PIN DİYOTLAR

PIN diyodun yapısı ve karakteristiği

Pin diyotlar üçlü bir yapıdan oluşur. Ortasında malzemenin saf bir kısmı i-zon (intrinsic zone) yer almakta, kenarlarda ise kuvvetlice katkılanmış, biri p-tipi, diğeri n-tipi iki adet kontak zonu bulunur. Kısa anahtarlama süreleri için i-zonunun eni 0,5…1 mikron civarındadır. Büyük delinme gerilimleri için bu değer 100 mikron kadar olabilir. „pin” kelimesi zonların dizilişini temsil eder: p-zonu,i-zonu ve n-zonu. Bu diyotlarda, i-zonunun yapımında direncinin yüksek olması nedeniyle silisyum kullanılır. 100 MHz frekansa kadar kullanılabilirler, ancak daha yukarısında çalışma karakteristikleri bozulur.

pin diyotları aşağıda belirtilen özellikleri nedeniyle yüksek frekanslı devrelerde kullanılır:

Uygulanan küçük ters ön gerilimlerde bile i-zonu içinde bulunan az sayıdaki yük taşıyıcıları bu zonu boşaltırlar. pin diyot artık gerilime bağımlı bir kapasitans haline gelmiştir. i-zonu eni büyük ise pin diyotun kapasitansı çok küçük olur, bu haliyle pin diyot yüksek frekanslı devrelerde yüksek bir direnç sergiler. Ayrıca delinme gerilimi çok yüksek olup, büyük dalgalı gerilimlere dayanabilir.
Doğru yönde ön gerilimleme yapıldığında, i-zonu azınlık taşıyıcılarının istilasına uğrar. O zaman pin diyotu ön akıma bağlı, çok küçük değerlere sahip olabilen bir direnç gibi davranır ve yüksek genliğe sahip yüksek frekanslı osilasyonlar da bir doğrusal direnç haline dönüşür.
pin diyotlar ters ön gerilimleme (neredeyse boşta çalışma) ve doğru ön gerilimleme (nerdeyse kısa devre) arasında çok hızlı (yaklaşık 1 ns) anahtarlanabilir.
Eni büyük i-zonda elektronların geçiş zamanı uzar. 100 MHz in üzerinde elektronlar i-zonda yığılmaya başlar. Bu yük taşıyıcıların yığılması sonucunda diyot bir doğrultucu gibi çalışmayı bırakır ve değişken bir direnç gibi davranmaya başlar.

Eğer pin diyotuna uygulanan ön gerilim değiştirilirse mikrodalga direnci değişir. Bu direnç negatif ön gerilimde tipik 6 kΩ iken, pozitif ön gerilim uygulandığında 5 Ω a kadar düşer. Eğer diyot bir iletim hattına veya dalga kılavuzuna monte edilmiş ve ters ön gerilimlenmiş ise devreye olan yüklemesi ihmal edilebilir, ama pozitif ön gerilim varsa direnç 5 Ω a düşer ve gücün büyük bir bölümü yansıtılır. Diğer bir ifade ile; diyot bir iletim hattına veya dalga kılavuzuna paralel takılı ise bir serbest kontak gibi davranır. Bir kaç paralel bağlı diyot 150 kW a kadar anahtarlama yapabilir. Üst güç sınırı diyotun üzerindeki ısıyı yitirme yeteneğine bağlıdır. Üst çalışma frekans sınırını pn-kavşağının şönt kapasitansı belirler. 30 GHz i aşan üst sınır frekanslarına sahip pin diyotlar mevcuttur.