Diodo PIN

Todos sabemos que hay varios tipos de diodos que se utilizan para fines completamente diferentes en función de las necesidades, como el diodo Varactor, el diodo Schottky, el LED, el diodo Zener y muchos otros. Sin embargo, el diodo preferido, que presenta una unión PN primaria, también puede utilizarse en circuitos completamente diferentes y se denomina diodo pIN. A diferencia de un diodo de unión PN tradicional, este tipo de diodo es completamente diferente, ya que contiene tres capas reminiscentes de P, I y N, mientras que el diodo de unión PN contiene dos capas reminiscentes de P y N.

En este diodo, hay un material semiconductor puro entre las 2 capas P y N que es "I" (materiales intrínsecos Si o Ge). En este caso, las 2 capas de P y N están extraordinariamente dopadas para funcionar como un contacto óhmico, mientras que la capa "I" intrínseca se presenta como un aislante, por lo que no hay movimiento a través de ella. Posteriormente, la construcción del PIN puede ser muy útil en la conmutación de RF y en los fotodiodos.

¿Qué es un diodo PIN?

O diodo pIN es un tipo de fotodetector que se utiliza para transformar la señal óptica en una señal {eléctrica}. La designación completa del diodo PIN es: Optimista-Intrínseco-Detrimonial. El diodo PIN puede definirse como un diodo en el que la capa "I" intrínseca de excesiva resistividad se sitúa entre las 2 capas de materiales semiconductores que recuerdan al P y al N. Normalmente, las zonas P y N están dopadas porque se utilizan como contactos óhmicos. Entre estas dos zonas, la zona intrínseca ofrece una disciplina eléctrica excesiva que induce el movimiento de portadores de coste, como los electrones y los huecos. En este caso, la trayectoria de la disciplina eléctrica debe ir del área N al área P.

Entonces, un diodo PIN podría resumirse como: un diodo que tiene una zona semiconductora intrínseca amplia y sin obstáculos entre una zona semiconductora de tipo p y una zona semiconductora de tipo n.

Una disciplina eléctrica excesiva producirá enormes pares electrón-hueco, ya que el diodo es incluso de los indicadores más pequeños. Este diodo es una especie de fotodetector que se utiliza para alterar la vitalidad de la luz a la electricidad.

La capa intrínseca entre las zonas de tipo P y N aumentará la distancia entre ellas. Si la distancia entre las 2 capas aumenta, su capacidad disminuirá. Este atributo del diodo PIN aumentará su tiempo de respuesta para poder utilizarlo en microondas.

Imagen del diodo PIN

El ánodo y el cátodo son los 2 terminales del diodo PIN. El ánodo es el terminal constructivo y el cátodo representa sus terminales desfavorables. La imagen del diodo PIN se muestra en la siguiente figura.

Imagen del PIN del fotodiodo

La ilustración simbólica del fotodiodo PIN es idéntica a la del diodo de unión p-n habitual, aparte de las flechas hacia abajo situadas sobre el diodo, que apuntan suavemente.

Desarrollo de diodos PIN

El desarrollo de un diodo PIN está probado en. Este diodo contiene tres capas compuestas por el área P, un área intrínseca y un área N. En este caso, la formación del área P podría realizarse mediante el dopaje de impurezas trivalentes en el semiconductor. La región n podría formarse mediante el dopaje de impurezas pentavalentes en los materiales semiconductores. En este caso, la zona semiconductora intrínseca no será un material dopado.

Dentro de la siguiente determinación, podemos ver la construcción del diodo PIN:

El diodo PIN puede construirse utilizando dos construcciones completamente diferentes: la construcción planar o la construcción de mesa.

En un construcción planarse impone una fina (delgada) capa epitaxial sobre el área intrínseca para escribir un área P+. Del mismo modo, también se puede crear una zona N+ en otro aspecto del sustrato. El área intrínseca proporciona una resistividad muy excesiva de 0.1 Ω-m.

En un construcción de la mesadentro de la zona intrínseca, las capas semiconductoras dopadas se desarrollan (desarrollan) antes dentro de la zona intrínseca. En este enfoque, se genera un diodo PIN.

Funcionamiento del PIN del diodo

El precepto de funcionamiento de un diodo PIN es muy similar al de un diodo de unión PN, sin embargo, la única variación es la presencia de un área intrínseca. Esta zona se presenta como una zona de agotamiento entre las 2 zonas P y N.

Cuando no se suministra ningún potencial externo al diodo PIN, los portadores de coste se propagarán a través de la unión como resultado del gradiente de enfoque.

Así, en la unión de NI (área N y área intrínseca), se forma un área de agotamiento. Sin embargo, el grosor aumenta en el área I en comparación con el área N. Esto se debe a que el grado de dopaje del área N es mucho mayor que el del área I. Como ya hemos supuesto que la zona intrínseca es un material semiconductor no dopado.

Situación de polarización directa

Cuando el diodo PIN se somete a una polarización directa, el área de agotamiento en la unión p-n disminuye. A medida que se descuenta el área de agotamiento, el presente comienza a moverse a través del diodo. El diodo PIN actúa como una resistencia variable cuando funciona en polarización directa. Se desarrolla una disciplina eléctrica excesiva a lo largo de la unión y esto acelera el transporte de portadores de coste desde la región P a la región N. Esto ayuda a un funcionamiento más rápido y, por tanto, el diodo PIN se utiliza para fines de alta frecuencia.

Situación de sesgo inverso

Cuando el diodo PIN está en situación de polarización inversa, la anchura del área de agotamiento aumentará. A una tensión de polarización inversa determinada, toda su capa intrínseca será barrida de los portadores de coste. Esta tensión explícita se conoce como tensión de barrido. Normalmente, su valor es de -2V. Se utiliza para las funciones de conmutación en polarización inversa.

En esta polarización, el diodo se presenta como un condensador. En este caso, las 2 zonas P y N actúan como las 2 placas del condensador. En un caso de sesgo inverso excesivo, podría notarse una capa de agotamiento delgada contenida en la capa P.

Características del diodo PIN

• Baja capacitancia: Como acabamos de mencionar, un diodo PIN permite una disminución de la capacitancia como resultado de la mayor distancia entre el área p y n. Cuando se utiliza un pequeño potencial inverso, el área de agotamiento se agota por completo. Al agotarse el área de agotamiento, la capacitancia no mostrará variación con el potencial utilizado. Como resultado de la presencia de una pequeña cantidad de coste dentro del área intrínseca.
• Tensión de ruptura excesiva: Como resultado de la presencia del área intrínseca, el diodo PIN tiene una mejor tensión de ruptura. Esto se debe a que se necesita un mayor voltaje para destruir la zona de agotamiento gruesa.
• Delicado para la fotodetección: La zona de agotamiento se encarga de producir vitalidad cuando la radiación incide en su suelo. La existencia de un área intrínseca aumentará el espacio de absorción de la radiación. Por ello, se utilizan ampliamente como fotodetectores.
• Almacenamiento del proveedor: Esta es una función importante del diodo PIN. El área intrínseca aumentará el espacio de almacenamiento del proveedor. El coste que se ahorra dentro de la zona de agotamiento se carga por la cantidad de flujo presente a través del circuito. Cuando se proporciona una polarización directa al sistema, en este caso, el sistema presenta características de resistencia variable. Por lo tanto, no produce distorsión ni rectificación.

Ventajas del diodo PIN

• Tiene una hipersensibilidad a la suavidad.
• La velocidad de respuesta es excesiva.
• Su ancho de banda es grande.
• El precio de la implementación es bajo.
• Genera poco ruido.
• Funcionamiento lineal
• La sensibilidad a la temperatura es baja.
• Su medida es pequeña.
• La longevidad es más saludable que la de los diodos normales.
• Se aceptan tensiones inversas excesivas.
• La zona de agotamiento es enorme.
• Se utiliza como sistema de resistencia variable.
• La tensión de polarización disminuye.
• La capacidad de unión es baja.

Desventajas del diodo PIN

• Posiblemente sólo funcione en circunstancias de sesgo inverso.
• La tensión utilizada debe ser baja.
• Es delicado para cualquier tipo de sol.
• Hay que mantener las especificaciones de temperatura.
• Pequeño espacio animado
• El tiempo de restauración inversa es excesivo debido a la pérdida de vitalidad
• Requiere amplificación a bajo grado de iluminación.

Funciones del diodo PIN

Los diodos de clavija se utilizan para muchos fines. Algunos de los más necesarios hacen uso de este tipo de diodos son:

• Intercambio de radiofrecuencia (RF): Como ya se ha dicho, se puede utilizar un diodo PN como intercambio de RF. Como resultado de la capa intrínseca entre las uniones PN, el grado de capacitancia disminuye. En consecuencia, el grado de aislamiento aumentará cuando el diodo reciba una polarización inversa. Esto hace que sea un intercambio de RF realmente perfecto.
• Rectificador de sobretensión: Como resultado de la capa intrínseca, el hueco entre las uniones p-n es alto y, por tanto, permite una mejor tolerancia de tensión entre las uniones.
• Fotodetector: La conversión de la luz solar en presente eléctrico viene determinada por el área de agotamiento del fotodiodo. En un diodo PIN, el área de agotamiento se eleva por la inclusión de una capa intrínseca entre las uniones p-n. Como resultado del aumento del área de agotamiento, la cantidad de conversión aumentará y la eficiencia del fotodiodo también. Por tanto, el diodo PIN se utiliza como fotodiodo.

Aunque no se utilizan tanto como los diodos de unión PN normales, los diodos PIN se utilizan en grandes cantidades. Los diodos PIN se utilizan ampliamente para fines de RF, donde sus bajos rangos de capacidad y, además, sus propiedades de conmutación y resistencia variable los hacen magníficos para fines de conmutación y atenuación variable.

Preguntas frecuentes sobre los diodos PIN