<font face="Arial, Helve<a href=" http:="" bbs.elecfans.com="" zhuti_715_1.html'="" target="_blank">pn結(jié)和pin結(jié)是兩種最基本的器件結(jié)構(gòu)，也是兩種重要的二極管。從結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電機(jī)理上來說，它們有許多共同點(diǎn)，但是也存在不少的差異。

l         相同點(diǎn)：

（1）都存在空間電荷區(qū)和勢壘區(qū)，則都有勢壘電容；

（2）都具有單向?qū)щ娦院拖鄳?yīng)的整流作用，則都可用作為二極管；

（3）在高的反向電壓下，都有可能發(fā)生絕緣擊穿的現(xiàn)象，因此都存在有最高工作電壓的限制；

（4）都具有感光作用，可以作為光電二極管和光電池等光電子器件。

l         不同點(diǎn)：

（1）空間電荷區(qū)：

pn結(jié)的空間電荷區(qū)就是界面附近的區(qū)域，其中存在較強(qiáng)的內(nèi)建電場，使得載流子往往被驅(qū)趕出去了，故一般可近似為耗盡層。

pin結(jié)的空間電荷區(qū)是在i型層（本征層）兩邊的界面附近處，則有兩個(gè)空間電荷區(qū)（即p-i和n-i兩個(gè)界面的空間電荷區(qū)），一個(gè)空間電荷區(qū)包含有正電荷，另一個(gè)空間電荷區(qū)包含有負(fù)電荷，這些空間電荷所產(chǎn)生的電場——內(nèi)建電場的電力線就穿過i型層。

（2）勢壘區(qū)：

pn結(jié)中阻擋載流子運(yùn)動(dòng)的區(qū)域，即存在內(nèi)建電場的區(qū)域就是勢壘區(qū)；pn結(jié)的勢壘區(qū)也就是空間電荷區(qū)，即空間電荷區(qū)與勢壘區(qū)是一致的。

但是pin結(jié)中存在內(nèi)建電場的區(qū)域是整個(gè)i型層加上兩邊的空間電荷區(qū)，因此勢壘區(qū)很寬（主要就是i型層的厚度），這時(shí)勢壘區(qū)與空間電荷區(qū)并不完全一致（勢壘厚度遠(yuǎn)大于空間電荷區(qū)）。

（3）勢壘電容：

pn結(jié)的勢壘電容也就是空間電荷區(qū)的電容，而空間電荷區(qū)的厚度與外加電壓有關(guān)，則勢壘電容是一種非線性電容；并且pn結(jié)的勢壘電容也與兩邊半導(dǎo)體的摻雜濃度和溫度有關(guān)（摻雜濃度越大，或者溫度越高，勢壘厚度就越小，則電容也就越大）。

但是pin結(jié)的勢壘電容基本上就是i型層的電容，因此該勢壘電容是一種線性電容；并且pin結(jié)的勢壘電容與兩邊半導(dǎo)體的摻雜濃度和溫度基本上沒有什么關(guān)系。由于i型層較厚，則pin結(jié)的勢壘電容很小，因此可用作為微波二極管。

（4）導(dǎo)電機(jī)理：

pn結(jié)的電流主要是注入到勢壘區(qū)兩邊擴(kuò)散區(qū)中少數(shù)載流子的擴(kuò)散電流，這就意味著：通過pn結(jié)的電流是少數(shù)載流子擴(kuò)散電流，并且少數(shù)載流子的擴(kuò)散是在勢壘區(qū)以外的擴(kuò)散區(qū)中進(jìn)行的。而勢壘區(qū)的影響只是其中復(fù)合中心提供少量的復(fù)合-產(chǎn)生電流（只在低電壓時(shí)起重要作用）。

但是pin結(jié)的電流主要是較寬的勢壘區(qū)（～i型層）中的復(fù)合電流。因此在通過的電流的性質(zhì)上，與一般pn結(jié)的大不相同。雖然它們的伏安特性基本上都是指數(shù)式上升的曲線關(guān)系，但是上升的速度卻有一定的差別，pin結(jié)的正向伏安特性曲線上升得稍慢一點(diǎn)，如圖1所示。

圖1  兩種結(jié)的伏安特性比較

       （5）勢壘高度和正向壓降：

熱平衡時(shí)pn結(jié)和pin結(jié)的勢壘高度（～內(nèi)建電勢Vo與電子電荷q的乘積），原則上都由兩邊半導(dǎo)體的Fermi能級所決定，因此基本上都是一樣的?？梢韵胍?，不管在n區(qū)和p區(qū)之間的半導(dǎo)體狀況怎樣（是否有本征半導(dǎo)體或者有高阻半導(dǎo)體），

但是pn結(jié)和pin結(jié)的導(dǎo)通電壓卻大不相同。對于通常的pn結(jié)，因?yàn)槠渲械膭輭緟^(qū)是強(qiáng)電場區(qū)域，則pn結(jié)在導(dǎo)通時(shí)，勢壘區(qū)上不會(huì)產(chǎn)生壓降，因此pn結(jié)的正向壓降VF就主要決定于勢壘高度（最大不可能超過內(nèi)建電勢V0）。對于pin結(jié)，它的導(dǎo)通壓降應(yīng)該包含有三個(gè)部分：i區(qū)上的壓降及其兩端勢壘的壓降。如果i區(qū)的長度小于載流子的擴(kuò)散長度（L=√(Dτ)），則從兩端注入的載流子就能夠分布到整個(gè)i區(qū)，并且屬于大注入情況，從而會(huì)產(chǎn)生電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，使得絕緣性的i區(qū)能很好導(dǎo)電，同時(shí)i區(qū)中還存在著電場，于是造成i區(qū)的壓降幾乎為0，所以這種pin結(jié)的正向壓降就主要是i區(qū)兩端勢壘上的壓降；而該兩端勢壘的高度較低，所以不需要多大的正向電壓就能夠注入載流子，則兩端勢壘的正向壓降也都較低?？傊?，短i區(qū)的pin結(jié)的正向壓降要顯著地小于普通pn結(jié)的正向壓降。如圖2（b）所示。對于許多功率半導(dǎo)體器件，由于它在導(dǎo)通工作時(shí)都可近似地等效為一個(gè)正偏的pin結(jié)，因此作為耐壓層或者漂移區(qū)的i層的厚度就應(yīng)該與載流子的擴(kuò)散長度相當(dāng)（所以要選取適當(dāng)長一些的載流子壽命），這樣才能產(chǎn)生電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)而降低漂移區(qū)的電阻，以降低整個(gè)器件的導(dǎo)通電阻。

然而，對于較長i區(qū)的pin結(jié)，其正向壓降將會(huì)大大增加，因?yàn)檫@時(shí)注入到i區(qū)的載流子不能擴(kuò)散到中部區(qū)域，則i區(qū)就不能產(chǎn)生很好的電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，所以i區(qū)的電阻較大，從而導(dǎo)致i區(qū)的壓降顯著增大。

圖2  pn結(jié)和pin結(jié)在熱平衡以及在正偏時(shí)的能帶圖

（6）工作電壓：

pn結(jié)的勢壘厚度一般較薄，并且電場在pn結(jié)界面處最大，則容易發(fā)生雪崩擊穿，從而承受的反向電壓有限。

但是pin結(jié)的勢壘厚度很大（～i型層），并且電場在i型層中的分布基本上是均勻的，則不容易發(fā)生雪崩擊穿，能夠承受很大的反向電壓，從而pin結(jié)二極管可用作為高電壓大功率器件。

（7）感光（探測）靈敏度：

作為光電子器件（光電二極管、紅外探測器、太陽電池等）使用時(shí)，感光（探測）靈敏度主要決定于勢壘區(qū)的寬度。

pn結(jié)因?yàn)閯輭竞穸容^薄，則感光靈敏度較小。

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