PIN-Diode
Die PIN-Diode (engl. positive intrinsic negative diode) und die APD (engl. avalanche photo diode) sind beide optische Empfänger (Detektor) sog. Fotodioden, sie wandeln Lichtsignale in elektrische Signale um. Sie ist ein elektronisches Bauelement.Beide Dioden-Typen werden in der Optoelektronik für die optische Nachrichtentechnik für Lichtwellenleiter (LWL) verwendet. Je nach Anwendungszweck wird eine der beiden eingesetzt:
Vorteile PIN-Diode
- temperaturstabiler
- kostengünstiger
- empfindlicher
Die PIN-Diode ist ähnlich wie eine Silizium- oder Germanium-Diode aufgebaut, jedoch befindet sich die P-dotierte Schicht nicht direkt bei der N-dotierten Schicht. Ein kleiner undotierter Bereich befindet sich dazwischen. Dieser Teil befindet sich hinter einem Fenster. Trifft Licht auf das unbehandelte Silizium, werden Elektronen aus dem Gitter gerissen. Diese erzeugen ein ähnliches Verhalten wie die beiden dotierten Schichten und somit das einer Diode.
Die APD nutzt den Avalanche-Effekt, wie er in Zener-Dioden verwendet wird.
Die PIN-Diode hat eine p-, eine i- und eine n-Zone. Die i-Zone ist schwach n-dotiert (gezielt verunreingt). i steht für intrinsic. Sie enthält fast keine freien Ladungsträger und ist somit hochohmig.
Betreibt man die Diode in Sperrrichtung, ergibt sich in der p- und der i-Zone eine unterschiedlich breite Raumladungszone (RLZ). Durch die breite RLZ in der i-Zone sind diese Dioden für hohe Sperrspannungen geeignet.
In Durchlassrichtung funktioniert die p-i-n-Diode ähnlich wie eine normale Halbleiterdiode, allerdings nur bis ca. 10 MHz. Über 10 MHz wirkt sich die Sperrschichtkapazität so aus, dass auch die negative Halbwelle durchgelassen wird.
Überlagert man dem Wechselstrom einen Gleichstrom, so kann man mit diesem Widerstand der i-Zone steuern. Man erhält somit einen steuerbaren Hochfrequenzwiderstand.
Spitzenwerte für die Empfindlichkeit liegen zwischen -40 dB (25 Mibit/s) und bei -55 dB (2 Mibit/s) bei 850nm Wellenlänge.
Verwendung
Gleichrichter, Hochfrequenzanwendung, Fotoempfangsdioden in Lichtwellenleitern (LWL)