PIN-Dioden werden heute häufig in Amateurfunkgeräten als regelbares Dämfpungsglied oder in Schaltungen zur Umschaltung der Antenne zwischen Sender und Empfänger eingesetzt. Zur Erklärung der Funktionsweise ist es hilfreich nochmals kurz auf die normale PN-Diode einzugehen.
Eine normale Siliziumdiode besteht bekanntermaßen aus einem N- und einem P-dotierten Bereich im Halbleitermaterial. In Flußrichtung werden die Elektronen der Spannungsquelle durch den N-Bereich und die Grenzschicht hindurch vom P-Material angezogen und wandern zur Anode. Im Sperrbetrieb bildet sich um die Grenzschicht eine Raumladungszone aus, die den Bereich von Ladungsträgern freihält.
Polt man eine Diode von der Durchlaß- in die Sperrichtung um, so vergeht eine bestimmte Zeit, bis alle Ladungsträger im Bereich der Grenzschicht verschwunden sind. Bei einer normalen Diode dauert dieser Vorgang zwischen 50 pico-Sekunden und 250 nano-Sekunden. Diese Zeit, Rekombinationszeit genannt, hängt unter anderem vom Dotierungsprofil, sprich von der Menge der verfügbaren freien Ladungsträger ab.
Bei einer PIN-Diode liegt nun zwischen dem P- und dem N-Bereich eine beinahe undotierte Zone. Dieser Bereich ist lediglich selbstleitend. Den Begriff der Eigenleitung bezeichnet man im angelsächsischen Sprachraum mit dem Begriff INRTINSIC, was soviel wie eigenleitend bedeutet. Daher stammt dann auch das I im Namen der PIN - Diode.
In dieser Zone ist die Rekombinationsrate sehr gering. Das heißt, die Rekombinationszeit, welche zwischen Leit- und Sperrzustand vergeht, ist erheblich höher als bei den sonst gebräuchlichen PN-Dioden.
Wie bereits erwähnt, kann die Rekombinationszeit, dem jeweiligen Dotierungsprofil entsprechend, im Mikro-Sekunden-Bereich liegen. Sie bewirkt, daß die PIN-Diode für Frequenzen oberhalb von 1 MHz die Diodenwirkung verliert, da die Ladungsträger in der I-Schicht dem schnellen Richtungswechseln nicht mehr folgen können. Die PIN-Diode verhält sich dann faktisch wie ein Widerstand.
Die Größe dieses Widerstandes ist nun davon abhängig, wieviele Ladungsträger sich im I-Bereich befinden, und das wiederum hängt davon ab, wie hoch der Gleichstrom ist, der durch die Diode fließt. Man kann also über den Gleichstrom, den man durch die Diode fließen läßt, den Widerstand für hochfrequente Ströme gezielt steuern.
Eine PIN-Diode wird nur durch Beaufschlagen mit einen Gleichstrom in den leitenden Zustand versetzt. Ohne Gleichstrombeaufschlagung ist eine PIN-Diode in allen Richtungen immer hochohmig.
Ein Sperr-Durchflußverhalten gibt es wegen der begrenzten Ladungsträgerbeweglichkeit nicht. Dies erklärt zum einen, warum man auch ohne Sperrspannung eine Leistung von 100 Watt, entsprechend 200 Vss an 50 Ohm schalten kann, und warum sie im durchgeschalteten Zustand eine im Vergleich zu PN-Dioden deutlich höhere Dämpfung hat. Die lediglich eigenleitende Schicht leitet sehr viel schlechter als eine normale PN-Diode im Durchlaßbetrieb.
Als Schaltelemente werden in unseren Transceivern häufig PIN-Dioden verwendet, welche mehrere parallele PIN-Strukturen in einen Gehäuse aufweisen. Dadurch kann man den Durchlaßwiderstand erheblich senken. Im wesentlichen hängt die Qualität einer PIN-Diode, welche als Leistungsschalter verwendet wird, von der Anzahl paralleler Dioden und damit der Leitfähigkeit des Bauteils ab.
Desweiteren findet man PIN-Dioden-Quartette häufig in Fernsehgeräten und hochwertigen Empfängern aller Art. Dort dienen sie als einstellbares Dämpfungsglied zur Verstärkungsregelung mittels einer Regelspannung. Im Verhältnis zu herkömmlichen Regelverfahren bieten PIN-Dioden einen erheblich größeren Stellbereich.