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PIN光电二极管 PIN光电二极管 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。 一?工作原理 在光电二极管的PN结中间掺入一层浓度很低的N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。 通过插入I层，增大耗尽区宽度达到了减小扩散分量的目的，但是过大的耗尽区宽度将延长光生载流子在耗尽区内的漂移时间，反而导致响应变慢，因此耗尽区宽度要合理选择。通过控制耗尽区的宽度可以改变PIN观点二极管的响应速度。 二?PIN型光电二极管的结构 三?PIN结的导电特性 　pin 结就是在 pin 结的空间电荷区 分别在 i 型层两边的界面处， 而整个的 i 型层中没有空 间电荷，但是存在由两边的空间电荷所产生出来的电场——内建电场，所以 pin 结的势垒区 就是整个的 i 型层。 　 平面结构和台面结构的i型层都可以采用外延技术来制作，高掺杂的p+层可以采用热扩散或者离子注入技术来获得。平面结构二极管可以方便地采用常规的平面工艺来制作。而台面结构二极管还需要进行台面制作（通过腐蚀或者挖槽来实现）。台面结构的优点是：①去掉了平面结的弯曲部分，改善了表面击穿电压；②减小了边缘电容和电感，有利于提高工作频率。 1?基本概念 一般 p-n 结的导电（较大的正向电流以及很小的反向电流）主要是由于少数 载流子在势垒区以外的两边扩散区中进行扩散所造成的；扩散区是不存在电场的电中性区。但是，对于 pin 结，虽然它的空间电荷区是在 i 型层两头的很薄的区域，然而其势垒区 （存在内建电场的区域）却是整个的 i 型层，则其势垒区厚度必将远远大于载流子的平均自 由程，因此这时载流子渡越势垒区过程中的产生-复合作用就再也不能忽略了。实际上，pin 1 结的单向导电性也正是由于载流子渡越 i 型层的特殊过程（复合与产生的过程）所造成的； 相反，i 型层两边的扩散区却对于 pin 结导电性能的影响较小。总之，pin 结的导电性能与 i 型层中载流子的复合作用有很大的关系。 2?pin 结中载流子的输运导电机理： 当 pin 结处于正偏时，势垒高度降低，则电子和空穴分别从两边大量注入到本征的 i 型 层，当然这必定是“大注入”；这时就不能区分多数载流子和少数载流子了，即可以认为 i 型层中的电子浓度等于空穴浓度（n=p），并且均匀分布。在 i 型层中，由于 这种注入，即使得 npni2，于是注入的这些电子和空穴将在 i 型层中发生复合，并从而形成 较大的通过 pin 结的电流。可见，pin 结的正向电流从性质上来说，它是非平衡载流子在 i 型层中的复合电流，载流子的复合越快，电流就越大。 当 pin 结反偏时，势垒中的电场增强，势垒高度增大，则 i 型层中的载流子将进一步减 少，即使得 npni2，于是在 i 型层中将发生载流子的产生作用——产生出额外的电子和空穴 （非平衡载流子）；然后这些产生出的非平衡载流子被电场扫向两边的 p 区和 n 区，并从而 形成通过 pin 结的反向电流。可见，pin 结的反向电流从性质上来说，它也是在 i 型层中形 成的电流——产生电流；i 型层中产生载流子的作用越强，反向电流就越大。 总之，pin 结的导电机理不同于一般的 p-n 结。一般 p-n 结主要是由于少数载流子在两 边扩散区中进行扩散而导电；pin 结则主要是由于载流子在 i 型层中的复合-产生作用而导电 （两边扩散区中少数载流子的扩散过程则由于其浓度梯度很小而可以忽略）。 四?PIN型光电二极管的主要参数 　　1. 开关时间： 由于电荷的存储效应，PIN管的通断和断通都需要一个过程，这个过程所需时间 　　2. 隔离度：开关在断开时其衰减也非无穷大，称为隔离度 　　3. 插入损耗：开关在导通时衰减不为零，称为插入损耗 　　4. 承受功率： 在给定的工作条件下，微波开关能够承受的最大输入功率 　　5. 电压驻波系数： 仅反映端口输入，输出匹配情况 　　6. 视频泄漏 　　7. 谐波： PI