PINdioden

Eine PIN-Diode (P–I–N-Diode) ist eine Halbleiterdiode, deren Aufbau aus einer p-dotierten Region, einer intrinsic (un dotierten) Schicht und einer n-dotierten Region besteht. Das I steht für intrinsic. Durch die intrinsic-Schicht entsteht eine besonders breite Verarmungszone, insbesondere im Reverse-Bias, wodurch sich die Kapazität der Diode deutlich verringert und die Spannungsfestigkeit erhöht. Diese Eigenschaften machen PIN-Dioden für Hochfrequenzanwendungen attraktiv und ermöglichen ihren Einsatz als Schalter, Attenuator oder in Photodioden.

Struktur und Funktionsweise: Die p- und n-Seiten sind dotiert, die zentrale_intrinsic-Schicht besitzt eine sehr geringe Ladungsträgerdichte. Die Dicke der intrin­sischen Schicht bestimmt die Breite der Verarmungszone. Im Reverse-Bias vergrößert sich diese Zone stark, die Kapazität sinkt, weshalb PIN-Dioden in der Hochfrequenztechnik gut geeignet sind. Im Forward-Bias fließt Strom durch Diffusion von Trägern in die intrinsic-Schicht; der Vorwärtsstrom wird durch die Eigenschaften der Intrinsic-Schicht und die Kontaktwiderstände geprägt.

Materialien und Varianten: PIN-Dioden werden aus gängigen Halbleitermaterialien wie Silizium, GaAs oder InP hergestellt. In der Photodioden-Ausführung (PIN-Photodiode) dient die intrinsische Schicht als Absorptions- und Raumladezone, was Empfindlichkeit und Geschwindigkeit verbessert.

Anwendungen: Typische Anwendungen umfassen PIN-Photodioden in optischen Empfängern, Hochfrequenz-Schalter und Attenuatoren, Leistungsdioden in bestimmten Gleichrichterschaltungen und modulare RF-Bauteile, bei denen eine variable oder geringe Kapazität sowie schnelles Ansprechverhalten von Vorteil sind.

Vorteile und Eigenschaften: Geringe Kapazität im Reverse-Bias, hohe Spannungsfestigkeit, schnelle Reaktionszeiten und gute Linearität im Leistungsbereich. Nachteile können größerer Layout- und Fertigungsaufwand gegenüber einfachen pn-Dioden sein.