ઓપરેશનના સિદ્ધાંત અને ઝેનર ડાયોડની મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓ

સેમિકન્ડક્ટર ડાયોડમાં ઘણા "વ્યવસાયો" હોય છે. તે વોલ્ટેજ સુધારી શકે છે, વિદ્યુત સર્કિટ ખોલી શકે છે, ઉપકરણોને અયોગ્ય વીજ પુરવઠાથી સુરક્ષિત કરી શકે છે. પરંતુ ડાયોડનું સામાન્ય પ્રકારનું "કાર્ય" નથી, જ્યારે તેની એક-માર્ગી વહનની મિલકત ખૂબ જ પરોક્ષ રીતે વપરાય છે. સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણ કે જેના માટે સામાન્ય મોડ રિવર્સ બાયસ છે તેને ઝેનર ડાયોડ કહેવામાં આવે છે.

ઝેનર ડાયોડ શું છે, તેનો ઉપયોગ ક્યાં થાય છે અને શું છે

ઝેનર ડાયોડ, અથવા ઝેનર ડાયોડ (અમેરિકન વૈજ્ઞાનિકના નામ પરથી નામ આપવામાં આવ્યું છે કે જેમણે આ સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણના ગુણધર્મોનો અભ્યાસ અને વર્ણન કરનાર પ્રથમ વ્યક્તિ હતા), એ p-n જંકશન સાથેનો પરંપરાગત ડાયોડ છે.તેની વિશેષતા એ નકારાત્મક પૂર્વગ્રહ સાથે લાક્ષણિકતાના વિભાગમાં કાર્ય છે, એટલે કે, જ્યારે વોલ્ટેજ રિવર્સ પોલેરિટીમાં લાગુ થાય છે. આવા ડાયોડનો ઉપયોગ સ્વતંત્ર સ્ટેબિલાઇઝર તરીકે થાય છે જે લોડ વર્તમાનમાં ફેરફાર અને ઇનપુટ વોલ્ટેજમાં વધઘટને ધ્યાનમાં લીધા વગર ગ્રાહક વોલ્ટેજને સતત જાળવી રાખે છે. ઉપરાંત, ઝેનર ડાયોડ પરના નોડ્સનો ઉપયોગ વિકસિત સર્કિટવાળા અન્ય સ્ટેબિલાઇઝર્સ માટે સંદર્ભ વોલ્ટેજના સ્ત્રોત તરીકે થાય છે. ઓછા સામાન્ય રીતે, રિવર્સ ડાયોડનો ઉપયોગ પલ્સ શેપિંગ એલિમેન્ટ અથવા સર્જ પ્રોટેક્ટર તરીકે થાય છે.

પરંપરાગત ઝેનર ડાયોડ્સ અને બે-એનોડ રાશિઓ છે. બે-એનોડ ઝેનર ડાયોડ એ બે ડાયોડ છે જે એક હાઉસિંગમાં પાછળથી પાછળ જોડાયેલા હોય છે. તેને યોગ્ય યોજના અનુસાર બે અલગ-અલગ ઉપકરણો દ્વારા બદલી શકાય છે.

ઝેનર ડાયોડની વોલ્ટ-એમ્પીયર લાક્ષણિકતા અને તેના ઓપરેશનના સિદ્ધાંત

ઝેનર ડાયોડના સંચાલનના સિદ્ધાંતને સમજવા માટે, તેની લાક્ષણિક વર્તમાન-વોલ્ટેજ લાક્ષણિકતા (CVC) નો અભ્યાસ કરવો જરૂરી છે.

જો પરંપરાગત ડાયોડની જેમ આગળની દિશામાં ઝેનર પર વોલ્ટેજ લાગુ કરવામાં આવે, તો તે પરંપરાગત ડાયોડની જેમ વર્તે છે. લગભગ 0.6 V (સિલિકોન ઉપકરણ માટે) ના વોલ્ટેજ પર, તે I–V લાક્ષણિકતાના રેખીય વિભાગમાં ખુલશે અને દાખલ થશે. લેખના વિષય પર, જ્યારે વિપરીત ધ્રુવીયતાનો વોલ્ટેજ લાગુ કરવામાં આવે ત્યારે ઝેનર ડાયોડનું વર્તન વધુ રસપ્રદ છે (લાક્ષણિકતાની નકારાત્મક શાખા). પ્રથમ, તેનો પ્રતિકાર તીવ્રપણે વધશે, અને ઉપકરણ વર્તમાન પસાર કરવાનું બંધ કરશે. પરંતુ જ્યારે ચોક્કસ વોલ્ટેજ મૂલ્ય પહોંચી જાય છે, ત્યારે વર્તમાનમાં તીવ્ર વધારો થશે, જેને બ્રેકડાઉન કહેવામાં આવે છે. તેમાં હિમપ્રપાતનું પાત્ર છે, અને પાવર દૂર થયા પછી તે અદૃશ્ય થઈ જાય છે.જો તમે રિવર્સ વોલ્ટેજ વધારવાનું ચાલુ રાખો છો, તો પછી p-n જંકશન ગરમ થવાનું શરૂ કરશે અને થર્મલ બ્રેકડાઉન મોડમાં પ્રવેશ કરશે. થર્મલ બ્રેકડાઉન ઉલટાવી શકાય તેવું છે અને તેનો અર્થ ઝેનર ડાયોડની નિષ્ફળતા છે, તેથી તમારે ડાયોડને આ મોડમાં ન મૂકવો જોઈએ.

હિમપ્રપાત બ્રેકડાઉન મોડમાં સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણના સંચાલનનો એક રસપ્રદ વિસ્તાર. તેનો આકાર રેખીયની નજીક છે, અને તેની ઊંચી ઢાળ છે. આનો અર્થ એ છે કે વર્તમાન (ΔI) માં મોટા ફેરફાર સાથે, સમગ્ર ઝેનર ડાયોડમાં વોલ્ટેજ ડ્રોપમાં ફેરફાર પ્રમાણમાં નાનો છે (ΔU). અને આ સ્થિરીકરણ છે.

રિવર્સ વોલ્ટેજ લાગુ કરતી વખતે આ વર્તન કોઈપણ ડાયોડ માટે લાક્ષણિક છે. પરંતુ ઝેનર ડાયોડની ખાસિયત એ છે કે સીવીસીના આ વિભાગમાં તેના પરિમાણો સામાન્ય છે. તેનું સ્થિરીકરણ વોલ્ટેજ અને ઢાળ આપવામાં આવે છે (ચોક્કસ સ્પ્રેડ સાથે) અને તે મહત્વપૂર્ણ પરિમાણો છે જે સર્કિટમાં ઉપકરણની યોગ્યતા નક્કી કરે છે. તમે તેમને સંદર્ભ પુસ્તકોમાં શોધી શકો છો. સામાન્ય ડાયોડ્સનો ઉપયોગ ઝેનર ડાયોડ્સ તરીકે પણ થઈ શકે છે - જો તમે તેમનું CVC દૂર કરો અને તેમની વચ્ચે યોગ્ય લાક્ષણિકતા હોય. પરંતુ બિન-બાંયધરીકૃત પરિણામ સાથે આ એક લાંબી, કપરું પ્રક્રિયા છે.

ઝેનર ડાયોડની મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓ

હાલના હેતુઓ માટે ઝેનર ડાયોડ પસંદ કરવા માટે, તમારે કેટલાક મહત્વપૂર્ણ પરિમાણો જાણવાની જરૂર છે. આ લાક્ષણિકતાઓ કાર્યોને ઉકેલવા માટે પસંદ કરેલ ઉપકરણની યોગ્યતા નક્કી કરશે.

રેટ કરેલ સ્થિરીકરણ વોલ્ટેજ

ઝેનરનું પ્રથમ પરિમાણ, જેને પસંદ કરતી વખતે તમારે ધ્યાન આપવાની જરૂર છે, તે સ્થિરીકરણ વોલ્ટેજ છે, જે હિમપ્રપાત ભંગાણના પ્રારંભ બિંદુ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. તે સર્કિટમાં ઉપયોગ માટે ઉપકરણની પસંદગી સાથે શરૂ થાય છે.સામાન્ય ઝેનર ડાયોડના વિવિધ ઉદાહરણો માટે, સમાન પ્રકારના પણ, વોલ્ટેજનો વિસ્તાર કેટલાક ટકાના ક્ષેત્રમાં હોય છે, ચોકસાઇવાળા માટે તફાવત ઓછો હોય છે. જો નજીવા વોલ્ટેજ અજ્ઞાત હોય, તો તે સરળ સર્કિટ એસેમ્બલ કરીને નક્કી કરી શકાય છે. તમારે તૈયાર કરવું જોઈએ:

• બેલાસ્ટ રેઝિસ્ટર 1 ... 3 kOhm;
• એડજસ્ટેબલ વોલ્ટેજ સ્ત્રોત;
• વોલ્ટમીટર (તમે ટેસ્ટરનો ઉપયોગ કરી શકો છો).

વોલ્ટમીટરનો ઉપયોગ કરીને ઝેનર ડાયોડ પર વોલ્ટેજ વૃદ્ધિને નિયંત્રિત કરીને, પાવર સ્ત્રોતના વોલ્ટેજને શૂન્યમાંથી વધારવું જરૂરી છે. અમુક સમયે, ઇનપુટ વોલ્ટેજમાં વધુ વધારો થવા છતાં, તે બંધ થઈ જશે. આ વાસ્તવિક સ્થિરીકરણ વોલ્ટેજ છે. જો ત્યાં કોઈ નિયમન કરેલ સ્ત્રોત નથી, તો તમે સ્થિર આઉટપુટ વોલ્ટેજ સાથે સ્પષ્ટપણે Ustabilization કરતાં વધુ પાવર સપ્લાયનો ઉપયોગ કરી શકો છો. માપનની યોજના અને સિદ્ધાંત સમાન રહે છે. પરંતુ ઓપરેટિંગ વર્તમાનની અતિશયતાને કારણે સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણની નિષ્ફળતાનું જોખમ છે.

ઝેનર ડાયોડ્સનો ઉપયોગ 2 ... 3 V થી 200 V સુધીના વોલ્ટેજ સાથે કામ કરવા માટે થાય છે. આ શ્રેણીની નીચે સ્થિર વોલ્ટેજ બનાવવા માટે, અન્ય ઉપકરણોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે - સ્ટેબિસ્ટર જે સીવીસીના સીધા વિભાગમાં કાર્યરત છે.

ઓપરેટિંગ વર્તમાન શ્રેણી

વર્તમાન કે જેના પર ઝેનર ડાયોડ્સ તેમનું કાર્ય કરે છે તે ઉપર અને નીચેથી મર્યાદિત છે. નીચેથી, તે સીવીસીની વિપરીત શાખાના રેખીય વિભાગની શરૂઆત દ્વારા મર્યાદિત છે. નીચલા પ્રવાહો પર, લાક્ષણિકતા સતત વોલ્ટેજ મોડ પ્રદાન કરતી નથી.

ઉપલા મૂલ્ય મહત્તમ પાવર ડિસીપેશન દ્વારા મર્યાદિત છે જે સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણ સક્ષમ છે અને તેની ડિઝાઇન પર આધાર રાખે છે. મેટલ કેસમાં ઝેનર ડાયોડ્સ વધુ વર્તમાન માટે રચાયેલ છે, પરંતુ હીટ સિંકના ઉપયોગ વિશે ભૂલશો નહીં.તેમના વિના, મહત્તમ સ્વીકાર્ય વિસર્જન શક્તિ નોંધપાત્ર રીતે ઓછી હશે.

વિભેદક પ્રતિકાર

અન્ય પરિમાણ જે ઝેનર ડાયોડનું સંચાલન નક્કી કરે છે તે વિભેદક પ્રતિકાર રૂ. તેને વોલ્ટેજ ફેરફાર ΔU અને વર્તમાન ફેરફાર ΔI ના ગુણોત્તર તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે જેના કારણે તે થાય છે. આ મૂલ્યમાં પ્રતિકારનું પરિમાણ છે અને તે ઓહ્મમાં માપવામાં આવે છે. ગ્રાફિકલી, આ લાક્ષણિકતાના કાર્યકારી વિભાગના ઢાળની સ્પર્શક છે. દેખીતી રીતે, પ્રતિકાર ઓછો, સ્થિરીકરણ ગુણવત્તા વધુ સારી. આદર્શ (વ્યવહારમાં અસ્તિત્વમાં નથી) ઝેનર ડાયોડ માટે, Rst શૂન્યની બરાબર છે - વર્તમાનમાં કોઈપણ વધારાથી વોલ્ટેજમાં કોઈ ફેરફાર થશે નહીં, અને I-V લાક્ષણિકતા વિભાગ y-અક્ષની સમાંતર હશે.

ઝેનર ડાયોડ માર્કિંગ

મેટલ કેસમાં ઘરેલું અને આયાતી ઝેનર ડાયોડ્સ સરળ અને સ્પષ્ટ રીતે ચિહ્નિત થયેલ છે. તેઓ ઉપકરણના નામ અને યોજનાકીય હોદ્દાના સ્વરૂપમાં એનોડ અને કેથોડના સ્થાન સાથે ચિહ્નિત થયેલ છે.

પ્લાસ્ટિક કેસમાંના ઉપકરણોને કેથોડ અને એનોડ બાજુઓ પર વિવિધ રંગોના રિંગ્સ અને બિંદુઓથી ચિહ્નિત કરવામાં આવે છે. અક્ષરોના રંગ અને સંયોજન દ્વારા, તમે ઉપકરણનો પ્રકાર નક્કી કરી શકો છો, પરંતુ આ માટે તમારે સંદર્ભ પુસ્તકો જોવું પડશે અથવા કેલ્ક્યુલેટર પ્રોગ્રામ્સનો ઉપયોગ કરવો પડશે. બંને ઇન્ટરનેટ પર મળી શકે છે.

કેટલીકવાર લો-પાવર ઝેનર ડાયોડ્સ પર સ્થિરીકરણ વોલ્ટેજ લાગુ કરવામાં આવે છે.

ઝેનર ડાયોડ સ્વિચિંગ સર્કિટ

ઝેનર ડાયોડ પર સ્વિચ કરવા માટેની મુખ્ય સર્કિટ શ્રેણીમાં છે રેઝિસ્ટર, જે સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણ દ્વારા વર્તમાન સેટ કરે છે અને વધારાનું વોલ્ટેજ લે છે. બે તત્વો બનાવે છે સામાન્ય વિભાજક. જ્યારે ઇનપુટ વોલ્ટેજ બદલાય છે, ત્યારે ઝેનર ડાયોડ પરનો ડ્રોપ સ્થિર રહે છે, જ્યારે રેઝિસ્ટરની આજુબાજુનો ડ્રોપ બદલાય છે.

આવા સર્કિટનો સ્વતંત્ર રીતે ઉપયોગ કરી શકાય છે અને તેને પેરામેટ્રિક સ્ટેબિલાઇઝર કહેવામાં આવે છે. તે ઇનપુટ વોલ્ટેજ અથવા વર્તમાન દોરવામાં (ચોક્કસ મર્યાદામાં) વધઘટ હોવા છતાં, લોડ પર સતત વોલ્ટેજ જાળવી રાખે છે. સમાન બ્લોકનો ઉપયોગ સહાયક સર્કિટ તરીકે પણ થાય છે જ્યાં સંદર્ભ વોલ્ટેજ સ્ત્રોતની જરૂર હોય છે.

આવા સમાવેશનો ઉપયોગ પાવર અથવા માપન લાઇન (સતત અથવા રેન્ડમ ઇમ્પલ્સ) માં ઉચ્ચ વોલ્ટેજની અસામાન્ય ઘટનાથી સંવેદનશીલ સાધનો (સેન્સર, વગેરે) ના રક્ષણ તરીકે પણ થાય છે. સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણના સ્ટેબિલાઇઝેશન વોલ્ટેજની ઉપરની કોઈપણ વસ્તુ "કાપી" છે. આવી યોજનાને "ઝેનર અવરોધ" કહેવામાં આવે છે.

અગાઉ, વોલ્ટેજ શિખરોને "કાપી નાખવા" માટે ઝેનર ડાયોડની મિલકત પલ્સ શેપર સર્કિટમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાતી હતી. વૈકલ્પિક વર્તમાન સર્કિટમાં બે-એનોડ ઉપકરણોનો ઉપયોગ થતો હતો.

પરંતુ ટ્રાન્ઝિસ્ટર ટેકનોલોજીના વિકાસ અને સંકલિત સર્કિટના આગમન સાથે, આ સિદ્ધાંતનો ભાગ્યે જ ઉપયોગ થતો હતો.

જો ઇચ્છિત વોલ્ટેજ માટે હાથમાં કોઈ ઝેનર ડાયોડ ન હોય, તો તે બેમાંથી બનાવી શકાય છે. કુલ સ્ટેબિલાઈઝેશન વોલ્ટેજ બે વોલ્ટેજના સરવાળા જેટલું હશે.

મહત્વપૂર્ણ! ઓપરેટિંગ વર્તમાન વધારવા માટે ઝેનર ડાયોડ્સને સમાંતરમાં કનેક્ટ કરશો નહીં! વર્તમાન-વોલ્ટેજ લાક્ષણિકતાઓનો ફેલાવો થર્મલ બ્રેકડાઉનના ઝોનમાં એક ઝેનર ડાયોડના આઉટપુટ તરફ દોરી જશે, પછી લોડ વર્તમાનની વધુતાને કારણે બીજો નિષ્ફળ જશે.

જોકે યુએસએસઆરના સમયના તકનીકી દસ્તાવેજોમાં તેને મંજૂરી છે સમાંતર સમાવેશ ઝેનર સમાંતર, પરંતુ જોગવાઈ સાથે કે ઉપકરણો એક જ પ્રકારના હોવા જોઈએ અને ઓપરેશન દરમિયાન કુલ વાસ્તવિક ડિસીપેશન પાવર સિંગલ ઝેનર ડાયોડ માટે માન્ય કરતાં વધુ ન હોવો જોઈએ. એટલે કે, આ સ્થિતિ હેઠળ ઓપરેટિંગ વર્તમાનમાં વધારો પ્રાપ્ત કરી શકાતો નથી.

સ્વીકાર્ય લોડ વર્તમાન વધારવા માટે, બીજી યોજનાનો ઉપયોગ થાય છે. પેરામેટ્રિક સ્ટેબિલાઇઝરને ટ્રાન્ઝિસ્ટર સાથે પૂરક બનાવવામાં આવે છે, અને એમિટર સર્કિટમાં લોડ અને સ્થિર સાથે એક ઉત્સર્જક અનુયાયી મેળવવામાં આવે છે. ટ્રાન્ઝિસ્ટર બેઝ વોલ્ટેજ.

આ કિસ્સામાં, સ્ટેબિલાઇઝરનું આઉટપુટ વોલ્ટેજ ઉત્સર્જક જંકશન પર વોલ્ટેજ ડ્રોપની માત્રા દ્વારા અસ્થિરતા કરતા ઓછું હશે - સિલિકોન ટ્રાંઝિસ્ટર માટે, લગભગ 0.6 V. આ ઘટાડાને વળતર આપવા માટે, તમે શ્રેણીમાં ડાયોડ ચાલુ કરી શકો છો આગળની દિશામાં ઝેનર ડાયોડ.

આ રીતે (એક અથવા વધુ ડાયોડ ચાલુ કરીને), તમે સ્ટેબિલાઇઝરના આઉટપુટ વોલ્ટેજને નાની રેન્જમાં ઉપરની તરફ એડજસ્ટ કરી શકો છો. જો તમારે Uout ને ધરમૂળથી વધારવાની જરૂર હોય, તો શ્રેણીમાં વધુ એક ઝેનર ડાયોડ ચાલુ કરવું વધુ સારું છે.

ઇલેક્ટ્રોનિક સર્કિટ્સમાં ઝેનર ડાયોડનો અવકાશ વ્યાપક છે. પસંદગી માટે સભાન અભિગમ સાથે, આ સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણ વિકાસકર્તાને સોંપેલ ઘણી સમસ્યાઓ હલ કરવામાં મદદ કરશે.

સમાન લેખો: