Qu’est-ce qu’une photodiode PIN ?
Une photodiode PIN est un type de photodiode qui convertit la lumière irradiée en un signal électrique.
Il existe trois principaux types de photodiodes : les photodiodes de type PN, les photodiodes de type PIN et les photodiodes à avalanche (APD). La photodiode PIN a une structure dans laquelle un semi-conducteur intrinsèque isolant (semi-conducteur de type I) est inséré entre les semi-conducteurs de type P et de type N.
Les photodiodes PIN se caractérisent par un temps de réponse plus rapide entre l’irradiation lumineuse et la conversion en signal électrique. Contrairement aux photodiodes PN, qui consistent en un couplage PN entre les semi-conducteurs de type P et de type N.
Utilisations des photodiodes PIN
Les photodiodes PIN se caractérisent par leur grande sensibilité et leur rapidité de réponse. Ce sont celles qui sont les plus utilisées.
Elles sont notamment utilisées comme éléments récepteurs de lumière dans les capteurs CCD et CMOS des appareils photo numériques, les capteurs optiques pour CD et DVD, les récepteurs de télécommande, les récepteurs des systèmes de communication optique, les détecteurs de lumière tels que les photomètres et les posemètres, les lecteurs de codes-barres, les lecteurs de caractères, les capteurs de lumière solaire et les capteurs de tunnel pour l’automobile, les détecteurs de rayons X et les détecteurs de rayons X et de radiations. détecteurs de rayons X et de radiations.
Principe des photodiodes PIN
Une photodiode PIN se compose d’un semi-conducteur de type P et d’un semi-conducteur de type N entre lesquels est intercalé un semi-conducteur de type I isolant.
La zone du semi-conducteur de type P est la zone photosensible. La face du semi-conducteur de type N est la face du substrat. La zone du semi-conducteur de type I, quant à elle, remplace la couche de déplétion et devient la zone d’absorption de la lumière. La couche P est très fine pour faciliter la réception de la lumière à l’intérieur. La couche I, qui est la couche d’absorption de la lumière, est au contraire relativement épaisse.
Lorsqu’une polarisation négative est appliquée au côté P et une polarisation positive au côté N, les trous de la couche P se déplacent vers le côté négatif et les électrons de la couche N se déplacent vers le côté positif. De ce fait, la couche intermédiaire devient une couche d’appauvrissement presque dépourvue de porteurs. De plus, comme il n’y a pas de porteurs dans la couche I au départ, la couche d’appauvrissement s’élargit en fonction de l’épaisseur de la couche I.
Si une lumière d’une énergie supérieure à la bande interdite est irradiée du côté de la couche P, les électrons sont photo-excités pour devenir des électrons libres. Des trous se forment par la suite dans leur sillage. Les électrons générés dans la couche de déplétion se déplacent vers la couche N et les trous vers la couche P. Cela a pour effet de provoquer un photocourant dans la photodiode PIN. L’ampleur du courant est proportionnelle à l’intensité de la lumière incidente.
Dans les photodiodes PIN, une polarisation inverse est appliquée à la large couche de déplétion formée par la couche I. Cela se traduit par une vitesse de transfert des porteurs plus rapide que dans les photodiodes PN, et donc une vitesse de réponse plus rapide en tant que photocapteur. La sensibilité est également plus élevée en raison de la large couche de déplétion, qui constitue la région d’absorption de la lumière.