PIN-Diode

PIN-Diode
Schema einer pin-Diode

Die pin-Diode (engl. positive intrinsic negative diode) ist ein elektronisches Bauelement, das ähnlich wie eine pn-Diode aufgebaut ist. Im Unterschied zu dieser befindet sich die p-dotierte Schicht nicht in direktem Kontakt zur n-dotierten Schicht, sondern es liegt eine schwach dotierte oder undotierte i-Schicht dazwischen. Das „i“ steht hierbei für intrinsisch, also eigenleitend. Da sie aber nur wenige freie Ladungsträger enthält, ist sie hochohmig.

Die PIN-Diode wird auch PSN-Diode (s für schwach dotiert) oder Leistungsdiode (auf Grund der hohen Leistungswerte, bei denen sie leitend wird) genannt.

Inhaltsverzeichnis

Funktion

Bei pin-Dioden ist die Lebensdauer der Ladungsträger (Elektronen) mit \tau \approx {{0{,}1} \dots 5 \, {\rm \mu s}} in der undotierten i-Schicht besonders hoch. Daher bleibt die pin-Diode auch dann leitend, wenn nur kurze Spannungsimpulse mit einer Impulsdauer von t_{\rm P} \ll \tau anliegen. In diesem Zustand verhält sich eine pin-Diode wie ein Ohmscher Widerstand, der proportional zum mittleren Strom {\overline{I}}_{\rm D,{pin}} ist.

r_{\rm D,{pin}} \approx \frac{n \cdot U_T}{{\overline{I}}_{\rm D,{pin}}}

In Durchlassrichtung funktioniert die pin-Diode dabei ähnlich wie eine normale Halbleiterdiode. Betreibt man die Diode in Sperrrichtung, ergibt sich in der p- und der i-Zone eine unterschiedlich breite Raumladungszone (RLZ). Durch die breite RLZ in der i-Zone sind diese Dioden für hohe Sperrspannungen geeignet.

Anwendung

pin-Dioden werden hauptsächlich in der Hochfrequenzanwendung als gleichstromgesteuerter Widerstand, als Gleichrichter, oder als Halbleiterdetektoren (Fotodioden) zur Strahlungsmessung und als Empfänger an Lichtwellenleitern (LWL) eingesetzt.

Gleichstromgesteuerter Widerstand

Spannungsteiler für Wechselspannungen mit pin-Diode
Schaltung eines π-Dämpfungsglieds

Durch das Verhalten als ohmscher Widerstand bei hohen Frequenzen, also f \gg {\tau}^{-1}, kann man eine pin-Diode als gleichstromgesteuerten Wechselspannungswiderstand einsetzen. Dabei überlagert man den hochfrequenten Wechselstrom mit einem Gleichstrom, wodurch man den Widerstand der i-Zone steuern kann.

In Hochfrequenzschaltungen mit f > {2 \dots 100 \, {\rm MHz}} \gg {\tau}^{-1} werden meist π-Dämpfungsglieder mit drei pin-Dioden eingesetzt. Dadurch kann man eine Anpassung an den Wellenwiderstand (meist 50 Ω) vornehmen.

Zudem haben pin-Dioden aufgrund der relativ dicken i-Zone eine geringe Sperrschichtkapazität. Dadurch kann man diese, mit der Schaltung des π-Dämpfungsgliedes im Kurzschluss-Serien-Kurzschluss-Betrieb, auch als Hochfrequenzschalter einsetzen, wobei bei {\overline{I}}_{\rm D,{pin}} = 0 eine starke Sperrdämpfung entsteht.

Fotodiode

Die pin-Diode und die Lawinenphotodiode werden in der Optoelektronik für die optische Nachrichtentechnik für Lichtwellenleiter als Fotodioden verwendet. Je nach Anwendungszweck wird eine der beiden eingesetzt. pin-Dioden sind hierbei aufgrund der dicken i-Schicht temperaturstabiler und kostengünstiger aber weniger empfindlich als die Lawinenphotodioden, da in dieser mehr Ladungsträger gespeichert werden können. Spitzenwerte für die Empfindlichkeit liegen zwischen −40 dBm (25 Mib s−1) und bei −55 dBm (2 Mib s−1) bei 850 nm Wellenlänge.

In einem Position Sensitive Device nutzt man den lateralen Photoeffekt einer flächige pin-Diode mit mehreren Elektroden zur Lokalisierung eines Lichtflecks auf der Diode.

Literatur

  • Ulrich Tietze, Christoph Schenk, Eberhard Gamm: Halbleiter-Schaltungstechnik, Springer 2002, 12. Auflage, ISBN 3540428496

Weblinks


Wikimedia Foundation.

Игры ⚽ Нужно сделать НИР?

Schlagen Sie auch in anderen Wörterbüchern nach:

  • PIN-Diode — PIN Diode,   p i n Diode, pin Diode, eine Halbleiterdiode (Diode), die einen p i n Übergang als wesentliche Struktur enthält. Dieser unterscheidet sich von dem p n Übergang v. a. durch eine zwischen dem p leitenden Bereich und dem n leitenden… …   Universal-Lexikon

  • PIN diode — Layers of a PIN diode A PIN diode is a diode with a wide, lightly doped near intrinsic semiconductor region between a p type semiconductor and an n type semiconductor region. The p type and n type regions are typically heavily doped because they… …   Wikipedia

  • pin-Diode — Schema einer pin Diode Die pin Diode (englisch positive intrinsic negative diode) ist ein elektrisches Bauelement. Der Aufbau ist ähnlich einer pn Diode, mit dem entscheidenden Unterschied, dass sich zwischen der p und n dotierten Schicht… …   Deutsch Wikipedia

  • Pin-diode — Schema einer pin Diode Die pin Diode (engl. positive intrinsic negative diode) ist ein elektronisches Bauelement, das ähnlich wie eine pn Diode aufgebaut ist. Im Unterschied zu dieser befindet sich die p dotierte Schicht nicht in direktem Kontakt …   Deutsch Wikipedia

  • PIN — may be an abbreviation for:*Personal identification number, password used to access an automated teller machine *Postal Index Number (India), often called PIN Code *Progressive inflammatory neuropathy *Prostatic intraepithelial neoplasia *PIN… …   Wikipedia

  • Diode — Figure 1: Closeup of a diode, showing the square shaped semiconductor crystal (black object on left) …   Wikipedia

  • Diode — La diode (du grec di deux, double ; hodos voie, chemin) est un composant électronique. C est un dipôle non linéaire et polarisé (ou non symétrique). Le sens de branchement de la diode a donc une importance sur le fonctionnement du circuit… …   Wikipédia en Français

  • Pin — Die Abkürzung PIN steht für: Persönliche Identifikationsnummer (PIN Code), Identifikation gegenüber einer Maschine, eng: personal identification number positive intrinsic negative in PIN Diode, ein Halbleiterbauelement Personal Internet Name, URN …   Deutsch Wikipedia

  • PIN — Die Abkürzung PIN steht für: Partidul Inițiativa Națională, eine rumänische Partei Personal Internet Name, URN Namensraum Persönliche Identifikationsnummer (PIN Code), Identifikation gegenüber einer Maschine, englisch personal identification… …   Deutsch Wikipedia

  • pin diodas — statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. intrinsic barrier diode; p i n diode vok. p i n Diode, f rus. p i n диод, m pranc. diode à barrière intrinsèque, f; diode p i n, f …   Fizikos terminų žodynas

Share the article and excerpts

Direct link
Do a right-click on the link above
and select “Copy Link”