在半導體世界里，PN結是二極管發展演變的基因，利用PN結的單向導電性可開發出各種半導體產品，例如整流二極管、穩壓二極管、開關二極管等。在PN結的P區和N區之間夾入一薄層低摻雜的本征(Intrinsic)半導體層，形成PIN結構，就產生了一種新的二極管品種——PIN二極管，廣泛用于射頻與微波領域，例如要求高隔離度和低損耗的微波開關、移相器和衰減器。

PIN二極管特性

PIN二極管工作在RF和微波頻率，最大特點在于PN結中間多了一個“I”層，這個本征半導體層與介質類似，相當于擴展了P-N結電極之間的距離，使結電容變得很小，這是PIN二極管的一大特點。

PIN二極管用電流控制電阻，其“I”層寬度隨反向電壓增加而加寬。正向偏置（“導通”）時，PIN二極管的電阻很小（不到1歐姆），反向偏置（“截止”）時電阻高達10k?以上。

PIN二極管工作原理

PIN二極管工作原理（a）及正偏（b）、反偏（c）等效電路

正向偏壓時，PIN二極管呈低阻特性。正向偏壓越大，注入I層的電流就越大，使得其電阻越小，一般只有幾分之一歐姆。

在零偏下，由于I區存在耗盡區，PIN二極管呈現高阻狀態。

在反偏情況下，情況與跟零偏時很類似，所不同的是內建電場會得到加強。此時的PIN二極管可以等效為電阻加電容，其電阻是剩下的本征區電阻，而電容是耗盡區的勢壘電容。其中，電阻范圍在1Ω到100Ω之間，電容范圍在0.1pF到10pF之間。如果反向偏壓過大，使得耗盡區充滿整個I區，此時會發生I區穿通，此時PIN管不能正常工作了。

PIN二極管應用

PIN二極管常常用于RF和微波電路的微波開關、移相器和衰減器。由于射頻電阻與直流偏置電流有關，在串聯射頻開關電路中，每個PIN二極管都有相應的PIN二極管驅動器或開關驅動器，用來提供受控正向偏置電流、反向偏置電壓以及控制信號（通常是一個數字邏輯命令）與一個或多個PIN二極管之間的激活接口。

PIN二極管反向特性及結電容

應用中，一般將開關驅動器控制電路與PIN二極管相連，以便通過施加正向或反向偏置來開關二極管作。偏置電路通常使用一個低通濾波器，通常位于RF電路與開關驅動器之間。需要注意的是，這里的元件允許頻率相對較低的控制信號通過PIN二極管，不正常的RF能量損耗意味著開關的插入損耗過高。

除了RF應用，在一些要求高隔離度和低損耗的精密測量領域，例如儀器儀表、測試設備、通信設備、雷達和各種軍事應用，也能發現PIN二極管的身影。隨著移動通信向更高波段發展，特別是5G基站的大規模安裝，PIN二極管的市場空間也進一步打開。

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