बुनियादी इलेक्ट्रॉनिक्स - डायोड

विभिन्न घटकों के बारे में जानने के बाद, आइए हम इलेक्ट्रॉनिक्स के क्षेत्र में एक और महत्वपूर्ण घटक पर ध्यान केंद्रित करें, जिसे ए के रूप में जाना जाता है Diode। सेमीकंडक्टर डायोड पीएन जंक्शन के साथ एक दो टर्मिनल इलेक्ट्रॉनिक घटक है। इसे ए भी कहा जाता हैRectifier।

anode कौन सा positive terminal डायोड का प्रतिनिधित्व किया जाता है A और यह cathode, कौन सा negative terminal के साथ प्रतिनिधित्व किया है K। व्यावहारिक डायोड के एनोड और कैथोड को जानने के लिए, डायोड पर एक अच्छी रेखा खींची जाती है जिसका अर्थ है कैथोड, जबकि दूसरा छोर एनोड का प्रतिनिधित्व करता है।

जैसा कि हमने पहले ही पी-प्रकार और एन-प्रकार अर्धचालक के बारे में चर्चा की थी, और उनके वाहक के व्यवहार, आइए अब इन सामग्रियों को एक साथ जोड़ने की कोशिश करते हैं कि क्या होता है।

डायोड का गठन

यदि एक पी-प्रकार और एक एन-प्रकार की सामग्री को एक दूसरे के करीब लाया जाता है, तो दोनों एक जंक्शन बनाने के लिए जुड़ते हैं, जैसा कि नीचे दिए गए आंकड़े में दिखाया गया है।

एक पी-प्रकार की सामग्री है holes के रूप में majority carriers और एक एन-प्रकार सामग्री है electrons के रूप में majority carriers। जैसे-जैसे विपरीत आवेश आकर्षित होते हैं, पी-प्रकार के कुछ छिद्र n-side की ओर जाते हैं, जबकि N-प्रकार के कुछ इलेक्ट्रॉन P-side में जाते हैं।

जैसे ही दोनों जंक्शन की ओर जाते हैं, छेद और इलेक्ट्रॉनों को एक दूसरे को बेअसर करने और आयनों को बनाने के लिए पुनर्संयोजन करते हैं। अब, इस जंक्शन में, एक क्षेत्र मौजूद है जहां सकारात्मक और नकारात्मक आयन बनते हैं, जिसे पीएन जंक्शन या जंक्शन बाधा कहा जाता है जैसा कि चित्र में दिखाया गया है।

पी-साइड पर नकारात्मक आयनों के गठन और एन-साइड पर सकारात्मक आयनों के परिणामस्वरूप पीएन जंक्शन के दोनों ओर एक संकीर्ण चार्ज क्षेत्र का निर्माण होता है। यह क्षेत्र अब चल प्रभार वाहक से मुक्त है। यहां मौजूद आयन स्थिर रहे हैं और बिना किसी चार्ज वाहक के उनके बीच अंतरिक्ष का एक क्षेत्र बनाए हुए हैं।

चूंकि यह क्षेत्र पी और एन प्रकार की सामग्री के बीच एक बाधा के रूप में कार्य करता है, इसलिए इसे भी कहा जाता है Barrier junction। इसी का एक और नाम हैDepletion regionइसका अर्थ है कि यह दोनों क्षेत्रों को नष्ट कर देता है। जंक्शन के रूप में आयनों के गठन के कारण एक संभावित अंतर होता है, जिसे जंक्शन कहा जाता हैPotential Barrier क्योंकि यह जंक्शन के माध्यम से छिद्रों और इलेक्ट्रॉनों के आगे की गति को रोकता है।

डायोड का बायसिंग

जब एक डायोड या कोई दो-टर्मिनल घटक एक सर्किट में जुड़ा होता है, तो इसमें दी गई आपूर्ति के साथ दो पक्षपाती स्थितियां होती हैं। वो हैंForward biased हालत और Reverse biasedस्थिति। आइये उन्हें विस्तार से जानते हैं।

फॉरवर्ड बायेड कंडीशन

जब एक डायोड सर्किट में जुड़ा होता है, इसके साथ anode to the positive टर्मिनल और cathode to the negative आपूर्ति का टर्मिनल, तो ऐसा कनेक्शन कहा जाता है forward biasedस्थिति। इस तरह का कनेक्शन सर्किट को अधिक से अधिक आगे पक्षपाती बनाता है और अधिक चालन में मदद करता है। डायोड आगे की पक्षपातपूर्ण स्थिति में अच्छी तरह से संचालित होता है।

उलटी बायस्ड कंडीशन

जब एक डायोड सर्किट में जुड़ा होता है, इसके साथ anode to the negative टर्मिनल और cathode to the positive आपूर्ति का टर्मिनल, तो ऐसा कनेक्शन कहा जाता है Reverse biasedस्थिति। इस तरह का कनेक्शन सर्किट को अधिक से अधिक रिवर्स पक्षपाती बनाता है और चालन को कम करने और रोकने में मदद करता है। एक डायोड रिवर्स बायस्ड स्थिति में आचरण नहीं कर सकता।

आइए अब यह जानने की कोशिश करते हैं कि क्या होता है यदि एक डायोड आगे के पक्षपाती और उल्टे पक्षपाती परिस्थितियों में जुड़ा होता है।

फॉरवर्ड बायेड के तहत काम करना

जब एक बाहरी वोल्टेज को एक डायोड पर लगाया जाता है, ताकि यह संभावित अवरोध को रद्द कर दे और प्रवाह की अनुमति देता है जिसे वर्तमान कहा जाता है forward bias। जब एनोड और कैथोड क्रमशः धनात्मक और ऋणात्मक टर्मिनलों से जुड़े होते हैं, तो पी-प्रकार और इलेक्ट्रॉनों के एन-प्रकार में छेद अवरोध को तोड़ते हुए जंक्शन के पार चले जाते हैं। इसमें करंट का एक मुक्त प्रवाह मौजूद है, लगभग बाधा को समाप्त करता है।

छेद करने के लिए सकारात्मक टर्मिनल द्वारा और नकारात्मक टर्मिनल से इलेक्ट्रॉनों को प्रदान की प्रतिकारक बल के साथ, जंक्शन में पुनर्संयोजन होता है। आपूर्ति वोल्टेज इतना अधिक होना चाहिए कि यह अवरोध के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों के संचलन को मजबूर करता है और प्रदान करने के लिए इसे पार करता हैforward current।

फॉरवर्ड करंट डायोड द्वारा उत्पन्न किया गया करंट होता है जब फॉरवर्ड बायस्ड कंडीशन में ऑपरेट होता है और इसके द्वारा संकेत दिया जाता है I_f।

रिवर्स बायस्ड के तहत काम करना

जब एक बाहरी वोल्टेज को एक डायोड पर लगाया जाता है जैसे कि यह संभावित अवरोध को बढ़ाता है और वर्तमान के प्रवाह को प्रतिबंधित करता है, तो इसे कहा जाता है Reverse bias। जब एनोड और कैथोड क्रमशः नकारात्मक और सकारात्मक टर्मिनलों से जुड़े होते हैं, तो इलेक्ट्रॉनों को सकारात्मक टर्मिनल की ओर आकर्षित किया जाता है और छेद नकारात्मक टर्मिनल की ओर आकर्षित होते हैं। इसलिए दोनों संभावित अवरोध से दूर रहेंगेincreasing the junction resistance और जंक्शन को पार करने के लिए किसी भी इलेक्ट्रॉन को रोकना।

निम्नलिखित आंकड़ा यह बताते हैं। जब कोई क्षेत्र लागू नहीं होता है और जब किसी बाहरी क्षेत्र को लागू किया जाता है, तो चालन का ग्राफ भी खींचा जाता है।

बढ़ते हुए पूर्वाग्रह के साथ, जंक्शन के पास जंक्शन को पार करने के लिए कुछ अल्पसंख्यक वाहक हैं। यह वर्तमान सामान्य रूप से नगण्य है। तापमान के स्थिर होने पर यह रिवर्स करंट लगभग स्थिर रहता है। लेकिन जब यह रिवर्स वोल्टेज और अधिक बढ़ जाता है, तो एक बिंदु कहा जाता हैreverse breakdown occurs, जहां जंक्शन के माध्यम से प्रवाह का एक हिमस्खलन होता है। यह उच्च रिवर्स करंट डिवाइस को नुकसान पहुंचाता है।

Reverse current डायोड द्वारा उत्पन्न वह धारा है जो रिवर्स बायस्ड स्थिति में काम करती है और इसके द्वारा संकेत दिया जाता है I_r। इसलिए डायोड रिवर्स बायस्ड स्थिति में उच्च प्रतिरोध पथ प्रदान करता है और आचरण नहीं करता है, जहां यह आगे बायस्ड स्थिति में कम प्रतिरोध पथ प्रदान करता है और आयोजित करता है। इस प्रकार हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि एक डायोड एक तरफ़ा उपकरण है जो आगे के पूर्वाग्रह में संचालित होता है और रिवर्स पूर्वाग्रह में एक इन्सुलेटर के रूप में कार्य करता है। यह व्यवहार इसे एक सुधारक के रूप में काम करता है, जो एसी को डीसी में परिवर्तित करता है।

पीक उलटा वोल्टेज

पीक उलटा वोल्टेज जल्द ही कहा जाता है PIV। यह रिवर्स पूर्वाग्रह में लागू अधिकतम वोल्टेज बताता है। पीक उलटा वोल्टेज "के रूप में परिभाषित किया जा सकता हैThe maximum reverse voltage that a diode can withstand without being destroyed"। इसलिए, इस वोल्टेज को रिवर्स बायस्ड स्थिति के दौरान माना जाता है। यह दर्शाता है कि रिवर्स बायस में एक डायोड को सुरक्षित रूप से कैसे संचालित किया जा सकता है।

एक डायोड का उद्देश्य

एक डायोड का उपयोग विद्युत प्रवाह को एक दिशा में, अर्थात आगे की दिशा में और रिवर्स दिशा में ब्लॉक करने के लिए किया जाता है। डायोड का यह सिद्धांत इसे एक के रूप में काम करता हैRectifier।

सर्किट को एक दिशा में प्रवाह की अनुमति देने के लिए लेकिन दूसरी दिशा में रुकने के लिए, रेक्टिफायर डायोड सबसे अच्छा विकल्प है। इस प्रकारoutput होगा DCएसी घटकों को हटाने। आधा तरंग और पूर्ण तरंग रेक्टिफायर जैसे सर्किट डायोड का उपयोग करके बनाए जाते हैं, जिनमें अध्ययन किया जा सकता हैElectronic Circuits ट्यूटोरियल।

एक डायोड भी एक के रूप में प्रयोग किया जाता है Switch। यह आउटपुट के लिए तेज़ और बंद मदद करता है जो त्वरित दर में होना चाहिए।

वी - मैं एक डायोड के लक्षण

पीएन जंक्शन डायोड के लिए एक प्रैक्टिकल सर्किट व्यवस्था निम्न चित्र में दिखाई गई है। एक एमीटर समानांतर में श्रृंखला और वाल्टमीटर से जुड़ा हुआ है, जबकि आपूर्ति एक चर रोकनेवाला के माध्यम से नियंत्रित की जाती है।

ऑपरेशन के दौरान, जब डायोड आगे की पक्षपाती स्थिति में होता है, तो कुछ विशेष वोल्टेज पर, संभावित बाधा समाप्त हो जाती है। इस तरह के वोल्टेज को कहा जाता हैCut-off Voltage या Knee Voltage। यदि आगे का वोल्टेज सीमा से अधिक हो जाता है, तो आगे की धारा तेजी से ऊपर उठती है और यदि इसे आगे किया जाता है, तो डिवाइस अधिक गरम होने के कारण क्षतिग्रस्त हो जाता है।

निम्नलिखित ग्राफ आगे और रिवर्स पक्षपाती स्थितियों में डायोड चालन की स्थिति को दर्शाता है।

रिवर्स पूर्वाग्रह के दौरान, अल्पसंख्यक वाहकों के माध्यम से उत्पादित करंट को "के रूप में जाना जाता है।Reverse current"। जैसे-जैसे रिवर्स वोल्टेज बढ़ता है, यह रिवर्स करंट बढ़ता है और यह अचानक एक बिंदु पर टूट जाता है, जिसके परिणामस्वरूप जंक्शन का स्थायी विनाश होता है।