الصمام الثنائي PIN هو تغيير في تقاطع PN لتطبيقات معينة. بعد، بعدما الصمام الثنائي PN- تقاطع تم تطويره في الأربعينيات من القرن الماضي ، وتم استخدام الصمام الثنائي لأول مرة كمقوم عالي الطاقة ، وتردد منخفض خلال عام 1952. ويمكن أن يؤدي وجود طبقة جوهرية إلى زيادة جهد الانهيار بشكل كبير لتطبيق الجهد العالي. توفر هذه الطبقة الجوهرية أيضًا خصائص مثيرة عندما يعمل الجهاز بترددات عالية في نطاق الموجات الراديوية والميكروويف. الصمام الثنائي PIN هو نوع واحد من الصمامات الثنائية مع منطقة أشباه الموصلات الجوهرية غير المنبسطة بين منطقة أشباه الموصلات من النوع P و N. عادة ما تكون هذه المناطق مخدرة بشدة لأنها تستخدم في التلامس الأومي. المنطقة الجوهرية الأوسع هي اللامبالاة تجاه الصمام الثنائي العادي p-n. تجعل هذه المنطقة الصمام الثنائي مقومًا أدنى ، ولكنها تجعله مناسبًا للمفاتيح السريعة والمخففات وأجهزة الكشف عن الصور وتطبيقات إلكترونيات الطاقة عالية الجهد.
مخطط رقاقة PIN الثنائي
ما هو PIN Diode؟
الصمام الثنائي PIN هو نوع واحد من أجهزة الكشف عن الصور ، يستخدم لتحويل الإشارة الضوئية إلى إشارة كهربائية. يتكون الصمام الثنائي PIN من ثلاث مناطق ، وهي منطقة P ومنطقة I ومنطقة N. عادةً ما تكون كل من منطقتي P و N مخدرة بشدة نظرًا لاستخدامهما في الاتصالات الأومية. تتناقض المنطقة الجوهرية في الصمام الثنائي مع الصمام الثنائي الموصل PN. تجعل هذه المنطقة من الصمام الثنائي PIN مقومًا أقل ، لكنها تجعله مناسبًا للمفاتيح السريعة والمخففات وأجهزة الكشف عن الصور و تطبيقات الالكترونيات عالية الجهد .
صمام ثنائي PIN
هيكل وعمل PIN الثنائي
حصل مصطلح PIN الثنائي على اسمه من حقيقة أنه يتضمن ثلاث طبقات رئيسية. بدلاً من مجرد وجود طبقة من النوع P وطبقة من النوع N ، فإنها تحتوي على ثلاث طبقات مثل
- طبقة من النوع P.
- الطبقة الجوهرية
- طبقة من النوع N.
مبدأ عمل الصمام الثنائي PIN هو نفسه تمامًا مثل الصمام الثنائي العادي. الاختلاف الرئيسي هو أن منطقة النضوب ، لأن ذلك موجود عادة بين كل من مناطق P & N في الصمام الثنائي المنحاز أو غير المتحيز أكبر. في أي صمام ثنائي تقاطع PN ، تحتوي المنطقة P على ثقوب حيث تم تخديرها للتأكد من أنها تحتوي على غالبية الثقوب. وبالمثل تم تخدير المنطقة N لاحتواء الإلكترونات الزائدة.
هيكل PIN الثنائي
لا تشتمل الطبقة الواقعة بين منطقتي P & N على ناقلات شحن حيث أن أي إلكترونات أو ثقوب تندمج نظرًا لأن منطقة استنفاد الصمام الثنائي لا تحتوي على ناقلات شحن ، فإنها تعمل كعزل. توجد منطقة النضوب داخل الصمام الثنائي PIN ، ولكن إذا كان الصمام الثنائي PIN متحيزًا للأمام ، فعندئذ تأتي الناقلات في منطقة النضوب وعندما يجتمع نوعا الناقل معًا ، سيبدأ تدفق التيار.
عندما يتم توصيل الصمام الثنائي PIN في منحاز للأمام ، تكون حاملات الشحن أعلى بكثير من مستوى انتباه الناقل الداخلي. لهذا السبب يمتد المجال الكهربائي ومستوى الحقن العالي بعمق في المنطقة. يساعد هذا المجال الكهربائي في تسريع حركة ناقلات الشحنة من منطقة P إلى منطقة N ، مما يؤدي إلى سرعة تشغيل الصمام الثنائي PIN ، مما يجعله جهازًا مناسبًا لعمليات التردد العالي.
تطبيقات الثنائيات PIN
تشمل تطبيقات PIN بشكل أساسي المجالات التالية
- يستخدم الصمام الثنائي PIN كمقياس للجهد العالي. توفر الطبقة الجوهرية في الصمام الثنائي قسمًا بين كلتا الطبقتين ، مما يسمح بتحمل الفولتية العكسية الأعلى
- يستخدم الصمام الثنائي PIN كمفتاح تردد لاسلكي مثالي. تزيد الطبقة الجوهرية بين طبقات P & N من المسافة بينهما. يؤدي هذا أيضًا إلى تقليل السعة بين المنطقتين ، وبالتالي رفع مستوى العزلة عندما يكون الصمام الثنائي PIN متحيزًا عكسيًا.
- يتم استخدام الصمام الثنائي PIN كملف كاشف الصور لتحويل الضوء إلى تيار يحدث في طبقة استنفاد الصمام الثنائي للصور ، فإن رفع طبقة النضوب عن طريق إدخال الطبقة الجوهرية يؤدي إلى تقدم الأداء عن طريق زيادة الحجم في مكان حدوث تغير الضوء.
- هذا الصمام الثنائي هو عنصر مثالي لإعطاء الإلكترونيات التبديل في تطبيقات الإلكترونيات. إنه مفيد بشكل أساسي لتطبيقات تصميم الترددات اللاسلكية وأيضًا لتوفير التبديل أو عنصر مخفف في موهنات التردد اللاسلكي ومفاتيح التردد اللاسلكي. إن الصمام الثنائي PIN قادر على إعطاء مستويات تناسق أعلى بكثير من مرحلات التردد اللاسلكي التي غالبًا ما تكون البديل الآخر الوحيد.
- تمت مناقشة التطبيقات الرئيسية لصمام PIN الثنائي في ما سبق ، على الرغم من إمكانية تطبيقها أيضًا في بعض المجالات الأخرى
خصائص PIN الثنائي
تتضمن خصائص الصمام الثنائي PIN ما يلي
هذا يخضع لمعادلة الصمام الثنائي النموذجية لإشارات التردد الصغيرة. عند الترددات الأعلى ، يظهر الصمام الثنائي PIN كمقاوم مثالي تقريبًا. هناك مجموعة من الشحنات المخزنة في المنطقة الجوهرية. عند الترددات الصغيرة ، يمكن فصل الشحنة وإيقاف تشغيل الصمام الثنائي.
في الترددات الأعلى ، لا يوجد وقت كاف للتخلص من الشحن ، لذلك لم يتم إيقاف تشغيل الصمام الثنائي PIN. الصمام الثنائي لديه وقت استرداد عكسي مخفض. الصمام الثنائي PIN منحاز بشكل صحيح ، وبالتالي يعمل كمقاوم متغير. قد تختلف مقاومة التردد العالي هذه على مدى واسع (من 0.1 Ω-10 kΩ في بعض الحالات ، يكون النطاق العملي أبسط ، رغم ذلك).
تعني المنطقة الجوهرية الأوسع أيضًا أن الصمام الثنائي PIN سيكون له سعة منخفضة عندما يكون متحيزًا عكسيًا. في هذا الصمام الثنائي ، توجد منطقة النضوب تمامًا في المنطقة الجوهرية. تعد منطقة الاستنفاد هذه أفضل بكثير مما هي عليه في الصمام الثنائي PN ، وهي ذات حجم ثابت تقريبًا ، بغض النظر عن التحيز العكسي المطبق على الصمام الثنائي PN.
هذا يزيد من المقدار حيث يمكن إنتاج أزواج من ثقب الإلكترون بواسطة فوتون حدوث. بعض أجهزة الكشف عن الصور مثل صور الترانزستورات تستخدم الثنائيات الضوئية PIN و PIN في بنائها.
يحتوي تصميم الصمام الثنائي PIN على بعض المقايضات في التصميم. يسمح ارتفاع أحجام المنطقة الجوهرية للديود بالظهور كمقاوم عند الترددات الصغيرة. إنه يؤثر بشكل ضار على الوقت اللازم لإيقاف تشغيل الصمام الثنائي وسعة التحويل الخاصة به. لذلك ، من الضروري اختيار جهاز يتمتع بأنسب الخصائص لاستخدام معين
وبالتالي ، فإن هذا كله يتعلق بأساسيات PIN الثنائي والعمل والتطبيقات. نأمل أن يكون لديك فهم أفضل لهذا المفهوم أو ل تنفيذ أي مشاريع كهربائية وإلكترونية ، يرجى تقديم اقتراحاتكم القيمة من خلال التعليق في قسم التعليقات أدناه. إليك سؤال لك ، ما هي وظيفة PIN الثنائي؟
