PN结与PIN结的区别及PIN结二极管结构-KIA MOS管

PIN结二极管结构

在电子技术领域中，二极管作为一种常见的电子元件，扮演着重要的角色。普通的二极管由PN结组成。

在P和N半导体材料之间加入一薄层低掺杂的本征(Intrinsic)半导体层，组成的这种P-I-N结构的二极管就是PIN二极管，正因为有本征(Intrinsic)层的存在，PIN二极管应用很广泛，从低频到高频的应用都有，主要用在RF领域，用作RF开关和RF保护电路，也有用作光电二极管(PhotoDiode)。PIN二极管包括PIN光电二极管和PIN开关二极管。

因为PD的主要有源区是势垒区，所以展宽势垒区即可提高灵敏度。p-i-n结快恢复二极管实际上也就是人为地把p-n结的势垒区宽度加以扩展，即采用较宽的本征半导体（i）层来取代势垒区，而成为了p-i-n结。

p-i-n结快恢复二极管的有效作用区主要就是存在有电场的i型层（势垒区），则产生光生载流子的有效区域增大了，扩散的影响减弱了，并且结电容也大大减小了，所以其光检测的灵敏度和响应速度都得到了很大的提高。

因为PIN二极管的射频电阻与直流偏置电流有关，所以它可以用作为射频开关和衰减器。串联射频开关电路：当二极管正偏时，即接通（短路）；当二极管零偏或者反偏时，不仅开关的最高工作频率会受到限制，最低工作频率也会受到限制，如PIN管就不能控制直流或低频信号的通断。受管子截止频率的影响,开关还有一个上限工作频率。要求开关的频带尽量宽，因为信号源的频带越来越宽。

PN结与PIN结的区别

pn结和pin结是两种最基本的器件结构，也是两种重要的二极管。从结构和导电机理上来说，它们有许多共同点，但是也存在不少的差异。

相同点：

（1）都存在空间电荷区和势垒区，则都有势垒电容；

（2）都具有单向导电性和相应的整流作用，则都可用作为二极管；

（3）在高的反向电压下，都有可能发生绝缘击穿的现象，因此都存在有最高工作电压的限制；

（4）都具有感光作用，可以作为光电二极管和光电池等光电子器件。

不同点：

（1）空间电荷区：

pn结的空间电荷区就是界面附近的区域，其中存在较强的内建电场，使得载流子往往被驱赶出去了，故一般可近似为耗尽层。

pin结的空间电荷区是在i型层（本征层）两边的界面附近处，则有两个空间电荷区（即p-i和n-i两个界面的空间电荷区），一个空间电荷区包含有正电荷，另一个空间电荷区包含有负电荷，这些空间电荷所产生的电场——内建电场的电力线就穿过i型层。

（2）势垒区：

pn结中阻挡载流子运动的区域，即存在内建电场的区域就是势垒区；pn结的势垒区也就是空间电荷区，即空间电荷区与势垒区是一致的。

但是pin结中存在内建电场的区域是整个i型层加上两边的空间电荷区，因此势垒区很宽（主要就是i型层的厚度），这时势垒区与空间电荷区并不完全一致（势垒厚度远大于空间电荷区）。

（3）势垒电容：

pn结的势垒电容也就是空间电荷区的电容，而空间电荷区的厚度与外加电压有关，则势垒电容是一种非线性电容；并且pn结的势垒电容也与两边半导体的掺杂浓度和温度有关（掺杂浓度越大，或者温度越高，势垒厚度就越小，则电容也就越大）。

但是pin结的势垒电容基本上就是i型层的电容，因此该势垒电容是一种线性电容；并且pin结的势垒电容与两边半导体的掺杂浓度和温度基本上没有什么关系。由于i型层较厚，则pin结的势垒电容很小，因此可用作为微波二极管。

（4）导电机理：

pn结的电流主要是注入到势垒区两边扩散区中少数载流子的扩散电流，这就意味着：通过pn结的电流是少数载流子扩散电流，并且少数载流子的扩散是在势垒区以外的扩散区中进行的。而势垒区的影响只是其中复合中心提供少量的复合-产生电流（只在低电压时起重要作用）。

但是pin结的电流主要是较宽的势垒区（～i型层）中的复合电流。因此在通过的电流的性质上，与一般pn结的大不相同。虽然它们的伏安特性基本上都是指数式上升的曲线关系，但是上升的速度却有一定的差别，pin结的正向伏安特性曲线上升得稍慢一点。

（5）工作电压：

pn结的势垒厚度一般较薄，并且电场在pn结界面处最大，则容易发生雪崩击穿，从而承受的反向电压有限。

但是pin结的势垒厚度很大（～i型层），并且电场在i型层中的分布基本上是均匀的，则不容易发生雪崩击穿，能够承受很大的反向电压，从而pin结二极管可用作为高电压大功率器件。

（6）感光（探测）灵敏度：

作为光电子器件（光电二极管、红外探测器、太阳电池等）使用时，感光（探测）灵敏度主要决定于势垒区的宽度。

pn结因为势垒厚度较薄，则感光灵敏度较小。

但是pin结由于它的势垒厚度很大（～i型层），则能够吸收大量的光子、并转换为载流子——光生载流子，所以感光和探测辐射的灵敏度很高。

联系方式：邹先生

联系电话：0755-83888366-8022

手机：18123972950

QQ：2880195519

联系地址：深圳市福田区金田路3037号金中环国际商务大厦2109

请搜微信公众号:“KIA半导体”或扫一扫下图“关注”官方微信公众号

请“关注”官方微信公众号:提供  MOS管  技术帮助

免责声明：本网站部分文章或图片来源其它出处，如有侵权，请联系删除。