PIN-diodlarning printsiplari va qo'llanilishi qanday? (1-qism)

PIN-kodli fotodiodoptik signalni yorug'lik o'zgarganda o'zgarib turadigan elektr signaliga aylantiruvchi PIN-kod birikmasidan iborat yarimo'tkazgichli qurilma. Umumiy PD etishmovchiligiga qaratilgan bo'lib, struktura yaxshilanadi va sezgirlik umumiy PN birikmasi fotodiodidan yuqori va u bir yo'nalishli o'tkazuvchanlik xususiyatlariga ega.

1. PIN diodining printsipi va tuzilishi

Umumiy diod N tipidagi nopoklik bilan qoplangan yarimo'tkazgichli materialdan va to'g'ridan-to'g'ri PN birikmasini hosil qilish uchun P tipidagi nopoklik bilan qoplangan yarimo'tkazgichli materialdan iborat. PIN diodi P tipidagi yarimo'tkazgich materiali va N tipidagi yarimo'tkazgich materiali o'rtasida past dopingli ichki yarimo'tkazgichning yupqa qatlamini qo'shishdir.

PIN diodining struktura diagrammasi 1-rasmda ko'rsatilgan, chunki ichki yarimo'tkazgich muhitga o'xshaydi, bu PN birlashma kondansatkichining ikkita elektrodlari orasidagi masofani oshirishga teng, shuning uchun birlashma kondansatörü kichik bo'ladi. Ikkinchidan, P tipidagi yarimo'tkazgich va N tipidagi yarimo'tkazgichdagi teskari kuchlanishning oshishi bilan kamayish qatlamining kengligi kengayadi va teskari yo'nalish ortishi bilan birlashma sig'imi ham kichik bo'ladi. I qatlam mavjudligi va P hududi odatda juda nozik bo'lganligi sababli, tushayotgan foton faqat I qatlamda so'rilishi mumkin va teskari yo'nalish asosan I mintaqada to'planib, yuqori elektr maydonini hosil qiladi va fotogeneratsiyalangan tashuvchi. mintaqada men kuchli elektr maydoni ta'sirida tezlashadi, shuning uchun tashuvchining o'tish vaqti doimiysi pasayadi va shu bilan fotodiodning chastotali javobini yaxshilaydi. Shu bilan birga, I qatlamning kiritilishi tükenme hududini kengaytiradi va fotoelektrik konversiyaning samarali ish maydonini kengaytiradi, shu bilan sezgirlikni yaxshilaydi.

PIN diodining ikkita asosiy tuzilishi mavjud, ya'ni tekislikning tuzilishi va mesa tuzilishi, 2-rasmda ko'rsatilganidek. Si-pin133 ulanish diodlari uchun I qatlamning tashuvchisi konsentratsiyasi juda past (taxminan 10 sm buyurtma). kattaligi), qarshilik juda yuqori (taxminan k-sm kattalik tartibi) va qalinligi W odatda qalin (10 dan 200 m gacha); I qatlamning har ikki tomonida P tipidagi va N tipidagi yarimo'tkazgichlarning doping kontsentratsiyasi odatda juda yuqori.

Planar va meza tuzilmalarining I qatlamlari epitaksiya texnologiyasi bilan ishlab chiqilishi mumkin va yuqori darajada qo'shilgan p plyus qatlamlari termal diffuziya yoki ion implantatsiyasi texnologiyasi bilan olinishi mumkin. Planar diodlar an'anaviy tekislik jarayonlari bilan osongina ishlab chiqarilishi mumkin. Mesa strukturasi diodi ham ishlab chiqarilishi kerak (o'tish yoki yiv bilan). Mesa tuzilishining afzalliklari quyidagilardan iborat:

① Samolyot birikmasining egilish qismi olib tashlanadi va sirtning parchalanish kuchlanishi yaxshilanadi;

②Chek sig'im va indüktans kamayadi, bu ish chastotasini yaxshilashga yordam beradi.

2. PIN diodining ish holati turli xil yo'nalishda

①Ijobiy pastga siljish

PIN diodi to'g'ridan-to'g'ri kuchlanish bilan qo'llanilganda, P mintaqasi va N mintaqasidagi ko'plab mollar I mintaqaga AOK qilinadi va I mintaqada qayta birlashtiriladi. Inyeksiya tashuvchisi va birikma tashuvchisi teng bo'lganda, tok I muvozanatga erishadi. Ichki qatlam ko'p sonli tashuvchilarning to'planishi tufayli past qarshilikka ega, shuning uchun PIN diodasi oldinga yo'naltirilgan bo'lsa, u past qarshilik xususiyatiga ega. Oldinga egilish qanchalik katta bo'lsa, I qatlamga kiritilgan oqim shunchalik ko'p va I qatlamda ko'proq tashuvchilar, uning qarshiligi kichikroq bo'ladi. 3-rasm musbat yo'nalish ostida ekvivalent elektron diagramma bo'lib, u qarshilik qiymati 0.1 Ō va 10Ō gacha bo'lgan kichik qarshilikka teng ekanligini ko'rish mumkin.

② Nol og'ish

PIN diodining ikkala uchida kuchlanish qo'llanilmasa, haqiqiy I qatlamda oz miqdorda P tipidagi aralashmalar mavjud bo'lsa, IN interfeysida I mintaqadagi teshiklar N hududga tarqaladi va elektronlar N mintaqasi I mintaqaga tarqaladi va keyin kosmik zaryad mintaqasini hosil qiladi. I zonadagi nopoklik kontsentratsiyasi N zonasi bilan solishtirganda juda past bo'lganligi sababli, kamayish zonasining katta qismi deyarli I zonada joylashgan. PI interfeysida konsentratsiyalar farqi tufayli (P mintaqasidagi teshik konsentratsiyasi P hududidagiga qaraganda ancha katta. I mintaqada), diffuziya harakati ham sodir bo'ladi, lekin uning ta'siri IN interfeysidagiga qaraganda ancha kichik va uni e'tiborsiz qoldirish mumkin. Shuning uchun, nol burchak ostida, PIN diodasi I mintaqasida kamayish mintaqasi mavjudligi sababli yuqori qarshilik holatini ko'rsatadi.

③ Pastga teskari egilish

Teskari yo'nalish nolga juda o'xshaydi, faqat o'rnatilgan elektr maydoni kuchayadi va ta'siri IN birikmasining kosmik zaryad mintaqasini, asosan, I mintaqaga qarab kengaytiradi. Ayni paytda, PIN diodi qarshilik plyus sig'imga teng bo'lishi mumkin, qarshilik qolgan ichki hududning qarshiligi va sig'im tugaydigan hududning to'siq sig'imidir. 4-rasm PIN diodining teskari yo'nalishdagi ekvivalent elektron diagrammasi bo'lib, qarshilik diapazoni 1Ō dan 100Ō gacha, sig'im diapazoni esa 0,1pF va 10 PF oralig'ida ekanligini ko'rish mumkin. Teskari egilish juda katta bo'lsa, to'kish zonasi butun I zonani to'ldiradi, I zonaga kirish sodir bo'ladi va PIN trubkasi normal ishlamaydi.

Bog'lanish uchun ma'lumot:

Agar sizda biron bir fikr bo'lsa, biz bilan gaplashing. Mijozlarimiz qayerda bo'lishidan va bizning talablarimiz qanday bo'lishidan qat'i nazar, biz mijozlarimizga yuqori sifat, arzon narxlar va eng yaxshi xizmatni taqdim etish maqsadimizga amal qilamiz.