Използването на ПИН диоди

Текстът на работата:

Резюме пета година студент на B / L Антонов Александър Михайлович

Националния университет Донецк

PIN-диод - диод вид, при което между области е (п) и отвор (р) проводимост е собствен (нелегиран инж присъща.) Semiconductor (I-област). р и п легирани област обикновено много, тъй като те често се използват за омичен контакт с метал.

Wide окис без I-област прави лошо ПИН-диод токоизправител (диод за рутинна употреба), но от друга страна това може да се използва в шумозаглушители (сигнал атенюатор) бързи ключове, фото детектори и електроника в високо напрежение.

Обикновено ПИН-диод е проектиран да работи в обхват см вълна (UHF).

Функционална структура на ПИН-диод

Характерно качество щифт диод проявява при работа в режим на инжектиране силна, когато I-региона е изпълнен с носители на заряд на силно легирани N + и р + региони, към които се прилага директно напрежение отклонение. ПИН-диод може да бъде функционално сравнение с кофа с вода с отворената страна - веднага след като кофата се пълни до степента на отваряне - тя започва да изтича. По същия начин, диод започва да провежда ток, веднага след като таксата превозвачи пълни и-област.

Поради факта, че в I-региона на много ниска концентрация носител, има почти не процеси рекомбинация по време на инжектиране. Но в режим напред пристрастия, концентрацията на носители на заряд от няколко порядъка по-голяма от концентрацията на собственост.

При ниски честоти, за ПИН-диоди са верни същите уравнения като за конвенционалния. При високи честоти, ПИН-диод се държи като почти идеален резистор - му волт-амперна характеристика (I-V) е линейна дори за много големи стойности на напрежението. При високи честоти, по и-област е голямо количество натрупания заряд, което позволява на диода да работи. При ниски честоти, таксата в област I-рекомбинира и диода е изключен.

импеданс висока честота е обратно пропорционална на постоянния ток, преминаващ през пин-диод. По този начин стойността на съпротивлението може да варира в широк диапазон - от 0,1 ома за 10k - промяна на DC компонент.

Големият ширина I-региона означава също, че диод ПИН-капацитет има малък обратен наклон.

Регионът на пространство такса (SCR) в пин-диод са почти напълно и-област. В сравнение с конвенционалните, ПИН-диод има значително по-голяма SCR чиито граници варират в зависимост от това прилаганата обратно напрежение. Това увеличава обема на полупроводници, които могат да бъдат образувани чрез електронен - ​​дупка двойки под въздействие на радиация (например, оптични - фотон). Някои фотодетектори, като ПИН-фотодиоди и фототранзистори (в които съединението на база колектор е пин-диод), използвайки ПИН-преход за изпълнение на функцията за откриване.

При проектирането на ПИН-диод има да се правят компромиси, от една страна, увеличаване на размера на и-област (и по този начин размерът на натрупания заряд) може да се постигне резистивен поведението на диода при по-ниски честоти, но, от друга страна, рекомбинацията на таксата и прехода към затворената държавата ще се нуждаят от повече време. Затова обикновено ПИН-диоди всеки път, предназначен за специфично приложение.

Когато моделиране на настоящите процеси на потока в р-аз-N- диоди обикновено се използват следните предположения: разпределението на градация на примесите в границите на р-I, и р-п-възли; независимо от времето и мобилност на такса превозвач живот на тяхната концентрация; размерност диоди геометрия.

P-I-п- диоди, които са предназначени за високи скорости модулация на микровълнова енергия, обикновено имат тънка Bazy: w

  • Неидеални преходи характеризират Vp и Bn качествени фактори, които са сложни функции на параметрите P - и п - контактни зони и преходи напрежение. С увеличаване на качествения фактор на напрежението преминава падане. За да се намали коефициента на Q също води до замъгляване реални р-i- и по - преходи и наличието на значителни концентрации на рекомбинация центрове.

    ПИН-диоди обикновено се използват като превключва на радио - и микровълнова схеми, шумозаглушители и фото детектори.

    Според прилагането на ПИН-диоди се разделят на:

    - смесване (например: 2A101 - 2A109);

    - детектор (например 2A201 - 2A203);

    - параметър (например: 1A401 - 1A408);

    - превключване и ограничаване (напр 2A503 - 2A524);

    - и регулиране на множителя (напр 2A601 - 2A613);

    - генериране (например 3A703, 3A705).

    Радиочестотна енергия (RF) и микровълнови ключове.

    В нула или обратна пристрастие пин-диод има нисък капацитет. по-малко количество от капацитета не предава висока честота на сигнала. Когато напред пристрастия ток 1mA и типичен ПИН-диод има съпротивление на 1 ом, което го прави добър проводник на пътя на RF прави. По този начин ПИН-диод може да се използва като добри RF и микровълнови превключватели.

    RF релета се използват и като ключове, но с по-бавна скорост (време за превключване

    10ms), докато, тъй като ПИН-диоди - много по-бързо (1ms).

    Капацитет от дискретни щифт диод е

    1pF. В честотни 320MGts съпротивление такъв контейнер

    500Om. В системи, предназначени за 50 Ohm, затихване на сигнала е около двайсетdb, които в някои приложения, не е достатъчно. В приложения, изискващи по-големи изолация ключове каскадно - каскада от 3 диоди осигурява затихване от 60 децибела.

    RF и микровълнови контролирано шумозаглушители.

    Чрез промяна на тока през пин-диод, можете бързо да промените реактивно съпротивление.

    При високи честоти съпротивлението на ПИН-диод е обратно пропорционална на ток. Съответно, ПИН-диод може да се използва като управляем атенюатор, например в схеми амплитуда модулатори и ниво преместване.

    ПИН-диоди могат да бъдат използвани, като например мост или шунт в мост верига Т атенюатор а.

    ПИН-диоди понякога се използват за защита на входовете на устройства с висока честота на измерванията. Ако входния сигнал е малък и е в границите на приемливите стойности, ПИН-диод капацитет като малък въвежда минимално изкривяване. Чрез увеличаване на изходния сигнал и допустим обхвата за закрепване-диод започва да се провежда и се превръща в резистор, сигнал шунт в "земя".

    ПИН-диод може да се използва в мрежови карти и ключове за оптични кабели. В тези приложения, ПИН-диод се използва като фотодиод.

    Както фотодетектор щифт диод работи при обратен наклон. В този случай тя е затворена и не минава ток (с изключение на един малък ток на утечка). Photon влиза в I-област, което води до образуването на електрон-дупка двойки. таксата превозвачи, които влизат електрическото поле SCR, започват да се движат към регионите на високо легирани, създаване на електрически ток, който може да бъде открит от външен кръг. Проводимостта на диода зависи от честотата на вълната, интензитет и модулация на падащото лъчение.

    Големината на обратно напрежение може да достигне високи стойности, като по този начин увеличаване на напрежението се създава по-голямо поле, което привлича медиите от SCR и-региона по-бързо.

    Някои детектори могат да използват сила лавина размножаването на носители на заряд.

    Един от възли е любителски предавателно устройство на лента лентов филтър (DFT). При производството на домашно приемо I избра DPS схема комутация на ПИН-диоди. По-долу е схема на филтър на devyatidiapazonnogo:

    Използването на ПИН диоди

    Ако напрежението на +12 волта на щифт 1, 8 MHz, VD1 в диода през VD10 и текущата потоци от около 10 mA (както е определено от импеданс разделители 680 ома). Сигналът от антената през диод VD1 е снабден с намотка на свързване преминава лентов филтър 1, 8 MHz и се подава към смесителя. Останалите диоди Vd2 електронен ключ. VD9 и VD11. VD18 затворен обратно напрежение (около 6V), възникващи през резистори, разделители на напрежение. Тази схема позволява да управлявате само положително напрежение.

    Такъв превключвател осигурява изолация между индивидуалния лентов филтър повече от 50 децибела. загуба на сигнал при използване на бобини с диаметър 8 мм представляват 5. 8. 10 db. Загубата може да бъде до известна степен намалява с увеличаване на напред ток през диоди, използването на по-големи бобини диаметър или усилвател вход за компенсация на висока честота загуба.

    Антена ключ се прави, за да диод VD19 на. При получаване на напрежението в диод е равно на 0 V.

    OH затворен, и сигнал от входния терминал преминава през един от филтрите за лентови. Когато трансфер напрежение +12 волта VD19 диод се отваря и по този начин се шунтира входа. В този случай, сигналът в линията на приемане не минава.

    1. Бунин ДВ Yaylenko LP Регистър на радиолюбители шунки. - К. Техника 1978.

    2. Горшков BI Елементи на електронни устройства. Directory. - М. Радио и съобщенията, 1988.