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PIN二极管介绍-PIN光电二极管结构及原理-KIA MOS管

信息来源:本站 日期:2023-07-26 

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PIN二极管介绍-PIN光电二极管结构及原理-KIA MOS管


光电二极管是反向偏置工作的PN结二极管,DVD播放器,CD驱动器中经常会使用到它。PIN型光电二极管也称PIN结二极管、PIN二极管,在两种半导体之间的 PN结,或者半导体与金属之间的结的邻近区域,在P区与N区之间生成I型层,吸收光辐射而产生光电流的一种光检测器。具有结电容小、渡越时间短、灵敏度高等优点。


在光电二极管的PN结中间掺入一层浓度很低的I型半导体,就可以增大耗尽区的宽度,达到减小扩散运动的影响,提高响应速度的目的。由于这一掺入层的掺杂浓度低,近乎本征(Intrinsic)半导体,故称I层,因此这种结构成为PIN光电二极管。


I层较厚,几乎占据了整个耗尽区。绝大部分的入射光在I层内被吸收并产生大量的电子-空穴对。在I层两侧是掺杂浓度很高的P型和N型半导体,P层和N层很薄,吸收入射光的比例很小。因而光产生电流中漂移分量占了主导地位,这就大大加快了响应速度。


PIN光电二极管图形符号

PIN光电二极管

PIN光电二极管的符号表示与标准pn结二极管的符号表示相同,但二极管上方的向下箭头表示光。


PIN光电二极管结构

PIN光电二极管

PIN光电二极管包括三层-p层,I或本征层和n层。 P层掺杂有三价杂质,N层掺杂有五价杂质。 I层是未掺杂的或非常轻掺杂的。 P端子的作用类似于阳极,N端子的作用类似于阴极。 与普通的PN结二极管不同,PIN光电二极管中本征层的宽度更大。


它可以通过两种方式构造:

平面结构: 在这种类型的结构中,在p层上制造了薄的外延膜。

台面结构: 在这种类型的结构中,已经掺杂的半导体层生长在本征层上。


PIN光电二极管电路图

PIN光电二极管

PIN光电二极管仅在反向偏置时才用作光电检测器。 阳极与电池的负极连接。 电池的正极通过电阻连接到阴极。


PIN光电二极管的工作原理

当向器件施加反向偏压时,耗尽区开始在本征层中扩展。 宽度不断增加,直到达到I层的厚度。


结果,耗尽区变得没有任何移动电荷载流子。 因此没有电流流动。 此时,在耗尽区中没有发生电子-空穴复合。


当光线充足时( H? ≥ 半导体的带隙能)进入I区,每个吸收的光子产生一个电子-空穴对。 由于存在于耗尽区中的势垒电场,因此这些对承受强大的力。 该力将两对分开,电荷载流子沿相反方向移动,并产生电流。 因此,光能被转换成电能。


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