דיודת ה- PIN מהווה שינוי בצומת ה- PN ליישומים מסוימים. לאחר דיודת צומת PN פותחה בשנת 1940, הדיודה הופעלה לראשונה כמיישר בעל הספק גבוה, בתדירות נמוכה במהלך שנת 1952. הופעת שכבה פנימית יכולה להגדיל משמעותית את מתח הפירוק ליישום מתח גבוה. שכבה פנימית זו מציעה גם מאפיינים מרגשים כאשר המכשיר פועל בתדרים גבוהים בטווח גלי הרדיו והמיקרוגל. דיודת PIN היא סוג אחד של דיודה עם אזור מוליכים למחצה פנימיים לא מפותחים, בין אזור מוליכים למחצה מסוג P ו- N. אזורים אלה בדרך כלל מסוממים בכבדות מכיוון שהם משמשים למגעים אוהם. האזור הפנימי הרחב יותר הוא אדישות לדיודת p – n רגילה. אזור זה הופך את הדיודה למיישר נחות, אך הוא מתאים אותה למתגים מהירים, מחלישים, גלאי צילום ויישומי אלקטרוניקה במתח גבוה.
מתאר שבב דיודות PIN
מהי דיודת PIN?
דיודת ה- PIN היא סוג אחד של גלאי צילום המשמש להמרת אות אופטי לאות חשמלי. דיודת ה- PIN מורכבת משלושה אזורים, כלומר אזור P, אזור I ו- N אזור. בדרך כלל, הן האזורים P ו- N מסוממים מאוד בגלל שהם משמשים למגעים אוהם. האזור הפנימי בדיודה הוא בניגוד לדיודת צומת PN. אזור זה הופך את דיודת ה- PIN למיישר תחתון, אך היא מתאימה למתגים מהירים, מחלישים, גלאי צילום ו יישומים של אלקטרוניקה מתח גבוהה .
דיודת PIN
מבנה ועבודה של דיודת PIN
המונח דיודת PIN מקבל את שמו מהעובדה הכוללת שלוש שכבות עיקריות. במקום שיש רק שכבת P ושכבה מסוג N, יש לה שלוש שכבות כגון
- שכבה מסוג P
- שכבה פנימית
- שכבה מסוג N
עקרון העבודה של דיודת ה- PIN זהה לחלוטין לדיודה רגילה. ההבדל העיקרי הוא שאזור הדלדול, מכיוון שבדרך כלל קיים בין אזורי ה- P & N בדיודה מוטה או משוחדת הפוכה הוא גדול יותר. בכל דיודת צומת PN, אזור ה- P מכיל חורים כיוון שהוא מסומם כדי לוודא שיש לו רוב החורים. כמו כן אזור ה- N כבר מסומם להחזיק עודפי אלקטרונים.
מבנה דיודת PIN
השכבה בין אזורי ה- P & N אינה כוללת נושאות מטען שכן כל אלקטרונים או חורים מתמזגים מכיוון שלאזור הדלדול של הדיודה אין נשאות מטען היא פועלת כמבודד. אזור הדלדול קיים בתוך דיודת PIN, אך אם דיודת ה- PIN מוטה קדימה, הרי שהנשאים מגיעים לאזור הדלדול וכששני סוגי המוביל מתחברים, זרם הזרם יתחיל.
כאשר דיודת ה- PIN מחוברת במוטה קדימה, מובילי המטען גבוהים בהרבה מרמת תשומת הלב של המוביל הפנימי. מסיבה זו השדה החשמלי ורמת ההזרקה הגבוהה משתרעים עמוק לתוך האזור. שדה חשמלי זה מסייע בזירוז העברת מובילי המטען מאזור P לאזור N, מה שמביא לתפעול מהיר יותר של דיודת ה- PIN, מה שהופך אותו למכשיר מתאים לפעולות בתדירות גבוהה.
יישומים של דיודות PIN
היישומים של PIN כוללים בעיקר את התחומים הבאים
- דיודת ה- PIN משמשת כמיישר מתח גבוה. השכבה הפנימית בדיודה מציעה מחיצה בין שתי השכבות, ומאפשרת לסבול ממתחים לאחור גבוהים יותר.
- דיודת ה- PIN משמשת כמתג תדרים רדיו אידיאלי. השכבה הפנימית בין שכבות ה- P & N מגדילה את הרווח ביניהן. זה גם מקטין את הקיבול בין שני האזורים, ובכך מעלה את רמת הבידוד כאשר דיודת ה- PIN מוטה לאחור.
- דיודת ה- PIN משמשת כ- גלאי תמונות כדי להמיר את האור לזרם המתרחש בשכבת הדלדול של דיודת צילום, העלאת שכבת הדלדול על ידי החדרת השכבה הפנימית מקדמת את הביצועים על ידי הגדלת עוצמת הקול במקום בו מתרחש שינוי האור.
- דיודה זו היא אלמנט אידיאלי לתת מיתוג אלקטרוניקה ביישומי אלקטרוניקה. זה שימושי בעיקר ליישומי עיצוב RF וגם לאספקת מיתוג, או אלמנט מחליש במאבכי RF ובמתגי RF. דיודת ה- PIN מסוגלת לתת רמות עקביות גבוהות בהרבה מממסרי RF שהם לרוב האלטרנטיבה האחרת היחידה.
- היישומים העיקריים של דיודת ה- PIN נדונו לעיל, אם כי ניתן ליישם אותם גם באזורים אחרים
מאפייני דיודות PIN
מאפייני דיודת ה- PIN כוללים את הדברים הבאים
זה מציית למשוואת הדיודות האופיינית לאותות תדרים קטנים. בתדרים גבוהים יותר, דיודת ה- PIN נראית כמו נגד מושלם בערך. יש סט מטען מאוחסן באזור הפנימי. בתדרים קטנים ניתן לנתק את המטען ולכבות את הדיודה.
בתדרים גבוהים יותר אין מספיק זמן לבטל את הטעינה, ולכן דיודת ה- PIN מעולם לא נכבה. לדיודה זמן התאוששות הפוך מופחת. דיודת PIN מוטה כהלכה ולכן פועלת כנגד משתנה. התנגדות בתדירות גבוהה זו עשויה להיות שונה בטווח רחב (בין 0.1 Ω-10 kΩ, במקרים מסוימים, הטווח המעשי הוא קל יותר).
האזור הפנימי הרחב יותר פירושו גם שדיודת ה- PIN תהיה בעלת קיבול נמוך כאשר מוטה לאחור. בדיודה זו, אזור הדלדול קיים לחלוטין באזור הפנימי. אזור הדלדול זה טוב בהרבה מאשר בדיודת PN, ובגודל כמעט קבוע, ללא תלות בהטיה ההפוכה המופעלת על דיודת ה- PN.
זה מגדיל את הכמות בה ניתן לייצר זוגות חור אלקטרונים על ידי פוטון התרחשות. כמה מכשירי גלאי תמונות כמו טרנזיסטורי צילום ופוטודיודות של PIN משתמשות בצומת PIN בבנייתם.
העיצוב של דיודת ה- PIN כולל כמה פשרות עיצוביות. עליית גודל האזור הפנימי מאפשרת לדיודה להראות כמו נגד בתדרים קלים. זה משפיע באופן מזיק על הזמן הדרוש לכיבוי הדיודה וקיבולת השינט שלה. לכן, חשוב לבחור מכשיר עם המאפיינים המתאימים ביותר לשימוש מסוים
לפיכך, הכל על יסודות דיודות PIN, עבודה ויישומים. אנו מקווים שיש לך הבנה טובה יותר של מושג זה או על ליישם פרויקטים חשמליים ואלקטרוניים אנא הוסף את הצעותיך החשובות על ידי תגובה בקטע התגובות למטה. הנה שאלה עבורך, מה הפונקציה של דיודת PIN?
