Diodo PIN

<p>Definici贸n: El diodo en el que la capa intr铆nseca de alta resistividad se intercala entre las regiones P y N del material semiconductor, este tipo de diodo se conoce como diodo PIN. La capa de alta resistividad de la regi贸n intr铆nseca proporciona el gran campo el茅ctrico entre las regiones P y N. El campo el茅ctrico induce debido al movimiento de los huecos y los electrones. La direcci贸n del campo el茅ctrico es de la regi贸n n a la regi贸n p.

El alto campo el茅ctrico genera los grandes pares de huecos de electrones debido a los cuales el diodo procesa incluso las se帽ales peque帽as. El diodo PIN es un tipo de fotodetector utilizado para convertir la energ铆a luminosa en energ铆a el茅ctrica.

La capa intr铆nseca entre las regiones de tipo P y N aumenta la distancia entre ellas. El ancho de la regi贸n es inversamente proporcional a su capacitancia. Si la separaci贸n entre la regi贸n P y N aumenta, su capacitancia disminuye. Esta caracter铆stica del diodo aumenta su tiempo de respuesta y hace que el diodo sea adecuado para trabajos como aplicaciones de microondas.

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S铆mbolo de diodo PIN

La representaci贸n simb贸lica del diodo PIN se muestra en la siguiente figura. El 谩nodo y el c谩todo son los dos terminales del diodo PIN. El 谩nodo es el terminal positivo y el c谩todo representan sus terminales negativos.

s铆mbolo-de-pin-diodo

Estructura del diodo PIN

El diodo consta de la regi贸n P y la regi贸n N, que est谩 separada por el material semiconductor intr铆nseco. En la regi贸n P, el hueco es el portador de carga mayoritario, mientras que en la regi贸n n, el electr贸n es el portador de carga mayoritario. La regi贸n intr铆nseca no tiene portador de carga libre. Act煤a como aislante entre n y la regi贸n de tipo p. La regi贸n i tiene una alta resistencia que obstruye el flujo de electrones para pasar a trav茅s de ella.

pin-diodo-s铆mbolo

Funcionamiento del diodo PIN

El funcionamiento del diodo PIN es similar al diodo ordinario. Cuando el diodo no est谩 polarizado, su portador de carga se difundir谩. La palabra difusi贸n significa que los portadores de carga de la regi贸n de agotamiento intentan moverse a su regi贸n. El proceso de difusi贸n contin煤a hasta que las cargas se equilibran en la regi贸n de agotamiento.

pin-diodo

Deje que las capas N e I formen la regi贸n de agotamiento. La difusi贸n del hueco y el electr贸n a trav茅s de la regi贸n genera la capa de empobrecimiento a lo largo de la regi贸n NI. La fina capa de agotamiento induce a trav茅s de la regi贸n n, y la gruesa regi贸n de agotamiento de polaridad opuesta induce a trav茅s de la regi贸n I.

Diodo PIN con polarizaci贸n directa

Cuando el diodo se mantiene polarizado directamente, las cargas se inyectan continuamente en la regi贸n I desde las regiones P y N. Esto reduce la resistencia directa del diodo y se comporta como una resistencia variable.

El portador de carga que ingresa desde la regi贸n P y N a la regi贸n i no se combina inmediatamente en la regi贸n intr铆nseca. La cantidad finita de carga almacenada en la regi贸n intr铆nseca disminuye su resistividad.

Considere Q como la cantidad de carga almacenada en la regi贸n de agotamiento. El 蟿 ser谩 el tiempo empleado para la recombinaci贸n de las cargas. La cantidad de cargas almacenadas en la regi贸n intr铆nseca depende de su tiempo de recombinaci贸n. La corriente directa comienza a fluir hacia la regi贸n I.ecuaci贸n-1

Donde, IF – corriente directa
蟿- tiempo de recombinaci贸n

La resistencia (Rs) de la corriente con polarizaci贸n directa es inversamente proporcional a la carga Q almacenada en la regi贸n intr铆nseca.ecuaci贸n-2

Donde, w 鈥 regi贸n de ancho
渭 – movilidad de electrones
渭0 – movilidad del agujero

De la ecuaci贸n (1) y (2), obtenemosecuaci贸n-3

La ecuaci贸n anterior muestra que la resistencia de la regi贸n intr铆nseca depende del ancho de la regi贸n.

Diodo PIN con polarizaci贸n inversa

Cuando se aplica el voltaje inverso a trav茅s del diodo, aumenta el ancho de la regi贸n de agotamiento. El grosor de la regi贸n aumenta hasta que todo el portador de carga m贸vil de la regi贸n I desaparece. El voltaje inverso requerido para eliminar el portador de carga completo de la regi贸n I se conoce como voltaje de barrido.

En polarizaci贸n inversa, el diodo se comporta como un capacitor. La regi贸n P y N act煤a como las placas positiva y negativa del capacitor, y la regi贸n intr铆nseca es el aislante entre las placas.ecuaci贸n-5

Donde, A – diodo de uni贸n
w – espesor de la regi贸n intr铆nseca

La frecuencia m谩s baja a la que comienza el efecto se expresa como

ecuaci贸n-7

Donde, 蔚 鈥 constante diel茅ctrica de silicio

Aplicaciones de diodo PIN

  • Rectificador de alto voltaje 鈥 Se utiliza como rectificador de alta tensi贸n. El diodo tiene una gran regi贸n intr铆nseca entre la regi贸n N y P que puede tolerar el alto voltaje inverso.
  • Foto-detector 鈥 El diodo PIN se utiliza para convertir la energ铆a luminosa en energ铆a el茅ctrica. El diodo tiene una gran regi贸n de agotamiento que mejora su rendimiento al aumentar el volumen de conversi贸n de luz.

El diodo PIN es el m谩s adecuado para aplicaciones de bajo voltaje.

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