PINダイオードの基本、動作、およびアプリケーション

PINダイオードは、特定のアプリケーション向けのPN接合の変更です。後 PN接合ダイオード 1940年代に開発されたこのダイオードは、1952年に高出力整流器、低周波として最初に使用されました。固有層の発生により、高電圧を印加するための絶縁破壊電圧が大幅に上昇する可能性があります。この固有の層は、デバイスが電波とマイクロ波の範囲の高周波で動作するときにも刺激的な特性を提供します。 PINダイオードは、P型とN型の半導体領域の間にドープされていない広い真性半導体領域を持つダイオードの一種です。これらの領域は、オーミック接触に使用されるため、通常、高濃度にドープされています。より広い固有領域は、通常のp–nダイオードとは無関係です。この領域により、ダイオードは劣った整流器になりますが、高速スイッチ、減衰器、光検出器、および高電圧パワーエレクトロニクスアプリケーションに適しています。

PINダイオードチップの概要

PINダイオードとは何ですか？

PINダイオードは、光信号を電気信号に変換するために使用される光検出器の一種です。 PINダイオードは、P領域、I領域、N領域の3つの領域で構成されています。通常、P領域とN領域はどちらもオーミック接触に使用されるため、高濃度にドープされています。ダイオードの固有領域は、PN接合ダイオードとは対照的です。この領域により、PINダイオードはより低い整流器になりますが、高速スイッチ、減衰器、光検出器、および 高電圧パワーエレクトロニクスのアプリケーション 。

PINダイオード

PINダイオードの構造と動作

PINダイオードという用語は、3つの主要な層を含むという事実からその名前が付けられています。 P型とN型の層だけでなく、次のような3つの層があります。

• P型層
• 固有の層
• N型層

PINダイオードの動作原理は通常のダイオードとまったく同じです。主な違いは、空乏領域は、通常、逆バイアスまたはバイアスのないダイオードのP領域とN領域の両方の間に存在するためです。どのPN接合ダイオードでも、P領域には、大部分の正孔があることを確認するためにドープされているため、正孔が含まれています。同様に、N領域は過剰な電子を保持するためにドープされています。

PINダイオードの構造

電子または正孔が融合するため、P領域とN領域の間の層には電荷キャリアが含まれません。ダイオードの空乏領域には電荷キャリアがないため、絶縁体として機能します。空乏領域はPINダイオード内に存在しますが、PINダイオードが順方向にバイアスされている場合、キャリアは空乏領域に入り、2つのキャリアタイプが一緒になると、電流の流れが始まります。

PINダイオードが順方向にバイアスされて接続されている場合、電荷キャリアは固有のキャリアの注意のレベルよりもはるかに高くなります。このため、電界と高レベルの注入レベルはこの領域の奥深くまで広がります。この電界は、電荷キャリアのP領域からN領域への移動を高速化するのに役立ち、その結果、PINダイオードの動作が速くなり、高周波動作に適したデバイスになります。

PINダイオードのアプリケーション

PINのアプリケーションには、主に次の領域が含まれます

• PINダイオードは高電圧整流器として使用されます。ダイオードの真性層は、両方の層の間にパーティションを提供し、より高い逆電圧を許容できるようにします
• PINダイオードは理想的な無線周波数スイッチとして使用されます。 P層とN層の間の固有の層は、それらの間のスペースを増やします。これにより、両方の領域間の静電容量も減少するため、PINダイオードが逆バイアスされたときの絶縁レベルが高くなります。
• PINダイオードは 光検出器 光をフォトダイオードの空乏層で発生する電流に変換するために、真性層を挿入して空乏層を上げると、光の変化が起こる場所の体積が増えることで性能が向上します。
• このダイオードは、電子機器のアプリケーションで電子機器のスイッチングを行うための理想的な要素です。これは主にRF設計アプリケーションに役立ち、RF減衰器およびRFスイッチのスイッチングまたは減衰要素を提供する場合にも役立ちます。 PINダイオードは、他の唯一の選択肢であることが多いRFリレーよりもはるかに高いレベルの一貫性を提供できます。
• PINダイオードの主な用途は上記で説明されていますが、他のいくつかの分野にも適用できます。

PINダイオードの特性

PINダイオードの特性は次のとおりです。

これは、小周波数信号の一般的なダイオード方程式に従います。より高い周波数では、PINダイオードはほぼ完全な抵抗のように見えます。固有領域には一連の蓄積電荷があります。小さな周波数では、電荷を切り離してダイオードをオフにすることができます。

より高い周波数では、電荷を除去するのに十分な時間がないため、PINダイオードがオフになることはありません。ダイオードの逆回復時間は短くなっています。したがって、適切にバイアスされたPINダイオードは、可変抵抗器として機能します。この高周波抵抗は、広い範囲で異なる場合があります（ただし、0.1Ω〜10kΩの場合、実際の範囲はわずかです）。

固有領域が広いということは、逆バイアスをかけたときにPINダイオードの静電容量が小さくなることも意味します。このダイオードでは、空乏領域は完全に真性領域に存在します。この空乏領域は、PNダイオードよりもはるかに優れており、PNダイオードに適用される逆バイアスに関係なく、ほぼ一定のサイズです。

これにより、発生光子によって電子正孔対が生成される量が増加します。のようないくつかの光検出器デバイス フォトトランジスタ PINフォトダイオードは、その構造にPIN接合を採用しています。

PINダイオードの設計には、いくつかの設計上のトレードオフがあります。固有領域の大きさを大きくすると、ダイオードがマイナー周波数で抵抗のように見えるようになります。ダイオードのスイッチを切るのに必要な時間とそのシャント容量に悪影響を及ぼします。したがって、特定の用途に最適な特性を備えたデバイスを選択することが不可欠です。

したがって、これはすべてPINダイオードの基本、動作、およびアプリケーションに関するものです。この概念をよりよく理解していただければ幸いです。 電気および電子プロジェクトを実装する 、下のコメントセクションにコメントして、貴重な提案をしてください。ここにあなたへの質問があります、PINダイオードの機能は何ですか？