Kokie yra PIN diodų principai ir pritaikymas? (1 dalis )

PIN fotodiodasyra puslaidininkinis įtaisas, susidedantis iš PIN jungties, kuri optinį signalą paverčia elektriniu signalu, kuris keičiasi keičiantis šviesai. Jis nukreiptas į bendrojo PD trūkumą, patobulinta struktūra, o jautrumas didesnis nei bendro PN sandūros fotodiodo ir turi vienos krypties laidumo charakteristikas.

1. PIN diodo principas ir sandara

Bendrąjį diodą sudaro N tipo priemaiša legiruota puslaidininkinė medžiaga ir P tipo priemaiša legiruota puslaidininkinė medžiaga, kuri tiesiogiai sudaro PN jungtį. PIN diodas skirtas pridėti ploną mažai legiruojančio vidinio puslaidininkio sluoksnį tarp P tipo puslaidininkinės medžiagos ir N tipo puslaidininkinės medžiagos.

PIN diodo struktūros schema parodyta 1 paveiksle, nes vidinis puslaidininkis yra panašus į terpę, tai prilygsta atstumo tarp dviejų PN jungties kondensatoriaus elektrodų padidinimui, kad jungties kondensatorius taptų mažas. Antra, išeikvojimo sluoksnio plotis P tipo puslaidininkiuose ir N tipo puslaidininkiuose didėja didėjant atvirkštinei įtampai, o sankryžos talpa taip pat yra maža, padidėjus atvirkštiniam poslinkiui. Dėl to, kad yra I sluoksnis, o P sritis paprastai yra labai plona, ​​krintantis fotonas gali būti absorbuojamas tik I sluoksnyje, o atvirkštinis poslinkis daugiausia sutelktas I srityje, sudarydamas didelio elektrinio lauko sritį ir fotogeneruojamą nešiklį. I srityje, veikiant stipriam elektriniam laukui, pagreitėja, todėl nešiklio tranzito laiko konstanta mažėja, todėl pagerėja fotodiodo dažnio atsakas. Tuo pačiu metu I sluoksnio įvedimas padidina išeikvojimo sritį ir išplečia efektyvią fotoelektrinės konversijos darbo sritį, taip pagerindamas jautrumą.

Yra dvi pagrindinės PIN diodo struktūros, būtent plokštumos struktūra ir mezos struktūra, kaip parodyta 2 paveiksle. Si-pin133 jungties diodų nešiklio koncentracija I sluoksnyje yra labai maža (apie 10 cm eilės). dydžio), savitoji varža yra labai didelė (maždaug k-cm dydžio tvarka), o storis W paprastai yra storas (nuo 10 iki 200 m); P tipo ir N tipo puslaidininkių dopingo koncentracija abiejose I sluoksnio pusėse paprastai yra labai didelė.

Tiek plokščių, tiek mesa struktūrų I sluoksniai gali būti pagaminti naudojant epitaksijos technologiją, o labai legiruoti p plius sluoksniai gali būti gauti taikant terminės difuzijos arba jonų implantavimo technologiją. Plokštuminiai diodai gali būti lengvai pagaminti naudojant įprastinius plokštuminius procesus. Mesa struktūros diodas taip pat turi būti pagamintas (išgraviruojant arba išpjaustant griovelį). Mesa struktūros pranašumai yra šie:

① Pašalinama plokštumos sankryžos lenkimo dalis ir pagerinama paviršiaus skilimo įtampa;

② Sumažėja krašto talpa ir induktyvumas, o tai padeda pagerinti veikimo dažnį.

2. PIN diodo darbo būsena esant skirtingam poslinkiui

① Teigiamas poslinkis žemyn

Kai PIN diodas įjungiamas su tiesiogine įtampa, daug molių P ir N srityje bus įšvirkščiama į I sritį ir rekombinuojama I srityje. Kai įpurškimo nešiklis ir sudėtinis nešiklis yra lygūs, srovė I pasiekia pusiausvyrą. Vidinis sluoksnis turi mažą varžą, nes susikaupia daug nešlių, todėl kai PIN diodas yra nukreiptas į priekį, jo atsparumo charakteristika yra maža. Kuo didesnis poslinkis į priekį, tuo didesnė srovė įpurškiama į I sluoksnį ir tuo daugiau nešėjų I sluoksnyje, todėl jo varža mažesnė. 3 paveiksle parodyta lygiavertė grandinės schema esant teigiamam poslinkiui, ir matyti, kad ji atitinka mažą varžą, kurios varžos vertė yra nuo 0.1Ω iki 10Ω.

② Nulinis nuokrypis

Kai abiejuose PIN diodo galuose neveikia įtampa, nes faktiniame I sluoksnyje yra nedidelis kiekis P tipo priemaišų, IN sąsajoje I srities skylės difunduoja į N sritį, o elektronai N sritis difunduoja į I sritį ir tada sudaro erdvės krūvio sritį. Kadangi priemaišų koncentracija I zonoje yra labai maža, palyginti su N zonoje, didžioji dalis išeikvojimo zonos yra beveik I zonoje. PI sąsajoje dėl koncentracijos skirtumo (skylių koncentracija P srityje yra daug didesnė nei kad I srityje), taip pat įvyks difuzinis judėjimas, tačiau jo poveikis yra daug mažesnis nei IN sąsajoje ir gali būti ignoruojamas. Todėl, esant nuliniam poslinkiui, PIN diodas pasižymi dideliu atsparumu, nes I srityje yra išeikvojimo sritis.

③ Atvirkštinis poslinkis žemyn

Atvirkštinis poslinkis yra labai panašus į nulinį poslinkį, išskyrus tai, kad sustiprinamas įtaisytasis elektrinis laukas, todėl IN sankryžos erdvės įkrovos sritis išplečiama, daugiausia link I srities. Šiuo metu PIN diodas gali būti lygus varžai ir talpai, varža yra likusi vidinės srities varža, o talpa yra išeikvojimo srities barjerinė talpa. 4 paveiksle yra lygiavertė PIN diodo grandinės schema esant atvirkštiniam poslinkiui, ir matyti, kad varžos diapazonas yra nuo 1Ω iki 100Ω, o talpos diapazonas yra nuo 0,1 pF iki 10 PF. Kai atvirkštinis poslinkis yra per didelis, kad išeikvojimo zona užpildytų visą I zoną, I zona prasiskverbs ir PIN vamzdelis neveiks normaliai.

Kontaktinė informacija:

Jei turite kokių nors idėjų, nedvejodami pasikalbėkite su mumis. Nesvarbu, kur yra mūsų klientai ir kokie yra mūsų reikalavimai, sieksime savo tikslo teikti klientams aukštą kokybę, žemas kainas ir geriausias paslaugas.