PIN二極管介紹-PIN光電二極管結(jié)構(gòu)及原理-KIA MOS管

光電二極管是反向偏置工作的PN結(jié)二極管，DVD播放器，CD驅(qū)動器中經(jīng)常會使用到它。PIN型光電二極管也稱PIN結(jié)二極管、PIN二極管，在兩種半導(dǎo)體之間的 PN結(jié)，或者半導(dǎo)體與金屬之間的結(jié)的鄰近區(qū)域，在P區(qū)與N區(qū)之間生成I型層，吸收光輻射而產(chǎn)生光電流的一種光檢測器。具有結(jié)電容小、渡越時間短、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。

在光電二極管的PN結(jié)中間摻入一層濃度很低的I型半導(dǎo)體，就可以增大耗盡區(qū)的寬度，達(dá)到減小擴(kuò)散運(yùn)動的影響，提高響應(yīng)速度的目的。由于這一摻入層的摻雜濃度低，近乎本征（Intrinsic）半導(dǎo)體，故稱I層，因此這種結(jié)構(gòu)成為PIN光電二極管。

I層較厚，幾乎占據(jù)了整個耗盡區(qū)。絕大部分的入射光在I層內(nèi)被吸收并產(chǎn)生大量的電子-空穴對。在I層兩側(cè)是摻雜濃度很高的P型和N型半導(dǎo)體，P層和N層很薄，吸收入射光的比例很小。因而光產(chǎn)生電流中漂移分量占了主導(dǎo)地位，這就大大加快了響應(yīng)速度。

PIN光電二極管圖形符號

PIN光電二極管

PIN光電二極管的符號表示與標(biāo)準(zhǔn)pn結(jié)二極管的符號表示相同，但二極管上方的向下箭頭表示光。

PIN光電二極管結(jié)構(gòu)

PIN光電二極管

PIN光電二極管包括三層-p層，I或本征層和n層。 P層摻雜有三價雜質(zhì)，N層摻雜有五價雜質(zhì)。 I層是未摻雜的或非常輕摻雜的。 P端子的作用類似于陽極，N端子的作用類似于陰極。與普通的PN結(jié)二極管不同，PIN光電二極管中本征層的寬度更大。

它可以通過兩種方式構(gòu)造：

平面結(jié)構(gòu)：在這種類型的結(jié)構(gòu)中，在p層上制造了薄的外延膜。

臺面結(jié)構(gòu)：在這種類型的結(jié)構(gòu)中，已經(jīng)摻雜的半導(dǎo)體層生長在本征層上。

PIN光電二極管電路圖

PIN光電二極管

PIN光電二極管僅在反向偏置時才用作光電檢測器。陽極與電池的負(fù)極連接。電池的正極通過電阻連接到陰極。

PIN光電二極管的工作原理

當(dāng)向器件施加反向偏壓時，耗盡區(qū)開始在本征層中擴(kuò)展。寬度不斷增加，直到達(dá)到I層的厚度。

結(jié)果，耗盡區(qū)變得沒有任何移動電荷載流子。因此沒有電流流動。此時，在耗盡區(qū)中沒有發(fā)生電子-空穴復(fù)合。

當(dāng)光線充足時（ H？ ≥ 半導(dǎo)體的帶隙能）進(jìn)入I區(qū)，每個吸收的光子產(chǎn)生一個電子-空穴對。由于存在于耗盡區(qū)中的勢壘電場，因此這些對承受強(qiáng)大的力。該力將兩對分開，電荷載流子沿相反方向移動，并產(chǎn)生電流。因此，光能被轉(zhuǎn)換成電能。

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