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PIN二极管的工作原理和特性

来源: 发布时间:2019-11-22

摘要: 普通二极管和PIN二极管有不同的材料组成,因此PIN二极管和普通的二级管的作用也有很大的区别,那你知道PIN二极管的工作原理是什么吗?PIN二极管的工作特性又是什么呢?下面我们一起来看看。

普通二极管和PIN二极管有不同的材料组成,因此PIN二极管和普通的二级管的作用也有很大的区别,那你知道PIN二极管的工作原理是什么吗?PIN二极管的工作特性又是什么呢?下面我们一起来看看。


PIN二极管


  工作原理


  PIN二极管是两端半导体器件,其结构不同于普通二极管的地方主要是在重掺杂的P区和N区中间夹一层本征层(即I层)。在其两端施加不同的直流电,PIN管本征层(I层)的载流子数目会发生变化。在反向偏置时,I区将导致极高的二极管击穿电压,而器件电容是通过增大P区和N区的距离来减小的,在正向偏置时,I区的电导率是由末端区植入电荷来控制的。这种二极管是一种低失真的偏流控制电阻器,且具有良好的线性性能。PIN二极管的直流福安特性和PN结二极管是一样的,但是在微波段却有本质的差别。由于PIN二极管I层的总电荷主要是由偏置电流决定的,而不是微波电流瞬时值产生的所以对微波信号只呈现一个线性电阻。该阻值由直流偏置决定,正偏时阻抗很小,接近短路;反偏时很大,接近开路。因此,PIN二极管对微波信号不产生非线性整流作用,这是和普通二极管的根本区别。


  特性


  1、直流工作状态

  当无外加电压时,PIN二极管因为I区由于耗尽层的存在呈现高阻抗特性。当给PIN二极管提供正向偏置电压PIN二极管时,P区和N区的载流子进入I区,并在I区中复合,但由于I区中掺杂浓度低,不会像PN结二极管中一样立即复合,经过有一定的延迟时间后达到电流稳定状态,而I区中有一定的载流子的存在电阻就会降低呈现低阻抗状态。当外加反向偏置电压时,由于本已存在的内建电场得到加强,使得空间电荷区变宽,此时的PIN二极管类似于一个电阻串联一个电容。


  2、射频工作状态

  对于同一类型的PIN二极管当外加低频信号时,由于频率较低载流子在I区的渡越时间较短可以忽略不计,其呈现出与普通二极管一样的特性,对低频信号进行整流等与PN二极管相同的作用。当信号频率升高到一定程度,载流子在I区中的渡越时间相对于信号周期不能忽略不计。信号在正负半周交替时,载流子从I区两侧同时注入,扩散的时间还未达到完全复合时,外部信号周期已经由正变负,载流子在I区中的复合作用而减少,但由于载流子在I区中的存在时间大于信号的半周期,所以载流子还没有完全复合外加信号又由负变正,因而I区中始终存在一部分载流子,使得PIN二极管始终不能像普通二极管一样达到截至状态,而对于高频信号来说更像是一种线性原件。


  从上面PIN二极管在直流和射频状态的特性可以看出:利用这一特性,可以在DF100A型发射机射频增益控制电路中,用于衰减信号来保护和调整发射机状态。


PIN二极管


  看完以上关于PIN二极管的工作原理和特性的文章之后,你也大概对PIN二极管有了一点的了解。在日常生活中,如果遇到关于PIN二极管知识内容就可以快速从脑海中提取相关知识了。

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