DIODO PIN
CARLOS EDUARDO LÓPEZ
CÓD. 2009283309
OSCAR VALENCIA VARGAS
CÓD. 2009288071
Ingeniero: NEISAR SALAZAR
UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANA SURCOLOMBIANA FACULTAD DE INGENIERIA INGENIERIA ELECTRÓNICA ELECTRÓNICA
NEIVA 2011
DIODO PIN
El diodo PIN encuentra amplio uso en RF (Radiofrecuencia), UHF (Frecuencia Ultra Alta) y circuitos de microondas. Es fundamentalmente un dispositivo cuya impedancia, a estas frecuencias, es controlada por su excitación AC. Una característica única del diodo PIN es su capacidad de controlar grandes cantidades de energía de RF con niveles bajos de DC. El diodo a altas frecuencias tiene una resistencia muy alta cuando está inversamente polarizado y una resistencia muy baja cuando está polarizado en sentido directo. Para todos los propósitos, el diodo p-i-n puede comportarse como un cortocircuito o un circuito abierto, cuando está polarizado en directa o en inversa, respectivamente.
Símbolo.
Construcción del dispositivo. El diodo p-i-n comúnmente se fabrica en base al semiconductor de silicio que consta de dos regiones, una tipo P y otra tipo N. Entre estas regiones se encuentra una región intrínseca I de alta resistividad. Baja frecuencia. El modelo a bajas frecuencias (por debajo de la frecuencia de tiempo de tránsito de la región I) y DC, el diodo PIN se comporta como un diodo de unión PN de silicio semiconductor. Su característica I-V determina el voltaje de DC a nivel de polarización directa. Los diodos PIN son a menudo nominales para el voltaje en directo, VF, en una diagonal de la DC fija. El voltaje inverso en un diodo PIN, VR, es una garantía del fabricante que especifica una cantidad, generalmente de 10 mA, es la corriente inversa, si el voltaje inverso es aplicado. No es necesariamente la avalancha o tensión de ruptura, VB, que es determinada por el ancho de la región I (aproximadamente 10 V / um). En general, cuanto menor sea el voltaje, es menos costoso el diodo PIN. Alta señal. Cuando el diodo PIN esta polarizado en directo, la carga de almacenamiento Q, debe ser mayor que la carga incremental de almacenamiento agregada o eliminada por la corriente I RF. Para asegurar esto la siguiente desigualdad debe ser:
Característica I-V
Diodo PIN en polarización directa e inversa
En el estado de baja impedancia, el diodo p-i-n se comporta como una inductancia L en serie con una resistencia. Su modelo de circuito equivalente se muestra en la figura 1a. La resistencia serie de polarización directa se obtiene con la siguiente expresión:
(1) Donde µn es la movilidad de los electrones, y µp es la movilidad de los huecos. La carga Q es resultado de la recombinación de portadores (electrones y huecos) en la región intrínseca, y está dada por: (2) En situación de polarización inversa, el diodo p-i-n se comporta como una inductancia L en serie con el paralelo de una capacitancia CT y una resistencia RP, tal como se muestra en la figura 1b. El capacitor se puede obtener con:
(3)
Donde E es la constante dieléctrica del material de diseño y A es el área de la unión del diodo.
Fig. 1. Circuitos equivalentes del diodo p-i-n en polarización (a) directa y (b) inversa Se considera a la resistencia RP infinita.
Datos técnicos. 1. Resistencia, alta confiabilidad 2. Capacidad de alta tensión> 2000 V 3. Capacidad de alta corriente> 25 amperios continuos 4. Alta capacidad de la sobretensión de 500 amperios (1 impulso 8,3 ms, seno y medio) 5. Baja distorsión <-60dBc @ 455 KHz 6. Ganancia de alta potencia de 10.000: 1 7. velocidad de cambio rápido de <100 ns 8. Pequeño tamaño físico 9. Embalaje Varios térmica disponible 10. Sustitución del relé de RF - mercurio mecánico, y otros.
Aplicaciones. El SPST diodo PIN se puede utilizar en los diseños de banda ancha. El aislamiento máxima (ISO), se puede obtener dependiendo de la capacitancia del diodo (Ct). La pérdida de inserción (IL) y la disipación de energía (Pd) dependen de la resistencia del diodo polarizado directamente de la serie (R). Las ecuaciones de la norma ISO y IL y las características de funcionamiento son los siguientes: Para Interruptor Serie SPST
Disipacion de energía (Directo)
Disipacion de energía (Inverso)
(donde Pav es la potencia máxima disponible) Pico de corriente de RF (int. de derivación)
Pico de tensión de RF(int. De derivación)
Circuito de Aplicación.
Conclusiones. El diodo PIN, tiene como principal atributo trabajar con frecuencias altas, el diodo a estas frecuencias tiene una impedancia muy alta cuando está inversamente polarizado y una impedancia muy baja cuando está polarizado en sentido directo.
Bibliografia. http://www.skyworksinc.com/uploads/documents/200312C.pdf http://www.qsl.net/n9zia/pdf/pin_diode_handbook.pdf http://www.aiturrih.com/archivos/DDPINdc.pdf http://jaibana.udea.edu.co/grupos/revista/revistas/nro058/Articulo%2019.pdf http://download.siliconexpert.com/pdfs/quickdata/sks/apn1017.pdf