PIN диоды

PIN диоды применяются для выпрямления, преобразования и переключения высокочастотных и импульсных сигналов. В p-i-n диодах две сильнолегированные области полупроводника p- и n-типа разделены достаточно широкой областью полупроводника с собственной проводимостью (i-область). Схематическое устройство p-i-n диода приведено на рисунке 1.

Рисунок 1. Схематическое устройство p-i-n диода

В этом диоде электрические заряды сосредоточены вблизи границ i-области. Распределение электрического поля в ней в идеальном случае можно считать однородным (в отличие от обычного p-n перехода). Таким образом, i-область с низкой концентрацией носителей заряда, но обладающей диэлектрической проницаемостью можно рассматривать как конденсатор, "обкладками" которого являются узкие (из-за большой концентрации носителей в p- и n-областях) слои зарядов доноров и акцепторов. Барьерная емкость p-i-n диода определяется размерами i-слоя и при его достаточной ширине не зависит от приложенного постоянного напряжения.

Особенность работы p-i-n диода состоит в том, что при прямом напряжении одновременно происходит инжекция дырок из p-области и электронов из n-области в i-область. При этом его прямое сопротивление резко падает. При обратном напряжении происходит экстракция носителей из i-области в соседние области. Уменьшение концентрации приводит к дополнительному возрастанию сопротивления i-области по сравнению с равновесным состоянием. Поэтому для p-i-n диода характерно очень большое отношение прямого и обратного сопротивлений, что очень хорошо при его применении в высокочастотных переключателях. В качестве примера на рисунке 2 приведена принципиальная схема высокочастотного выключателя на p-i-n диодах.

Рисунок 2. Высокочастотный выключатель на p-i-n диодах

В этой схеме прохождение или не прохождение высокочастотного сигнала со входа на выход будет зависеть от постоянного напряжения, подаваемого на индуктивности в верхней части схемы. При подаче на них положительного напряжения параллельные pin диоды открываются и шунтируют высокочастотный сигнал на корпус схемы. Дополнительно последовательные pin диоды запираются и не пропускают остатки высокочастоного сигнала со входа на выход схемы.

При подаче нулевого или отрицательного потенциала на верхние индуктивности параллельные pin диоды запираются, а последовательные pin диоды открываются. В результате высокочастотный сигнал проходит со входа схемы на выход практически без потерь. Индуктивности в этой схеме не допускают прохождения высокочастотного сигнала в цепь управляющего сигнала или на корпус.

Дата последнего обновления файла 21.02.2022

1. Электронные, квантовые приборы и микроэлектроника. Под редакцией Федорова Н. Д. - М.: Радио и связь, 1998. -560 с.
2. Электронные приборы. Под редакцией Шишкина Г.Г. -М.: Энергоатомиздат, 1989.-496 с.
3. Батушев В. А. Электронные приборы. -М.: Высшая школа, 1980. -383 с.
4. Савиных В. Л. Физические основы электроники. Учебное пособие. — Новосибирск.: СибГУТИ, 2003. — 77 с.

Об авторе:
к.т.н., доц., Александр Владимирович Микушин

Кандидат технических наук, доцент кафедры САПР СибГУТИ. Выпускник факультета радиосвязи и радиовещания (1982) Новосибирского электротехнического института связи (НЭИС).

А.В.Микушин длительное время проработал ведущим инженером в научно исследовательском секторе НЭИС, конструкторско технологическом центре "Сигнал", Научно производственной фирме "Булат". В процессе этой деятельности он внёс вклад в разработку систем радионавигации, радиосвязи и транкинговой связи.

Научные исследования внедрены в аппаратуре радинавигационной системы Loran-C, комплексов мобильной и транкинговой связи "Сигнал-201", авиационной системы передачи данных "Орлан-СТД", отечественном развитии системы SmarTrunkII и радиостанций специального назначения.

А.В.Микушин является автором более 100 научных и научно-методических работ, в том числе 15 монографий и 9 учебников и учебных пособий.