Који су принципи и примена ПИН диода? (Део 1 )

ПИН фотодиодаје полупроводнички уређај који се састоји од ПИН споја који претвара оптички сигнал у електрични сигнал који се мења како се светлост мења. Усмерен је на недостатак општег ПД, структура је побољшана, а осетљивост је већа него код фотодиоде општег ПН споја и има карактеристике једносмерне проводљивости.

1. Принцип и структура ПИН диоде

Општа диода се састоји од полупроводничког материјала допираног нечистоћама Н типа и полупроводничког материјала допираног нечистоћама П директно да би се формирао ПН спој. ПИН диода треба да дода танак слој унутрашњег полупроводника са малим допингом између полупроводничког материјала П-типа и полупроводничког материјала Н-типа.

Структурни дијаграм ПИН диоде је приказан на слици 1, јер је унутрашњи полупроводник сличан медијуму, што је еквивалентно повећању растојања између две електроде ПН спојног кондензатора, тако да кондензатор споја постаје мали. Друго, ширина осиромашеног слоја у полупроводницима П-типа и Н-типа полупроводника се проширује са повећањем обрнутог напона, а капацитет споја је такође мали са повећањем обрнутог преднапона. Због постојања слоја И, а П регион је генерално веома танак, упадни фотон се може апсорбовати само у слоју И, а обрнуто пристрасност је углавном концентрисана у региону И, формирајући регион високог електричног поља, а фотогенерисани носач у региону И убрзава под дејством јаког електричног поља, па се временска константа транзита носиоца смањује, чиме се побољшава фреквентни одзив фотодиоде. У исто време, увођење слоја И повећава област исцрпљивања и проширује ефективну радну област фотоелектричне конверзије, чиме се побољшава осетљивост.

Постоје две основне структуре ПИН диоде, наиме, структура равни и структура мезе, као што је приказано на слици 2. За Си-пин133 спојне диоде, концентрација носиоца слоја И је веома ниска (око 10 цм реда величине), отпорност је веома висока (око к-цм реда величине), а дебљина В је генерално дебела (између 10 и 200м); Концентрација допинга полупроводника П-типа и Н-типа са обе стране И слоја је обично веома висока.

И слојеви и планарних и меза структура могу се произвести технологијом епитаксије, а високо допирани п плус слојеви могу се добити термалном дифузијом или технологијом имплантације јона. Планарне диоде могу се лако произвести конвенционалним планарним процесима. Диоду са мешаном структуром такође треба израдити (урезивање или жлебове). Предности структуре меса су:

① Део савијања равног споја је уклоњен, а површински пробојни напон је побољшан;

②Ивични капацитет и индуктивност су смањени, што доприноси побољшању радне фреквенције.

2. Радно стање ПИН диоде под различитим предрасудама

①Позитиван помак надоле

Када се ПИН диода примени са напредним напоном, многи молови у П региону и Н региону ће бити убризгани у И регион и рекомбиновани у И региону. Када су ињекциони и сложени носач једнаки, струја И достиже равнотежу. Унутрашњи слој има низак отпор због акумулације великог броја носача, тако да када је ПИН диода преднапрегнута, има карактеристику ниског отпора. Што је већа пристрасност напред, то је већа струја убризгана у И слој, и више носилаца у И слоју, чинећи његов отпор мањим. Слика 3 је дијаграм еквивалентног кола под позитивним преднапоном и може се видети да је еквивалентан малом отпору са вредношћу отпора између 0.1Ω и 10Ω.

② Нулто одступање

Када се на оба краја ПИН диоде не примењује напон, пошто стварни И слој садржи малу количину нечистоћа типа П, на ИН интерфејсу, рупе у И региону дифундују у Н регион, а електрони у Н регион дифундује у И регион, а затим формира област просторног наелектрисања. Пошто је концентрација нечистоћа у зони И веома ниска у поређењу са оном у зони Н, већина зоне исцрпљивања је скоро у зони И. На ПИ интерфејсу, због разлике у концентрацији (концентрација рупа у П региону је много већа од да ће у И региону) такође доћи до дифузионог кретања, али је његов ефекат много мањи од онога на ИН интерфејсу и може се занемарити. Стога, при нултом пристрасности, ПИН диода представља стање високог отпора због постојања области исцрпљивања у И региону.

③ Обрнути надоле пристрасност

Реверзна пристрасност је веома слична нултом пристрасности, осим што је уграђено електрично поље ојачано, а ефекат је проширење области просторног набоја ИН споја, углавном према И региону. У овом тренутку, ПИН диода може бити еквивалентна отпору плус капацитивности, отпор је преостали унутрашњи отпор региона, а капацитивност је капацитивност баријере у области исцрпљивања. Слика 4 је еквивалентна шема ПИН диоде под обрнутим преднапоном, и може се видети да је опсег отпора између 1Ω и 100Ω, а опсег капацитивности између 0,1пФ и 10 ПФ. Када је обрнуто пристрасност превелика, тако да зона исцрпљивања испуњава целу И зону, доћи ће до продора у И зону и ПИН цев неће радити нормално.

Контакт информације:

Ако имате било какву идеју, слободно разговарајте са нама. Без обзира где се налазе наши купци и који су наши захтеви, ми ћемо следити наш циљ да нашим купцима пружимо висок квалитет, ниске цене и најбољу услугу.