半导体物理与器件笔记(十二)——PIN二极管基础知识和工艺类型

PIN二极管的制造工艺多种多样，如外延工艺，通过N层外延生长、P层扩散以及基区的薄层设计；还有扩散工艺，注重低掺杂度和薄的I层。以英飞凌为例，其650V的PIN二极管采用超薄晶片技术，提高了性能和稳定性。高压解决方案 在高压应用中，如10kV和13kV的二极管，PIN结构结合了穿通（PT）或场阻止（FS）技术。

PIN二极管的开通特性 PIN二极管的开通过程中，初期出现较高的瞬态压降，经过一定时间才能达到稳定状态，并具有较小的管压降。这一现象表明二极管开通初期呈现出“电感效应”，不能立即响应正向电流的变化。正向电流的上升会因器件自身的电感而产生较大压降，导致开通时电压升高和恢复时间较长。

在设计PIN二极管时，常见的结构包括阶梯掺杂二极管、CAL二极管、SPEED结构、发射极短路二极管、场抽取电荷二极管等。这些结构旨在优化反向恢复特性，同时平衡正向导通压降和动态耐压特性。未来将继续探讨其他二极管设计，以满足不同应用需求。

光电器件外加电压类型

光电器件是能够将光信号转换为电信号或者将电信号转换为光信号的器件，常见的光电器件外加电压类型包括以下几种：光敏二极管、光电二极管、光电晶体管。光敏二极管：正向偏置电压，是一种基于PN结的光电器件，通过正向偏置PN结，当光子入射到PN结区域时，会产生电子空穴对，从而产生光电流。

光电二极管的正极是 A ，负极是 K ，作为光电控制器件是工作在反向电压状态。无光照时，反向电流极小，称为暗电流；有光照时，反向电流跟随光照的强度迅速增大，称为光电流。图中电源正极通过检流计接 K ，电源负极接 A ，光电二极管是反向偏置，电路正确。

外加电压源是指在电路中，通过引入外部电源，并调整其电压大小，使得电路中的电流、电势等参数得以正常运行和控制。常见的外加电压源包括直流电源、交流电源、电池等，可以用于电子器件、电动机、充电器等设备中。

AT电压指其他光电器件中的信号输入电压，例如码盘、光电编码器等。AT电压在工业自动化控制、机械加工和电子仪器等领域中得到广泛应用。它通过信号的高低电平来传达机器的状态信息，可以让设备进行自动化控制、监控和调节。AT电压在工业生产中发挥着重要的作用。

肖特基势垒实际使用的光电器件里可利用的电子有

肖特基势垒实际使用的光电器件里可利用的电子有价带电子、自由电子或空穴、以及存在于杂质能级上的电子。太阳电池可利用的电子主要来自价带，其能量跃迁到导带的过程决定着光的吸收。

价带电子；（2）自由电子或空穴（free carrier）；（3）存在于杂质能级上的电子。太阳电池可利用的电子主要是价带电子。由价带电子得到光的能量跃迁到导带的过程决定的光的吸收称为本征或固有吸收。太阳电池能量转换的基础是结的光生伏特效应。

当光照射到半导体上时，光子将能量提供给电子，电子将跃迁到更高的能态，在这些电子中，作为实际使用的光电器件里可利用的电子有： （1）价带电子； （2）自由电子或空穴（Free Carrier）； （3）存在于杂质能级上的电子。 太阳电池可利用的电子主要是价带电子。

当在肖特基势垒两端加上正向偏压（阳极金属接电源正极，N型基片接电源负极）时，肖特基势垒层变窄，其内阻变小；反之，若在肖特基势垒两端加上反向偏压时，肖特基势垒层则变宽，其内阻变大。肖特基二极管存在的问题是耐压比较低，反向漏电流比较大。

太阳能电池，是一种能有效地吸收太阳辐射能，并使之转变成电能的半导体器件，由于他们利用各种势垒的光生伏特效应，所以也称为光伏电池，其核心是可释放电子的半导体。最常用的半导体材料是硅。地壳硅储量丰富，可以说是取之不尽、用之不竭。

2016.11.27光电二极管相关

结光电二极管是一种基本器件，其功能类似于一个普通的信号二极管，但在结半导体的耗尽区吸收光时，它会产生光电流。光电二极管是一种快速，高线性度的器件，在应用中具有高量子效率，可应用于各种不同的场合。 根据入射光确定期望的输出电流水平和响应度是有必要的。