Apakah Prinsip Dan Aplikasi Diod PIN? (Bahagian 1 )

Fotodiod PINialah peranti semikonduktor yang terdiri daripada persimpangan PIN yang menukar isyarat optik kepada isyarat elektrik yang berubah apabila cahaya berubah. Ia bertujuan untuk kekurangan PD am, strukturnya diperbaiki, dan kepekaan lebih tinggi daripada fotodiod simpang PN umum, dan ia mempunyai ciri-ciri pengaliran satu arah.

1. Prinsip dan struktur diod PIN

Diod am terdiri daripada bahan semikonduktor terdop kekotoran jenis-N dan bahan semikonduktor terdop kekotoran jenis-P secara langsung untuk membentuk simpang PN. Diod PIN adalah untuk menambah lapisan nipis semikonduktor Intrinsik doping rendah antara bahan semikonduktor jenis P dan bahan semikonduktor jenis N.

Gambar rajah struktur diod PIN ditunjukkan dalam Rajah 1 kerana semikonduktor intrinsik adalah serupa dengan medium, ini bersamaan dengan meningkatkan jarak antara dua elektrod kapasitor simpang PN, supaya kapasitor simpang menjadi kecil. Kedua, lebar lapisan penyusutan dalam semikonduktor jenis P dan semikonduktor jenis N diluaskan dengan peningkatan voltan terbalik, dan kapasitansi simpang juga kecil dengan peningkatan pincang songsang. Oleh kerana kewujudan lapisan I, dan rantau P secara amnya sangat nipis, foton kejadian hanya boleh diserap dalam lapisan I, dan pincang songsang terutamanya tertumpu di kawasan I, membentuk kawasan medan elektrik yang tinggi, dan pembawa yang dijana foto. di rantau I memecut di bawah tindakan medan elektrik yang kuat, jadi pemalar masa transit pembawa berkurangan, dengan itu meningkatkan tindak balas frekuensi fotodiod. Pada masa yang sama, pengenalan lapisan I membesarkan kawasan penyusutan dan meluaskan kawasan kerja berkesan penukaran fotoelektrik, sekali gus meningkatkan sensitiviti.

Terdapat dua struktur asas diod PIN, iaitu, struktur satah dan struktur mesa, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2. Bagi diod simpang Si-pin133, kepekatan pembawa lapisan I adalah sangat rendah (tertib kira-kira 10cm magnitud), kerintangan adalah sangat tinggi (kira-kira k-cm tertib magnitud), dan ketebalan W biasanya tebal (antara 10 dan 200m); Kepekatan doping semikonduktor jenis P dan jenis N pada kedua-dua belah lapisan I biasanya sangat tinggi.

Lapisan I bagi kedua-dua struktur planar dan mesa boleh dibuat dengan teknologi epitaksi, dan lapisan p tambah yang sangat terdop boleh diperolehi melalui teknologi penyebaran terma atau implantasi ion. Diod planar boleh dibuat dengan mudah oleh proses planar konvensional. Diod struktur mesa juga perlu dibuat (dengan mengetsa atau beralur). Kelebihan struktur mesa ialah:

① Bahagian lenturan persimpangan satah dialihkan, dan voltan kerosakan permukaan dipertingkatkan;

②Kapasitans tepi dan induktansi dikurangkan, yang kondusif untuk meningkatkan kekerapan operasi.

2. keadaan kerja diod PIN di bawah pincang yang berbeza

①Hanyutan ke bawah yang positif

Apabila diod PIN digunakan dengan voltan hadapan, banyak tahi lalat di rantau P dan kawasan N akan disuntik ke dalam rantau I dan digabungkan semula di rantau I. Apabila pembawa suntikan dan pembawa kompaun adalah sama, arus I mencapai keseimbangan. Lapisan intrinsik mempunyai rintangan yang rendah disebabkan oleh pengumpulan sejumlah besar pembawa, jadi apabila diod PIN dipincang ke hadapan, ia mempunyai ciri rintangan yang rendah. Lebih besar pincang ke hadapan, lebih besar arus yang disuntik ke dalam lapisan I, dan lebih banyak pembawa dalam lapisan I, menjadikan rintangannya lebih kecil. Rajah 3 ialah gambarajah litar setara di bawah pincang positif, dan ia boleh dilihat bahawa ia bersamaan dengan rintangan kecil dengan nilai rintangan antara 0.1Ω dan 10Ω.

② Sisihan sifar

Apabila tiada voltan dikenakan pada kedua-dua hujung diod PIN, kerana lapisan I sebenar mengandungi sejumlah kecil kekotoran jenis P, pada antara muka IN, lubang di rantau I meresap ke rantau N, dan elektron dalam Rantau N meresap ke rantau I, dan kemudian membentuk kawasan caj ruang. Oleh kerana kepekatan kekotoran di Zon I adalah sangat rendah berbanding dengan di Zon N, kebanyakan zon penyusutan hampir berada di Zon I. Di antara muka PI, disebabkan perbezaan kepekatan (kepekatan lubang DI rantau P adalah lebih besar daripada bahawa di rantau I), gerakan resapan juga akan berlaku, tetapi kesannya jauh lebih kecil daripada di antara muka IN dan boleh diabaikan. Oleh itu, pada pincang sifar, diod PIN menunjukkan keadaan rintangan yang tinggi kerana kewujudan kawasan penyusutan di rantau I.

③ Pincang ke bawah songsang

Pincang songsang sangat serupa dengan pincang sifar, kecuali medan elektrik terbina dalam diperkukuh, dan kesannya adalah untuk meluaskan kawasan cas ruang simpang IN, terutamanya ke arah rantau I. Pada masa ini, diod PIN boleh bersamaan dengan rintangan ditambah kapasitansi, rintangan ialah rintangan rantau intrinsik yang tinggal, dan kapasitansi ialah kapasitans penghalang bagi kawasan penyusutan. Rajah 4 ialah gambarajah litar setara bagi diod PIN di bawah pincang songsang, dan dapat dilihat bahawa julat rintangan adalah antara 1Ω dan 100Ω, dan julat kapasitansi adalah antara 0.1pF dan 10 PF. Apabila pincang songsang terlalu besar, supaya zon penyusutan memenuhi seluruh zon I, penembusan zon I akan berlaku, dan tiub PIN tidak akan berfungsi seperti biasa.

Maklumat perhubungan:

Jika anda mempunyai sebarang idea, sila berbincang dengan kami. Tidak kira di mana pelanggan kami berada dan apa keperluan kami, kami akan mengikut matlamat kami untuk menyediakan pelanggan kami kualiti tinggi, harga rendah dan perkhidmatan terbaik.