图2。1 PIN二极管的结构

2。2。2 PIN二极管的工作原理及等效电路

2。2。2。1直流偏压下的PIN二极管特性文献综述

零偏压下，在一个PI（π）N管中，N层的电子和I层的空穴相互扩散，在N层靠近I层的边界处形成一个空间电荷区，也称耗尽层和接触势垒。由于N层介质的掺杂浓度远远高于I层（π）的掺杂浓度，所以N层的空间电荷集中在非常薄的界面上，可以忽略不计，而I层的空间电荷层则比较厚。P层和I层虽然掺杂的是同样的杂质，但浓度有差别，也会存在多子的扩散运动，P层的多子扩散到I层，却无法复合，因而在I层一侧只有堆积的电子，没有形成空间电荷层，所以P层一侧的空间电荷层同样很薄，也可以忽略不计。可见，PIN二极管在零偏状态下I（π）层有两个区域，一个区域是空间电荷层，也称耗尽层，无载流子。另一区域则是非耗尽层。与PN结很类似，零偏压的PIN二极管在平衡状态下也是没有净电流的，不同的是I层的电阻率非常高，所以零偏状态下的PIN二极管呈高阻状态。

当加正向偏置电压时，外电场与势垒电场相反，受外加电场的作用，势垒高度降低，空间电荷层变薄，P层的空穴和N层的电子不断地向I区注入，由于复合作用，载流子慢慢变少，又因为外加正向电压使载流子不断地流向I层来补充失去的电荷，最后达到一种平衡，此时I层存在大量数量相等而电性相反的载流子，出现了“等离子体状态”也就是导电状态，因为宏观上电流不断地流过PIN二极管，PIN管电阻率变得很低，想当于导电状态。所以正向偏置时，PIN管呈低阻抗。而且外加电压越大，正向电流就越大，电阻值就越小。

当在管子两端加反向偏置电压时，外加电场主要体现在掺杂浓度低的I层，外电场与内电场方向相同，使耗尽层变厚，I层电阻变得更大，随着反偏电压逐渐变大，耗尽层会慢慢扩展到整个I层，这时载流子全部消失，称为穿透状态。但如果电压加的足够大，PIN二极管会发生雪崩击穿，此时反向电流急剧增加。

从前文可以看出，PIN二极管在直流偏置下与一般的PN结的特征类似，由于在P层和N层之间插入了一层未掺杂的I层，其耗尽层的宽度加宽，因此PIN二极管具有更小的结电容，使得管子在反偏状态下有更大的击穿电压，因此有更大的耐功率值。它在较低频段的伏安特征方程表示如下：来;自]优Y尔E论L文W网www.youerw.com +QQ752018766-

其中为PIN管中流过的电流，是管子两端的电压，T是周围环境的温度，q是载流子的电荷量，K为玻尔兹曼常数，为PIN管的反向饱和电流。

2。2。2。2交流偏压下的PIN二极管特性

1）低频

一般来说，PIN二极管对交流信号的阻抗大小主要取决于信号的幅度和信号的频率。由于低频信号的周期较大，可以忽略载流子流入I层的时间。与直流偏置状态相同，在交流信号的正半周期内，PIN管呈低阻抗，在交流信号的负半周期内，PIN管呈高阻抗，具有单向导电特性，可作为整流元件。