p 型材料と n 型材料を、p 型材料と n 型材料の間に真性層で挟み、pin ダイオードを作成しました。熱電子バルブは、2 つの電極 (p 型材料と n 型材料であるアノードとカソード) を持つダイオードです。コア層は絶縁体として機能し、電気を通さないようにします。高電圧整流器、RF スイッチ、マイクロ波スイッチ、可変減衰器、およびその他のアプリケーションでは、PIN ダイオードが使用されます。一般に、すべてのダイオードは電流の流れの一方向弁として機能し、電圧または電流の流れの相対的な上昇が検出された場合、Pin ダイオードを同じように利用して電流の流れを止めることができます。この記事では、ピン ダイオードとその用途、および入力と出力の特性について説明します。
ピン ダイオード
ピン ダイオード は、p 型半導体と n 型半導体領域の間に配置された、ドープされていない真性半導体材料を含むダイオードです。接合部の真性領域と比較して、p 型および n 型領域は通常、広くドープされています。これらの PIN ダイオードの終端端子はオーム接触に使用され、通常の p-n ダイオードより幅が広くなっています。
通常の p-n 接合とは対照的に、PIN ダイオードは真性領域が大きいため、さまざまな用途に適した独自のダイオードです。電流の流れに対して一定の抵抗を提供するより広い真性層のため、このダイオードは回路で使用される場合、抵抗器であると考えられます。
ピンダイオード構造
通常、ピン ダイオードの構造は円筒形で、3 つの層すべてが挟まれており、ダイオード全体がプラスチック ホースで覆われており、回路接続用に 2 つのオーム接点が残されています。 PIN ダイオードの構造では、P 型材料では正孔が多数の電荷キャリアであるのに対し、N 型材料では電子が主要な電荷キャリアです。
発明
1950 年代後半に、西沢純一とその同僚が PIN フォトダイオードを考案しました。アプリケーションによっては、PN ジャンクションの代わりになります。 PN 接合ダイオードは、1940 年代に開発された後、電気回路で低周波の大電力整流器として最初に使用されました。pn 接合間の真性層の存在が高電圧のブレークダウン電圧を上げることはよく知られています。検出。また、ラジオやマイクロ波などの高電圧アプリケーションにも使用できます。 P 型材料、真性層、および N 型材料がダイオード内に挿入される順序のため、PIN ダイオードというモニカが与えられました。
運営の原則
特定の領域での電荷キャリア濃度により PIN ダイオードがバイアスされていない場合、電荷キャリアは N 型領域から真性領域に流れます。その結果、N-I 接合では、空乏領域が広くなります。その結果、幅は N 側で大きくなり、I 側で小さくなります。
これは、N 型材料が強くドープされているのに対し、真性層はそうではないという事実によるものです。その結果、電荷キャリア (電子は N 側の多数キャリア) が N 型から真性層に流れるときに空乏領域が作成されますが、N-P 接合の両側の空乏領域の幅は
インプットとアウトプットの特徴
他のタイプのダイオードと比較すると、pin ダイオードはより広いジャンクションを持っています。逆バイアス モードで接続すると、表面が大きくなるため、ピン ダイオードの静電容量が減少します。ここで作成される空乏領域はかなり大きく、バイアス電圧が大きく変化しても領域のサイズはほぼ一定のままです。
電荷キャリアは順方向バイアス中に空乏領域に移動し、正孔と電子が近づくと電流の流れが始まります。
逆バイアスの間、P 層と N 層の間の真性層が 2 つの層の間のギャップを広げ、ダイオードの静電容量を低下させます。その結果、ダイオードは分離されます。
pin ダイオードの用途
Rf (無線周波数) スイッチ、電圧整流器、マイクロ波スイッチ、可変減衰器、およびフォトダイオードは、最も一般的な用途の一部です。
🡪ピン ダイオードは、RF スイッチおよびマイクロ波周波数スイッチとして電圧可変抵抗器として機能し、RF リレーよりもはるかに優れたレベルの一貫性を提供できます。RF リレーは通常、他の唯一の利用可能なダイオードです。
🡪ダイオードの真性層は、電圧整流器として 2 つの層の間にギャップを作り、層がより大きな逆電圧に耐えられるようにします。高電圧を使用するガジェットが使用される場所で使用されます。
🡪可変補償器としての電圧可変抵抗器としてのダイオードの主な用途はすべてこの特性に基づいていました。可変減衰器を作成するには、3 つのダイオードを使用して回路の固定抵抗を置き換えることができ、同様の回路が回路用に開発されています。
🡪フォトダイオードの形のフォトダイオードの空乏領域で光を電流に変えます。真性層が挿入されると、空乏層が拡大し、光の変化量が増加してパフォーマンスが向上します。
ピンダイオードの利点
以下は、ピン ダイオードを使用する利点の一部です:
🡪非常に低い逆バイアス電圧を使用する必要があります.
🡪量子効率が高い。
🡪より大きな帯域幅を得ることができます.
🡪他のダイオードはノイズ性能が低く、効率が高く、費用対効果が高いです。
🡪空乏領域が大きいほど、追加の作業スペースが得られます。
🡪反転電圧に対する大きな耐性 (耐性) が増加します。
ピン ダイオードの短所
最大の欠点は、通過する信号を強化できないことです.
🡪感度が低く、温度が変化すると変動します。
🡪非常に複雑なパッキング。正確に配置しないと、PIN ダイオードが故障する可能性があります。
🡪従来のダイオードと比較すると、電力損失後の回復期間が大幅に長くなります。
結論
pin ダイオードと通常の p-n 接合ダイオードの唯一の違いは、ダイオードの中央にある真性層です。 PIN ダイオードが順方向バイアスにさらされ、電流がダイオードを流れ始めると、pn 接合の空乏層が縮小します。空乏領域の面積は、PIN ダイオードを配置してバイアス状態を反転させると大きくなります。空乏層は、より低い逆バイアス電圧で完全に蒸発します。ピン ダイオードが低バイアスされると、ピン ダイオードの静電容量が減少し、固有領域が広がります。真性層があるため、PIN ダイオードは幅広いアプリケーションを提供します。 Pin ダイオード は、p 型半導体と n 型半導体領域の間に配置された、ドープされていない真性半導体材料を含むダイオードです。
