PIN-Diode

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Die pin-Diode (engl. positive intrinsic negative diode) ist ähnlich wie eine pn-Diode aufgebaut. Jedoch befindet sich die p-dotierte Schicht nicht direkt bei der n-dotierten Schicht, sondern es befindet sich eine schwach dotierte (oder undotierte) i-Schicht dazwischen. Das i steht hierbei für intrinsic (eigenleitend). Sie enthält fast keine freien Ladungsträger und ist somit hochohmig.

Es handelt sich daher um ein elektronisches Bauelement.

Inhaltsverzeichnis 1 Funktion 2 Anwendung 2.1 Gleichstromgesteuerter Widerstand 2.2 Fotodiode 3 Literatur 4 Weblinks 5 Siehe auch

[Bearbeiten] Funktion

Bei pin-Dioden ist die Lebensdauer der Ladungsträger (Elektronen) mit in der undotierten i-Schicht besonders hoch. Daher bleibt die pin-Diode auch dann leitend, wenn nur kurze Spannungsimpulse mit einer Impulsdauer von anliegen. In diesem Zustand verhält sich eine pin-Diode wie ein Ohmscher Widerstand, der proportional zum mittleren Strom ist.

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.

[Bearbeiten] 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.

[Bearbeiten] Gleichstromgesteuerter Widerstand

Durch das Verhalten als ohmscher Widerstand bei hohen Frequenzen von kann man eine pin-Diode für Frequenzen als gleichstromgesteuerten Wechselspannungswiderstand einsetzen. Dabei überlagert man den hochfrequenten Wechselstrom mit einem Gleichstrom, wodurch man den Widerstand der i-Zone steuern kann.

Spannungsteiler für Wechselspannungen mit pin-Diode

Schaltung eines π-Dämpfungsglieds

In Hochfrequenzschaltungen mit 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 eine starke Sperrdämpfung entsteht.

[Bearbeiten] Fotodiode

Die pin-Diode und die Lawinenphotodiode werden in der Optoelektronik für die optische Nachrichtentechnik für Lichtwellenleiter (LWL) 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 dB (25 Mib s⁻¹) und bei −55 dB (2 Mib s⁻¹) bei 850 nm Wellenlänge.

[Bearbeiten] Literatur

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

[Bearbeiten] Weblinks

• Elektronik-Kompendium zum Thema Diode und Hochfrequenzschalter.

[Bearbeiten] Siehe auch

• Diode
• Fotodiode
• Position Sensitive Device