Utilizarea de diode PIN

Textul lucrării:

Rezumat elev al cincilea an de B / L Antonov Aleksandr Mihailovici

Universitatea Națională din Donetsk

PIN-diode - tip diodă, în care între zonele e (n) și orificiul (p) Conductivitatea este proprie (nedopată, Eng intrinsecă.) Semiconductor (i-regiune). p și n regiune dopată în general mult, deoarece acestea sunt adesea folosite pentru contact ohmic pentru metal.

Wide nedopată i-regiunea face săraci redresor pini-diode (dioda pentru utilizarea de rutină), dar, pe de altă parte, acesta poate fi utilizat în atenuatoare (semnal atenuator) comutatoare rapide, fotodetectori și electronică într-o înaltă tensiune.

De obicei PIN-dioda este proiectat să funcționeze în banda de undă centimetru (UHF).

Structura funcțională a PIN-diode

calitate caracteristică PIN-dioda realizează în momentul în care funcționează în modul de injecție puternic atunci când i-regiune este umplut cu purtatori de sarcina de puternic dopat n + p + si regiuni, la care se aplică o prejudecată directă de tensiune. pin-dioda poate fi comparat funcțional cu o găleată de apă, cu partea de deschidere - imediat ce cupa este umplut la nivelul de deschidere - începe să se scurgă. În mod similar, dioda începe să efectueze curent imediat ce purtătorilor de sarcină umplut i-regiune.

Datorită faptului că, în i-regiunea de concentrație purtătoare foarte mică, nu există practic nici un proces de recombinare în timpul injectării. Dar, în modul de polarizare spre înainte, concentrația purtătorilor de sarcină cu mai multe ordine de mărime mai mare decât concentrația de proprietate.

La frecvențe joase, pentru fixări diode sunt adevărate aceleași ca ecuațiile pentru convenționale. La frecvențe înalte, PIN-dioda se comportă ca un rezistor aproape ideal - actuala-tensiune caracteristică (I-V) este liniar chiar și pentru valori foarte mari de tensiune. La frecvențe înalte, în I-regiune este o cantitate mare de încărcare acumulate, ceea ce permite dioda să funcționeze. La frecvențe joase, taxa în regiunea i-recombină și dioda este oprit.

Impedanța de inalta frecventa este invers proporțională cu curentul care curge prin PIN-diode. Astfel, valoarea rezistenței poate fi variată într-o gamă largă - de la 0,1 ohmi la 10k - modificarea componentei DC.

Lățimea mare i-regiune înseamnă, de asemenea, că dioda PIN-capacitance are o mică prejudecată inversă.

Regiunea de sarcină spațială (SCR) în PIN-dioda sunt aproape complet i-regiune. Comparativ cu convenționale, PIN-diode are un SCR considerabil mai mare a cărui limite variază ușor în funcție de tensiunea inversă aplicată. Acest lucru crește volumul de semiconductoare, care pot fi formate prin electron - perechi de găuri sub influența radiațiilor (de exemplu, optice - foton). Unele fotodetectoare, cum ar fi pin-fotodiode și fototranzistorii (în care joncțiunea bază-colector este un pin-diode) folosind PIN-tranziție pentru implementarea funcției de detecție.

La proiectarea unui cod PIN-dioda trebuie să compromită pe de o parte, creșterea magnitudinea I-regiunii (și, prin urmare, cantitatea de încărcare acumulate) poate atinge comportamentul rezistivă dioda la frecvențe mai mici, dar, pe de altă parte, recombinarea taxei și trecerea la închis statul ar avea nevoie de mai mult timp. De aceea, de obicei, PIN-diode de fiecare dată proiectat pentru o anumită aplicație.

diode Când modelarea proceselor de curgere curente în p-i-n- sunt utilizate, în general, următoarele ipoteze: distribuția gradație a impurităților la limitele de p-i, și p-n-intersecții; independent de timp și mobilitatea duratei de viață purtătoare responsabil de concentrația lor; geometrie diode dimensionalitate.

diode-P i-n care sunt destinate modulării de mare viteză de putere cu microunde, în general, au un Bazy subțire: w

  • tranzițiile nedesavarsit caracterizat prin factori de calitate Vp și Bn, care sunt funcții complicate ale parametrilor p - zonele de contact și tranziții de tensiune - și n. Cu o creștere a factorului de calitate a tensiunii tranzițiilor cade. Pentru a reduce factorul Q, de asemenea, duce la estomparea reale p și j- - tranziții și prezența unor concentrații semnificative de centre de recombinare.

    pin-diode sunt, în general, utilizate ca switch-uri la radio, - circuite și cuptor cu microunde, atenuatoare și fotodetectori.

    Conform cererii de PIN-diode sunt împărțite în:

    - amestecare (de exemplu: 2A101 - 2A109);

    - detector (de exemplu, 2A201 - 2A203);

    - parametru (de exemplu: 1A401 - 1A408);

    - de comutare și de limitare (de exemplu, 2A503 - 2A524);

    - și ajustarea multiplicatorului (de exemplu, 2A601 - 2A613);

    - generatoare (de exemplu, 3A703, 3A705).

    frecvență radio (RF) și switch-uri cu microunde.

    La zero sau inversă prejudecată PIN-diode are o capacitate redusă. cantitate mai mică de capacitate nu transmite un semnal de înaltă frecvență. Atunci când un curent de polarizare spre înainte de 1mA și tipic pini-dioda are o rezistență de 1 ohm, pe care un bun conductor la calea RF face. Astfel, PIN-dioda poate fi folosit ca un RF și microunde bune comutatoare.

    relee RF sunt, de asemenea, utilizate ca switch-uri, dar la o viteză mai mică (timp de comutare

    10ms), în timp ce, ca PIN-diode - mult mai rapid (1ms).

    Capacitanță off discret PIN-diodă

    1pF. La o 320MGts frecvență reactanță astfel de recipient

    500Om. În sistemele proiectate pentru 50 Ohm, semnal de atenuare este de aproximativ 20dB, care, în unele aplicații nu este de ajuns. În aplicațiile care necesită comutatoare mai mari de izolare în cascadă - o cascadă de 3 diode oferă o atenuare de 60 dB.

    RF și atenuatoare controlate cu microunde.

    Prin variația curentului prin pini-dioda, puteți schimba rapid reactanța.

    La frecvențe înalte rezistența PIN-dioda este invers proporțională cu curentul. Prin urmare, PIN-dioda poate fi folosit ca un atenuator controlabile, de exemplu, în schemele de modulatori de amplitudine și de schimbare de nivel.

    pin-diode pot fi folosite, cum ar fi un pod sau șunt rezistor într-un circuit punte T atenuator.

    pin-diode sunt utilizate uneori pentru a proteja intrările dispozitivelor cu măsurători de înaltă frecvență. Dacă semnalul de intrare este mică și este în intervalul de valori acceptabile, capacitate PIN-diode ca mici introduce distorsiuni minime. Prin creșterea producției de semnal și domeniul său de aplicare admisibil pentru fixări dioda începe să se efectueze și devine un rezistor, un semnal de șunt la „pământ“.

    pin-diode pot fi utilizate în plăci de rețea și switch-uri pentru cabluri de fibre optice. În aceste aplicații, PIN-diodă este folosit ca o fotodiodă.

    Ca fotodetector PIN-dioda funcționează la polarizare inversă. În acest caz, este închis și nu trece curent (cu excepția unei mici scurgeri de curent este). Photon intră în i-regiune, dând naștere la formarea de perechi electron-gol. Purtătorilor de sarcină care intră în domeniul electric SCR, începe să se deplaseze spre regiunile înalt aliate, creând un curent electric care poate fi detectat printr-un circuit extern. Conductivitatea diodei depinde de frecvența de lungime de undă, intensitatea și modularea radiației incidente.

    Magnitudinea de tensiune inversă poate atinge valori mari, crescând astfel tensiunea creează un câmp mai mare care atrage mass-media din SCR i-regiune mai rapid.

    Unele detectoare pot utiliza multiplicarea efectului de avalanșă de purtători de sarcină.

    Unul dintre noduri este unitatea de emisie-recepție de amator filtru de bandă bandpass (DFT). La fabricarea de emisie-recepție de casă am ales DPS circuit comutat la PIN-diode. Mai jos este o diagramă a unui devyatidiapazonnogo filtru de bandă:

    Utilizarea de diode PIN

    Dacă tensiunea de +12 V de pe pinul 1, 8 MHz, se VD1 diode prin VD10 și fluxurile de curent de circa 10 mA (determinată prin separatoare de impedanță de 680 ohmi). Semnalul de la antenă printr-o diodă VD1 este alimentat la o bobină de cuplaj trece un filtru de bandă 1, 8 MHz și este alimentat în amestecător. Diodele rămase VD2 comutator electronic. VD9 și VD11. VD18 închisă tensiune inversă (aproximativ 6V), care rezultă peste rezistențe, separatoare de tensiune. Acest sistem vă permite să gestionați doar o tensiune pozitivă.

    Un astfel de comutator oferă izolare între bandpass individuale filtre mai mult de 50 dB. pierderea semnalului atunci când se utilizează bobine cu un diametru de 8 mm constituie 5. 8. 10 dB. Pierderea poate fi oarecum redusă prin creșterea curentului înainte prin diode, utilizarea de bobine cu diametru mai mare sau amplificator de intrare pentru compensarea pierderii de înaltă frecvență.

    Comutatorul de antenă se face la VD19 dioda. La primirea tensiunii pe dioda este egală cu 0 V.

    OH închis, iar semnalul de la terminalul de intrare trece printr-unul dintre filtrele BANDPASS. În cazul în care tensiunea de transfer de +12 V VD19 dioda se deschide și, prin urmare, șunturi de intrare. În acest caz, semnalul în calea de recepție nu trece.

    1. Bunin SG Yaylenko LP Repertoriul radioamatori amatori. - K. Tehnika 1978.

    2. Gorscov BI Elemente de dispozitive electronice. Director. - M. Radio și Comunicații, 1988.