pogosto edina druga možnost.
- Glavne aplikacije diode PIN so obravnavane zgoraj, čeprav jih je mogoče uporabiti tudi na nekaterih drugih področjih
Značilnosti diode PIN
Značilnosti diode PIN vključujejo naslednje
Ta upošteva tipično enačbo diode za majhne frekvenčne signale. Na višjih frekvencah se dioda PIN zdi približno popoln upor. V notranji regiji je nabor shranjenih nabojev. Pri majhnih frekvencah se lahko naboj loči in dioda izklopi.
Pri višjih frekvencah ni dovolj časa za odpravo naboja, zato se dioda PIN nikoli ni IZKLOPILA. Dioda ima skrajšan čas reverzne obnovitve. Dioda PIN s pravilno pristranskostjo torej deluje kot spremenljiv upor. Ta visokofrekvenčni upor se lahko razlikuje v širokem območju (od 0,1 Ω-10 kΩ je v nekaterih primerih praktično manjši).
Širše notranje območje pomeni tudi, da bo dioda PIN imela nizko kapacitivnost, če bo vzvratno pristranska. V tej diodi območje izčrpavanja obstaja v celoti v notranji regiji. To območje izčrpavanja je veliko boljše kot pri PN-diodi in ima skoraj konstantno velikost, neodvisno od povratne pristranskosti, ki velja za PN-diodo.
To poveča količino, kjer lahko par elektronskih lukenj ustvari pojav fotona. Nekatere naprave za zaznavanje fotografij, kot je foto tranzistorji in PIN fotodiode uporabljajo PIN-spoj v svoji konstrukciji.
Zasnova PIN-diode ima nekaj kompromisov pri oblikovanju. Povečanje velikosti notranjega območja omogoča, da se dioda zdi kot upor pri manjših frekvencah. Škodljivo vpliva na čas, potreben za izklop diode in njeno ranžirno kapacitivnost. Zato je nujno izbrati napravo z najprimernejšimi lastnostmi za določeno uporabo
Tu gre torej za osnove, delovanje in aplikacije diod PIN. Upamo, da ste bolje razumeli ta koncept izvajati kakršne koli električne in elektronske projekte , prosimo, dajte svoje dragocene predloge s komentarjem v spodnjem oddelku za komentarje. Tukaj je vprašanje za vas, kakšna je funkcija diode PIN?
