Fundamentos, funcionamento e aplicações do diodo PIN

O diodo PIN é uma alteração da junção PN para aplicações específicas. Depois de o diodo de junção PN foi desenvolvido no ano de 1940, o diodo foi exercido pela primeira vez como um retificador de alta potência, baixa frequência durante o ano de 1952. A ocorrência de uma camada intrínseca pode aumentar significativamente a tensão de ruptura para a aplicação de alta tensão. Essa camada intrínseca também oferece propriedades interessantes quando o dispositivo opera em altas frequências na faixa de ondas de rádio e microondas. Um diodo PIN é um tipo de diodo com uma região semicondutora intrínseca ampla e não dopada entre uma região semicondutora do tipo P e do tipo N. Essas regiões são normalmente fortemente dopadas, pois são usadas para contatos ôhmicos. A região intrínseca mais ampla é indiferente a um diodo p-n comum. Esta região torna o diodo um retificador inferior, mas o torna apropriado para comutadores rápidos, atenuadores, fotodetectores e aplicações eletrônicas de alta tensão.

Esboço do chip de diodo PIN

O que é um diodo PIN?

O diodo PIN é um tipo de fotodetector, usado para converter o sinal óptico em um sinal elétrico. O diodo PIN é composto por três regiões, nomeadamente região P, região I e região N. Normalmente, ambas as regiões P e N são fortemente dopadas devido ao fato de serem utilizadas para contatos ôhmicos. A região intrínseca no diodo está em contraste com um diodo de junção PN. Esta região torna o diodo PIN um retificador inferior, mas o torna apropriado para interruptores rápidos, atenuadores, fotodetectores e aplicações de eletrônicos de alta tensão .

Diodo PIN

Estrutura e funcionamento do diodo PIN

O termo diodo PIN deve seu nome ao fato de incluir três camadas principais. Em vez de apenas ter uma camada do tipo P e uma do tipo N, ele tem três camadas, como

• Camada tipo P
• Camada intrínseca
• Camada tipo N

O princípio de funcionamento do diodo PIN exatamente o mesmo que um diodo normal. A principal diferença é que a região de depleção, porque normalmente existe entre as regiões P e N em um diodo reverso ou não polarizado, é maior. Em qualquer diodo de junção PN, a região P contém orifícios, pois foi dopada para garantir que tenha a maioria dos orifícios. Da mesma forma, a região N foi dopada para conter o excesso de elétrons.

Estrutura do Diodo PIN

A camada entre as regiões P e N não inclui portadores de carga, pois quaisquer elétrons ou lacunas se fundem. Como a região de depleção do diodo não possui portadores de carga, ele funciona como um isolante. A região de depleção existe dentro de um diodo PIN, mas se o diodo PIN for polarizado direto, então as portadoras vêm para a região de depleção e conforme os dois tipos de portadoras se unem, o fluxo de corrente começa.

Quando o diodo PIN é conectado em polarização direta, os portadores de carga são muito mais elevados do que o nível de atenção do portador intrínseco. Por esta razão, o campo elétrico e o alto nível de injeção se estendem profundamente na região. Este campo elétrico auxilia na agilização da movimentação dos portadores de carga da região P para N, o que resulta na operação mais rápida do diodo PIN, tornando-o um dispositivo adequado para operações em alta frequência.

Aplicações de PIN Diodos

As aplicações de PIN incluem principalmente as seguintes áreas

• O diodo PIN é usado como um retificador de alta tensão. A camada intrínseca no diodo oferece uma partição entre as duas camadas, permitindo que tensões reversas mais altas sejam toleradas
• O diodo PIN é usado como uma chave de freqüência de rádio ideal. A camada intrínseca entre as camadas P e N aumenta o espaço entre elas. Isso também reduz a capacitância entre as duas regiões, aumentando assim o nível de isolamento quando o diodo PIN é polarizado reversamente.
• O diodo PIN é usado como um detector de fotos para converter a luz na corrente que ocorre na camada de depleção de um fotodíodo, elevar a camada de depleção inserindo a camada intrínseca progride o desempenho aumentando o volume onde ocorre a mudança de luz.
• Este diodo é um elemento ideal para fornecer comutação eletrônica em aplicações de eletrônica. É útil principalmente para aplicações de design de RF e também para fornecer a comutação, ou um elemento atenuador em atenuadores de RF e comutadores de RF. O diodo PIN é capaz de fornecer níveis muito mais altos de consistência do que os relés de RF, que freqüentemente são a única alternativa.
• As principais aplicações do diodo PIN são discutidas acima, embora também possam ser aplicadas em algumas outras áreas

Características do diodo PIN

As características do diodo PIN incluem o seguinte

Isso obedece à equação de diodo típica para sinais de baixa frequência. Em frequências mais altas, o diodo PIN aparece como um resistor aproximadamente perfeito. Existe um conjunto de cargas armazenadas na região intrínseca. Em frequências pequenas, a carga pode ser removida e o diodo desligado.

Em frequências mais altas, não há tempo suficiente para eliminar a carga, então o diodo PIN nunca é desligado. O diodo tem um tempo de recuperação reversa reduzido. Um diodo PIN propriamente polarizado, portanto, funciona como um resistor variável. Essa resistência de alta frequência pode diferir em uma ampla faixa (de 0,1 Ω-10 kΩ, em alguns casos, a faixa prática é mais fraca).

A área intrínseca mais ampla também significa que o diodo PIN terá uma capacitância baixa quando polarizado reversamente. Neste diodo, a região de depleção existe completamente na região intrínseca. Esta região de depleção é muito melhor do que em um diodo PN e de tamanho quase constante, independente da polarização reversa aplicada ao diodo PN.

Isso aumenta a quantidade em que pares de elétron-buraco podem ser produzidos por um fóton de ocorrência. Alguns dispositivos detectores de fotos, como transistores de fotos e fotodiodos PIN empregam uma junção PIN em sua construção.

O projeto do diodo PIN tem algumas desvantagens de projeto. Aumentar as magnitudes da região intrínseca permite que o diodo apareça como um resistor em frequências menores. Afeta de forma prejudicial o tempo necessário para desligar o diodo e sua capacitância shunt. Portanto, é fundamental escolher um dispositivo com as propriedades mais adequadas para um determinado uso

Portanto, tudo se resume a fundamentos, funcionamento e aplicações do diodo PIN. Esperamos que você tenha uma melhor compreensão deste conceito ou que implementar quaisquer projetos elétricos e eletrônicos , dê suas sugestões valiosas, comentando na seção de comentários abaixo. Aqui está uma pergunta para você, qual é a função do diodo PIN?