DIODO PIN

Diodo PIN

El diodo PIN es un diodo de unión p-n al que se le ha insertado una tercera zona semiconductora sin dopado (intrínseca) entre la zona p y la zona n. Es pues un diodo p-i-n y de ahí su nombre. Gracias a esa zona i, este diodo tiene una baja capacidad por lo que se aplica en altas frecuencias. Cuando se polariza directamente la inyección de portadores minoritarios aumenta la conductividad de la zona intrínseca y cuando se le aplica tensión inversa la zona intrínseca se vacía totalmente de portadores y el campo eléctrico a través de dicha región permanece constante. Esto permite que el diodo PIN soporte altas tensiones inversas. Sus aplicaciones son en potencia y alta tensión y también en radiofrecuencia como modulador o conmutador.

Operación

Un diodo PIN opera bajo lo que se conoce como la inyección de alto nivel. En otras palabras, la región intrínseca "i" se inunda con los portadores de carga de las regiones de "n", "p" y. Su función se puede comparar a llenar un cubo de agua con un agujero en el lado. Una vez que el agua alcanza el nivel del agujero en el que comenzará a derramar. Del mismo modo, el diodo conducir la corriente una vez que los electrones y los huecos inundados llegan a un punto de equilibrio, donde el número de electrones es igual al número de agujeros en la región intrínseca. Cuando el diodo está polarizado hacia adelante, la concentración de portadores inyectada es típicamente varios órdenes de magnitud más alta que la concentración de portadores nivel intrínseco. Debido a esta inyección de alto nivel, que a su vez se debe al proceso de agotamiento, el campo eléctrico se extiende profundamente en la región. Este campo eléctrico ayuda en la aceleración del transporte de portadores de carga desde la P a la región N, que se traduce en un funcionamiento más rápido del diodo, por lo que es un dispositivo adecuado para operaciones de alta frecuencia.

Características

Un diodo PIN obedece a la ecuación del diodo estándar para señales de baja frecuencia. A frecuencias más altas, el diodo se parece a una resistencia casi perfecta. Hay una gran cantidad de carga almacenada en la región intrínseca. A bajas frecuencias, la carga se puede quitar y el diodo se apaga. A frecuencias más altas, no hay tiempo suficiente para retirar la acusación, por lo que el diodo no se apaga nunca. El diodo PIN tiene un mal tiempo de recuperación inverso.

La resistencia de alta frecuencia es inversamente proporcional a la corriente continua de polarización a través del diodo. Un diodo PIN, adecuadamente sesgada, por lo tanto, actúa como una resistencia variable. Esta resistencia de alta frecuencia puede variar en un amplio intervalo.

La región intrínseca amplia también significa que el diodo tendrá una capacitancia baja cuando polarizado inversamente.

En un diodo PIN, la región de agotamiento existe casi por completo dentro de la región intrínseca. Esta región de agotamiento es mucho más grande que en un diodo PN, y casi constante de tamaño, independiente de la polarización inversa aplicada al diodo. Esto aumenta el volumen en el que los pares electrón-hueco pueden ser generados por un fotón incidente. Algunos dispositivos fotodetectores, tales como fotodiodos PIN y fototransistores, utilizan una unión pin en su construcción.

El diseño de diodo tiene algunas ventajas y desventajas de diseño. El aumento de las dimensiones de la región intrínseca permite que el diodo se vea como una resistencia a frecuencias más bajas. Se afecta negativamente el tiempo necesario para apagar el diodo y su capacitancia en derivación. Diodos PIN se adaptarán para un uso particular.

Aplicaciones

Diodos PIN son útiles como conmutadores de RF, atenuadores, y fotodetectores.

INTERRUPTORES DE RF Y MICROONDAS

Bajo el sesgo cero o inversa, un diodo PIN tiene una capacidad baja. La baja capacidad no va a pasar mucho de una señal de RF. En virtud de un sesgo hacia adelante de 1 mA, un diodo PIN típico tendrá una resistencia de RF de aproximadamente 1 ohmio, por lo que es un buen conductor de RF. En consecuencia, el diodo PIN hace que un interruptor de RF buena.

Aunque los relés de RF se pueden utilizar como interruptores, cambian muy lentamente. Un interruptor de diodo PIN puede cambiar mucho más rápidamente.

La capacitancia de un diodo PIN fuera discreta podría ser 1 pF. A 320 MHz, la reactancia de 1 pF trata-J500 ohms. Como un elemento de la serie en un sistema de 50 ohmios, la atenuación de estado desactivado sería -20 veces la

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