Какви са принципите и приложенията на PIN диодите? (Част 1 )

PIN фотодиоде полупроводниково устройство, състоящо се от PIN връзка, която преобразува оптичен сигнал в електрически сигнал, който се променя с промяната на светлината. Той е насочен към дефицита на общ PD, структурата е подобрена и чувствителността е по-висока от тази на общия PN преходен фотодиод и има характеристиките на еднопосочна проводимост.

1. Принцип и структура на PIN диод

Общият диод е съставен от полупроводников материал с примеси от N-тип и полупроводников материал с примеси от тип P, директно за образуване на PN преход. PIN диодът е за добавяне на тънък слой нискодопингов вътрешен полупроводник между P-тип полупроводников материал и N-тип полупроводников материал.

Структурната диаграма на PIN диода е показана на фигура 1, тъй като вътрешният полупроводник е подобен на средата, това е еквивалентно на увеличаване на разстоянието между двата електрода на кондензатора на PN прехода, така че преходният кондензатор става малък. Второ, ширината на обеднения слой в полупроводниците от тип P и полупроводниците от тип N се разширява с увеличаването на обратното напрежение, а капацитетът на прехода също е малък с увеличаването на обратното отклонение. Поради съществуването на слой I и областта P като цяло е много тънка, падащият фотон може да се абсорбира само в слой I, а обратното отклонение е концентрирано главно в област I, образувайки област със силно електрическо поле и фотогенерирания носител в областта I се ускорява под действието на силното електрическо поле, така че константата на времето за преминаване на носителя намалява, като по този начин се подобрява честотната характеристика на фотодиода. В същото време въвеждането на слой I разширява зоната на изчерпване и разширява ефективната работна зона на фотоелектричното преобразуване, като по този начин подобрява чувствителността.

Има две основни структури на PIN диода, а именно структурата на равнината и структурата на мезата, както е показано на Фигура 2. За Si-pin133 преходни диоди концентрацията на носители на слой I е много ниска (около 10 cm от порядъка от величина), съпротивлението е много високо (около k-cm порядък), а дебелината W обикновено е дебела (между 10 и 200 m); Концентрацията на допинг на полупроводниците тип P и N от двете страни на слоя I обикновено е много висока.

Слоевете I както на равнинни, така и на меза структури могат да бъдат произведени чрез технология за епитаксия, а силно легираните p plus слоеве могат да бъдат получени чрез термична дифузия или технология за имплантиране на йони. Планарните диоди могат лесно да бъдат произведени чрез конвенционални планарни процеси. Меза структурният диод също трябва да бъде произведен (чрез ецване или набраздяване). Предимствата на меза структурата са:

① Огъващата се част на равнинното съединение се отстранява и повърхностното пробивно напрежение се подобрява;

②Крайният капацитет и индуктивност са намалени, което е благоприятно за подобряване на работната честота.

2. Работно състояние на PIN диод при различно отклонение

①Положителен низходящ дрейф

Когато PIN диодът се приложи с напрежение в права посока, много молове в областта P и N област ще бъдат инжектирани в I област и рекомбинирани в I област. Когато инжекционният носител и съставният носител са равни, токът I достига равновесие. Вътрешният слой има ниско съпротивление поради натрупването на голям брой носители, така че когато PIN диодът е предубеден, той има характеристика на ниско съпротивление. Колкото по-голямо е предното отклонение, толкова по-голям е токът, инжектиран в слоя I, и толкова повече носители в слоя I, което прави неговото съпротивление по-малко. Фигура 3 е еквивалентна електрическа схема при положително отклонение и може да се види, че е еквивалентно на малко съпротивление със стойност на съпротивление между 0.1Ω и 10Ω.

② Нулево отклонение

Когато не се прилага напрежение в двата края на PIN диода, тъй като действителният I слой съдържа малко количество примеси от P-тип, на IN интерфейса, дупките в I областта дифундират към N областта, а електроните в N регион дифундира към I регион и след това образува регион на пространствен заряд. Тъй като концентрацията на примеси в зона I е много ниска в сравнение с тази в зона N, по-голямата част от зоната на изчерпване е почти в зона I. В PI интерфейса, поради разликата в концентрацията (концентрацията на дупки В областта P е много по-голяма от това в областта I), също ще възникне дифузионно движение, но неговият ефект е много по-малък от този в интерфейса IN и може да бъде игнориран. Следователно, при нулево отклонение, PIN диодът представя състояние с високо съпротивление поради съществуването на област на изчерпване в I област.

③ Обратно отклонение надолу

Обратното отклонение е много подобно на нулевото отклонение, с изключение на това, че вграденото електрическо поле е засилено и ефектът е да се разшири областта на пространствения заряд на IN прехода, главно към I областта. По това време PIN диодът може да бъде еквивалентен на съпротивление плюс капацитет, съпротивлението е оставащото вътрешно съпротивление на региона, а капацитетът е бариерният капацитет на зоната на изчерпване. Фигура 4 е еквивалентна електрическа схема на PIN диода при обратно отклонение и може да се види, че обхватът на съпротивлението е между 1Ω и 100Ω, а обхватът на капацитета е между 0,1pF и 10 PF. Когато обратното отклонение е твърде голямо, така че зоната на изчерпване запълва цялата I зона, ще настъпи проникване в I зона и PIN тръбата няма да работи нормално.

Информация за връзка:

Ако имате някакви идеи, не се колебайте да говорите с нас. Без значение къде са нашите клиенти и какви са нашите изисквания, ние ще следваме целта си да предоставим на нашите клиенти високо качество, ниски цени и най-доброто обслужване.