PIN二极管工作原理

图1提供了PIN二极管在正向导通时的电荷分布情况．为简单化考虑，我们假定I区域中电子与空穴分布对称且分布密度相同．设x＝－d处的空穴分布密度为p1，在［－d,0］区域中的剩余空穴电荷为q2，且位于x＝－d／2处，那样此区域的平均空穴密度为：p2＝q2／qAd．这里A为结面积，q为单位电荷．
图1　PIN二极管的电荷分布

因为P＋区域的空穴密度远高于电子密度，那样在x＝－d处的电子电流可以忽略(所引起的误差将在下文探讨)．二极管的电流密度可以表示为［9］
当中　Da为扩散常数；Jh为空穴电流密度。
二极管的电流为 

电荷q2与电流的关系式为
当中　τa为寿命时间．

式(2)及式(3)描述了二极管的模型，通过定义qE＝2q1，　qM＝2q2及T＝d2／2Da，两式可简化为

图2表示了在感性负载时二极管的关断过程．此过程可分成两个阶段：从t＝T0到t＝T1，二极管处在低阻抗状态，其电压近似为0，在t＝T1时刻，二极管中I区域边缘的剩余电荷变为0，二极管开始呈现高阻抗状态．在式(4)、(5)中令qE＝0可获得t＝T1时刻后二极管的电流为
当中　τ?rr由式(7)提供，I?rr为反向恢复电流峰值．

图2　反向恢复电流波形

通常情况下，t?rr、I?rr及测试条件di／dt、I?FM均在器件的产品手册上列出来．按照式(6)及测试条件，τ?rr可由下式获得
当中　a＝－di／dt．

按照图2所显示的方向电流波形，qM在t≤T1阶段的表达式为
当t＝T1时，i（T1）＝－I?rr＝－qM（T1）／T，代入上式得式(10)，τa可由此式解出
之后参数T可由τa、T及τ?rr的关系式(7)算出．

从以上的探讨可以得出，该模型的参数可以方便地从产品手册中获得：首先由式(8)计算τ?rr，再从式(10)解得τa，最后由式(7)决定参数T。

上述便是CATELEC西班牙对PIN二极管工作原理的介绍，CATELEC西班牙提供整流桥模块、晶闸管模块、二极管模块等半导体模块，绝缘式功率模块、功率组件、分立式功率半导体在内的众多功率电子产品是现CATELEC的主营项目。