PIN二极管的工作原理及其应用曹培栋.pdfVIP

半导体器件论文 题 目 PIN 二极管的工作 原理及其应用 1 半导体器件论文 摘 要 PIN 二极管是一种常见的半导体器件，尤其是在微波、电力等领域有着广泛 的应用。PIN 二极管由掺杂浓度很高的P 型结和N 型结以及中间夹杂一层本征半 导体所构成。因此它会与 PN 型二极管呈现出有些不同的电流电压特性，它体现 在正偏、反偏、低频、高频中。本文会在它工作在不同的环境下的工作原理进行 定性的分析阐述。 由于PIN 二极管在不同环境下所呈现的不同特性，使得它在微波领域中多用 作微波开关、微波衰减器、微波限幅器中，在电力领域中多用作大功率整流管等。 本文会对几个常用的例子进行举例和它的性能进行分析和讨论，其中包括开关和 衰减器。 关键词: PIN 二极管；开关电路；衰减器 2 半导体器件论文 目 录 摘 要 2 第1 章 PIN 二极管的工作原理 4 1.1 直流状态下 4 1.1.1 零偏下 4 1.1.2 正偏下 4 1.1.3 反偏下 5 1.2 交流状态 6 1.2.1 低频下 6 1.2.2 高频下 6 1.3 本章小结 6 第2 章 PIN 二极管的应用 7 2.1 高频开关 7 2.1.1 基本原理 7 2.1.2 关于开关时间的讨论 8 2.2 高频电子衰减器 8 2.3 本章小结 9 结 论 10 参考文献 11 3 半导体器件论文 第1 章 PIN 二极管的工作原理 PIN 二极管是在p 型和n 型材料之间插入一个本征层构成的，即PIN 二极管   由三层半导体构成：高浓度的 区，高浓度的 区，二者之间的高阻本征I 区。 P N 因PIN 管的使用材料和加工工艺等原因，I 层中含有少量的P 型或N 型杂质，称 为PN 管或PvN 管。其结构如图1-1。 P+ π或v N+ 图1-1 PIN 二极管结构 1.1 直流状态下 1.1.1 零偏下 PIN 管在零偏时实际上是双结二极管，因I 层含有少量P 型杂质，所以IN 结 是个PN 结。零偏时，扩散作用使N 层电子向I 层扩散，I 层空穴向N 层扩散，在 IN 结两边便形成了一个空间电荷区。因为N 层电子浓度远高于I 层空穴浓度，故 N 层的空间电荷层极薄，而I 层较N 层的空间要厚得多，整个IN 结的宽度基本上 等于I 层空间电荷层的宽度。而在PI 层交界处，由于杂质浓度的差异，也会产生 一些载流子的扩散运动，但比IN 结小得多，整体上可以忽略不计。所以，PIN 管 在零偏时的空间电荷分布同PN 结一样，而I 层有两个部分：一部分为空间电荷层， 即耗尽层，其中载流子已耗尽，电阻率很高；另一部分是I 层。其中只有少量载流