Fonaments bàsics, treball i aplicacions del díode PIN

Proveu El Nostre Instrument Per Eliminar Problemes





El díode PIN és una alteració de la unió PN per a aplicacions particulars. Després el díode d’unió PN es va desenvolupar l'any 1940, el díode es va exercir per primera vegada com a rectificador d'alta potència, de baixa freqüència durant l'any 1952. L'aparició d'una capa intrínseca pot augmentar significativament la tensió de ruptura per a l'aplicació d'alta tensió. Aquesta capa intrínseca també ofereix propietats emocionants quan el dispositiu funciona a altes freqüències en el radi d'ones de ràdio i microones. Un díode PIN és un tipus de díode amb una regió semiconductora intrínseca àmplia i sense dopar entre una regió semiconductora de tipus P i tipus N. Aquestes regions normalment estan fortament dopades, ja que s’utilitzen per a contactes òhmics. La regió intrínseca més àmplia és la indiferència cap a un díode ordinari p-n. Aquesta regió fa que el díode sigui un rectificador inferior, però el fa adequat per a commutadors ràpids, atenuadors, detectors de fotos i aplicacions d’electrònica de potència d’alta tensió.

Esquema del xip de díode PIN

Esquema del xip de díode PIN



Què és un díode PIN?

El díode PIN és un tipus de detector de fotos que s’utilitza per convertir el senyal òptic en un senyal elèctric. El díode PIN es compon de tres regions, a saber, la regió P, la regió I i la regió N. Normalment, tant les regions P com N estan fortament dopades, ja que s’utilitzen per a contactes òhmics. La regió intrínseca del díode contrasta amb un díode d’unió PN. Aquesta regió fa que el díode PIN sigui un rectificador inferior, però el fa adequat per a commutadors ràpids, atenuadors, detectors de fotos i aplicacions de l'electrònica de potència d'alta tensió .


Diodo PIN

Diodo PIN



Estructura i funcionament del díode PIN

El terme díode PIN rep el seu nom pel fet que inclou tres capes principals. En lloc de tenir només una capa de tipus P i una de tipus N, té tres capes com ara

  • Capa tipus P.
  • Capa intrínseca
  • Capa de tipus N

El principi de funcionament del díode PIN és exactament el mateix que un díode normal. La principal diferència és que la regió d’esgotament, ja que normalment existeix entre les dues regions P & N en un díode esbiaixat inversament o no esbiaixat, és més gran. En qualsevol díode d'unió PN, la regió P conté forats ja que s'ha dopat per assegurar-se que té la majoria de forats. De la mateixa manera, la regió N s'ha dopat per contenir l'excés d'electrons.

Estructura del díode PIN

Estructura del díode PIN

La capa entre les regions P & N no inclou portadors de càrrega, ja que es combinen electrons o forats, ja que la regió d’esgotament del díode no té portadors de càrrega, funciona com a aïllant. La regió d’esgotament existeix dins d’un díode PIN, però si el díode PIN està esbiaixat cap endavant, els portadors entren a la regió d’esgotament i, a mesura que els dos tipus de portadors s’uneixen, s’inicia el flux de corrent.

Quan el díode PIN està connectat amb polarització directa, els portadors de càrrega són molt superiors al nivell d’atenció del portador intrínsec. Per aquest motiu, el camp elèctric i el nivell d'injecció d'alt nivell s'estenen profundament a la regió. Aquest camp elèctric ajuda a accelerar el desplaçament de portadors de càrrega de la regió P a N, cosa que té conseqüències en un funcionament més ràpid del díode PIN, convertint-lo en un dispositiu adequat per a operacions d’alta freqüència.


Aplicacions de díodes PIN

Les aplicacions del PIN inclouen principalment les següents àrees

  • El díode PIN s’utilitza com a rectificador d’alta tensió. La capa intrínseca del díode ofereix una partició entre les dues capes, permetent tolerar tensions inverses més altes
  • El díode PIN s’utilitza com a interruptor de radiofreqüència ideal. La capa intrínseca entre les capes de P & N augmenta l’espai entre elles. Això també redueix la capacitat entre les dues regions, augmentant així el nivell d’aïllament quan el díode PIN està polaritzat inversament.
  • El díode PIN s'utilitza com a detector de fotos per convertir la llum en el corrent que té lloc a la capa d’esgotament d’un diode fotogràfic, la pujada de la capa d’esgotament mitjançant la inserció de la capa intrínseca avança el rendiment augmentant el volum on es produeix el canvi de llum.
  • Aquest díode és un element ideal per donar commutació electrònica a aplicacions d’electrònica. És útil sobretot per a aplicacions de disseny de RF i també per proporcionar la commutació o un element atenuant en atenuadors de RF i commutadors de RF. El díode PIN és capaç de donar nivells de consistència molt més alts que els relés RF que sovint són l’única alternativa.
  • Les principals aplicacions del díode PIN es discuteixen a l’anterior, tot i que també es poden aplicar en algunes altres àrees

Característiques del díode PIN

Les característiques del díode PIN inclouen el següent

Això obeeix l'equació típica del díode per a senyals de freqüència petita. A freqüències més altes, el díode PIN apareix com una resistència aproximadament perfecta. Hi ha un conjunt de càrrega emmagatzemada a la regió intrínseca. A freqüències petites, es pot separar la càrrega i apagar el díode.

A freqüències més altes, no hi ha prou temps per eliminar la càrrega, de manera que el díode PIN no s'ha apagat mai. El díode té un temps de recuperació inversa reduït. Un díode PIN correctament esbiaixat, per tant, funciona com una resistència variable. Aquesta resistència a alta freqüència pot diferir en un ampli rang (de 0,1 Ω-10 kΩ en alguns casos, però, el rang pràctic és més lleuger).

L'àrea intrínseca més àmplia també significa que el díode PIN tindrà una baixa capacitat quan es polaritzi inversament. En aquest díode, la regió d’esgotament existeix completament a la regió intrínseca. Aquesta regió d’esgotament és molt millor que en un díode PN i té una mida gairebé constant, independentment del biaix invers aplicat al díode PN.

Això augmenta la quantitat de parells de forats d'electrons produïts per un fotó d'ocurrència. Alguns dispositius de detecció de fotos com foto transistors i els fotodíodes PIN utilitzen una unió PIN en la seva construcció.

El disseny del díode PIN té alguns avantatges en el disseny. L’augment de les magnituds de la regió intrínseca permet que el díode aparegui com una resistència a freqüències menors. Afecta perjudicialment el temps necessari per apagar el díode i la seva capacitat de derivació. Per tant, és fonamental triar un dispositiu amb les propietats més adequades per a un ús concret

Per tant, es tracta de conceptes bàsics, funcionament i aplicacions del díode PIN. Esperem que tingueu una millor comprensió d’aquest concepte implementar qualsevol projecte elèctric i electrònic Si us plau, doneu els vostres valuosos suggeriments comentant a la secció de comentaris a continuació. Aquí teniu una pregunta, quina és la funció del díode PIN?