Définition: La diode dans laquelle la couche intrinsèque de résistivité élevée est prise en sandwich entre la région p et n du matériau semi-conducteur, un type de diode est connu sous le nom de diode de broche. La couche résistive élevée de la région intrinsèque fournit le grand champ électrique entre la région p et n. Le champ électrique induit en raison du mouvement des trous et des électrons. La direction du champ électrique est de la région n à la région p.
Le champ électrique élevé génère les paires de trous d’électrons en raison du processus de diode même pour les petits signaux. La diode PIN est un type de photodétecteur utilisé pour convertir l’énergie lumineuse en énergie électrique.
La couche intrinsèque entre les régions de type P et N augmente la distance entre elles. La largeur de la région est inversement proportionnelle à leur capacité. Si la séparation entre la région P et N augmente, leur capacité diminue. Cette caractéristique de la diode augmente leur temps de réponse et rend la diode adaptée aux œuvres comme les applications des micro-ondes.
Symbole de la diode épingle
La représentation symbolique de la diode PIN est illustrée dans la figure ci-dessous. L’anode et la cathode sont les deux bornes de la diode PIN. L’anode est le terminal positif et la cathode représente leurs bornes négatives.
Structure de la diode épingle
La diode est constituée de la région P et de la région N qui est séparée par le matériau semi-conducteur intrinsèque. Dans la région p, le trou est le porte-charge majoritaire tandis que dans la région n, l’électron est le porte-charge majoritaire. La région intrinsèque n’a pas de transporteur de charge gratuit. Il agit comme un isolant entre N et la région de type P. L’I-Région a la résistance élevée qui obstrue l’écoulement des électrons pour le traverser.
Fonctionnement de la diode épingle
Le fonctionnement de la diode PIN est similaire à la diode ordinaire. Lorsque la diode est impartiale, leur porte-charge sera diffus. Le mot diffusion signifie que les porteurs de charge de la région de déplétion tentent de se déplacer dans leur région. Le processus de diffusion se poursuit jusqu’à ce que les charges deviennent l’équilibre dans la région de déplétion.
Laissez la couche n et i faire la région de déplétion. La diffusion du trou et de l’électron à travers la région génère la couche d’épuisement à travers la région Ni. La couche de déplétion mince induit à travers la région n et la région d’épaissement épaisse de polarité opposée induit à travers la région I.
Diode à épingle biaisée vers l’avant
Lorsque la diode est maintenue en avant, les charges sont injectées en continu dans la région I de la région P et N. Cela réduit la résistance directe de la diode, et elle se comporte comme une résistance variable.
Le transporteur de charge qui pénètre de P et N-région dans la région I ne sont pas immédiatement combinés dans la région intrinsèque. La quantité finie de charge stockée dans la région intrinsèque diminue leur résistivité.
Considérez le q être la quantité de charge stockée dans la région d’épuisement. Le τ soit le temps utilisé pour la recombinaison des charges. La quantité des charges stockées dans la région intrinsèque dépend de leur temps de recombinaison. Le courant avant commence à couler dans la région I.
Où, jeF – Courant vers l’avant
τ- Temps de recombinaison
La résistance (Rs) du courant sous prédilection biaisé est inversement proportionnel à la charge q stockée dans la région intrinsèque.
Où, w – région de largeur
μ – mobilité électronique
μ0 – Mobilité des trous
De l’équation (1) et (2), nous obtenons
L’équation ci-dessus montre que la résistance de la région intrinsèque dépend de la largeur de la région.
Diode à broches biaisée inversée
Lorsque la tension inverse est appliquée à travers la diode, la largeur de la région de déplétion augmente. L’épaisseur de la région augmente jusqu’à ce que l’ensemble du transporteur de charge mobile de la I-Région qui lui soit éloigné. La tension inverse nécessite de retirer le porte-charge complet de la région I est connue sous le nom de tension balayée.
En biais inverse, la diode se comporte comme un condensateur. La région P et N agit comme les plaques positives et négatives du condensateur, et la région intrinsèque est l’isolateur entre les plaques.
Où, une diode de jonction
W – épaisseur de région intrinsèque
La fréquence la plus basse où l’effet commence à commencer est exprimé comme
Où, ε – constante diélectrique en silicium
Applications de la diode PIN
- Redresseur haute tension – Il est utilisé comme redresseur haute tension. La diode a une grande région intrinsèque entre la région N et P qui peut tolérer la forte tension inverse.
- Photo-détecteur – La diode PIN est utilisée pour convertir l’énergie lumineuse en énergie électrique. La diode a une grande région d’épuisement qui améliore leurs performances en augmentant le volume de conversion de la lumière.
La diode PIN convient le plus aux applications basse tension.