संचालन का सिद्धांत और जेनर डायोड की मुख्य विशेषताएं

एक अर्धचालक डायोड में कई "पेशे" होते हैं। यह वोल्टेज को ठीक कर सकता है, विद्युत परिपथों को खोल सकता है, उपकरणों को अनुचित बिजली आपूर्ति से बचा सकता है। लेकिन डायोड का एक सामान्य प्रकार का "काम" नहीं होता है, जब इसकी एकतरफा चालन की संपत्ति का अप्रत्यक्ष रूप से उपयोग किया जाता है। एक अर्धचालक उपकरण जिसके लिए सामान्य मोड रिवर्स बायस होता है, जेनर डायोड कहलाता है।

जेनर डायोड क्या है, इसका उपयोग कहां किया जाता है और क्या है

एक जेनर डायोड, या एक जेनर डायोड (एक अमेरिकी वैज्ञानिक के नाम पर, जो इस अर्धचालक उपकरण के गुणों का अध्ययन और वर्णन करने वाले पहले व्यक्ति थे), एक पी-एन जंक्शन के साथ एक पारंपरिक डायोड है।इसकी विशेषता विशेषता के खंड में एक नकारात्मक पूर्वाग्रह के साथ काम करना है, अर्थात, जब वोल्टेज को रिवर्स पोलरिटी में लागू किया जाता है। इस तरह के डायोड का उपयोग एक स्वतंत्र स्टेबलाइजर के रूप में किया जाता है जो उपभोक्ता वोल्टेज को स्थिर रखता है, लोड करंट में बदलाव और इनपुट वोल्टेज में उतार-चढ़ाव की परवाह किए बिना। इसके अलावा, जेनर डायोड पर नोड्स का उपयोग विकसित सर्किट वाले अन्य स्टेबलाइजर्स के लिए संदर्भ वोल्टेज के स्रोत के रूप में किया जाता है। कम सामान्यतः, एक रिवर्स डायोड का उपयोग पल्स शेपिंग एलिमेंट या सर्ज प्रोटेक्टर के रूप में किया जाता है।

पारंपरिक जेनर डायोड और दो-एनोड वाले हैं। एक दो-एनोड जेनर डायोड दो डायोड एक आवास में बैक टू बैक जुड़ा होता है। इसे उपयुक्त योजना के अनुसार दो अलग-अलग उपकरणों से बदला जा सकता है।

जेनर डायोड की वोल्ट-एम्पीयर विशेषता और इसके संचालन के सिद्धांत

जेनर डायोड के संचालन के सिद्धांत को समझने के लिए, इसकी विशिष्ट करंट-वोल्टेज विशेषता (CVC) का अध्ययन करना आवश्यक है।

यदि जेनर पर एक पारंपरिक डायोड की तरह आगे की दिशा में वोल्टेज लगाया जाता है, तो यह एक पारंपरिक डायोड की तरह व्यवहार करेगा। लगभग 0.6 V (सिलिकॉन डिवाइस के लिए) के वोल्टेज पर, यह खुल जाएगा और I-V विशेषता के रैखिक खंड में प्रवेश करेगा। लेख के विषय पर, रिवर्स पोलरिटी का वोल्टेज लागू होने पर जेनर डायोड का व्यवहार अधिक दिलचस्प होता है (विशेषता की नकारात्मक शाखा)। सबसे पहले, इसका प्रतिरोध तेजी से बढ़ेगा, और डिवाइस करंट पास करना बंद कर देगा। लेकिन जब एक निश्चित वोल्टेज मान तक पहुँच जाता है, तो करंट में तेज वृद्धि होगी, जिसे ब्रेकडाउन कहा जाता है। इसमें हिमस्खलन चरित्र होता है, और शक्ति हटा दिए जाने के बाद गायब हो जाता है।यदि आप रिवर्स वोल्टेज को बढ़ाना जारी रखते हैं, तो पी-एन जंक्शन गर्म होना शुरू हो जाएगा और थर्मल ब्रेकडाउन मोड में प्रवेश करेगा। थर्मल ब्रेकडाउन अपरिवर्तनीय है और इसका मतलब जेनर डायोड की विफलता है, इसलिए आपको डायोड को इस मोड में नहीं डालना चाहिए।

हिमस्खलन ब्रेकडाउन मोड में अर्धचालक उपकरण के संचालन का एक दिलचस्प क्षेत्र। इसका आकार रेखीय के करीब है, और इसमें उच्च खड़ी है। इसका मतलब है कि करंट (ΔI) में बड़े बदलाव के साथ, जेनर डायोड में वोल्टेज ड्रॉप में बदलाव अपेक्षाकृत छोटा (ΔU) होता है। और यह स्थिरीकरण है।

रिवर्स वोल्टेज लागू करते समय यह व्यवहार किसी भी डायोड के लिए विशिष्ट होता है। लेकिन जेनर डायोड की ख़ासियत यह है कि सीवीसी के इस खंड में इसके पैरामीटर सामान्यीकृत हैं। इसका स्थिरीकरण वोल्टेज और ढलान दिया गया है (एक निश्चित प्रसार के साथ) और महत्वपूर्ण पैरामीटर हैं जो सर्किट में डिवाइस की उपयुक्तता निर्धारित करते हैं। आप उन्हें संदर्भ पुस्तकों में पा सकते हैं। साधारण डायोड का उपयोग जेनर डायोड के रूप में भी किया जा सकता है - यदि आप उनके सीवीसी को हटा दें और उनमें से एक उपयुक्त विशेषता है। लेकिन यह एक गैर-गारंटीकृत परिणाम के साथ एक लंबी, श्रमसाध्य प्रक्रिया है।

जेनर डायोड की मुख्य विशेषताएं

मौजूदा उद्देश्यों के लिए जेनर डायोड चुनने के लिए, आपको कई महत्वपूर्ण मापदंडों को जानना होगा। ये विशेषताएँ कार्यों को हल करने के लिए चयनित डिवाइस की उपयुक्तता का निर्धारण करेंगी।

रेटेड स्थिरीकरण वोल्टेज

जेनर का पहला पैरामीटर, जिसे चुनते समय आपको ध्यान देने की आवश्यकता होती है, स्थिरीकरण वोल्टेज है, जो हिमस्खलन टूटने के शुरुआती बिंदु से निर्धारित होता है। यह सर्किट में उपयोग के लिए एक उपकरण के चयन के साथ शुरू होता है।साधारण जेनर डायोड के विभिन्न उदाहरणों के लिए, यहां तक ​​कि एक ही प्रकार के, वोल्टेज कई प्रतिशत के क्षेत्र में फैलता है, सटीक वाले के लिए अंतर कम होता है। यदि नाममात्र वोल्टेज अज्ञात है, तो इसे एक साधारण सर्किट को इकट्ठा करके निर्धारित किया जा सकता है। आपको तैयारी करनी चाहिए:

• गिट्टी रोकनेवाला 1 ... 3 kOhm;
• समायोज्य वोल्टेज स्रोत;
• वाल्टमीटर (आप एक परीक्षक का उपयोग कर सकते हैं)।

वोल्टमीटर का उपयोग करके जेनर डायोड पर वोल्टेज वृद्धि को नियंत्रित करते हुए, बिजली स्रोत के वोल्टेज को शून्य से बढ़ाना आवश्यक है। किसी बिंदु पर, इनपुट वोल्टेज में और वृद्धि के बावजूद, यह रुक जाएगा। यह वास्तविक स्थिरीकरण वोल्टेज है। यदि कोई विनियमित स्रोत नहीं है, तो आप स्थिर आउटपुट वोल्टेज के साथ बिजली की आपूर्ति का उपयोग कर सकते हैं जो स्पष्ट रूप से अस्थिरता से अधिक है। माप की योजना और सिद्धांत समान रहते हैं। लेकिन ऑपरेटिंग करंट की अधिकता के कारण सेमीकंडक्टर डिवाइस के फेल होने का खतरा रहता है।

जेनर डायोड का उपयोग 2 ... 3 वी से 200 वी तक के वोल्टेज के साथ काम करने के लिए किया जाता है। इस सीमा के नीचे एक स्थिर वोल्टेज बनाने के लिए, अन्य उपकरणों का उपयोग किया जाता है - सीवीसी के प्रत्यक्ष खंड में काम करने वाले स्टैबिस्टर्स।

ऑपरेटिंग वर्तमान रेंज

जिस धारा पर जेनर डायोड अपना कार्य करता है वह ऊपर और नीचे से सीमित होता है। नीचे से, यह सीवीसी की रिवर्स ब्रांच के लीनियर सेक्शन की शुरुआत तक सीमित है। कम धाराओं पर, विशेषता एक निरंतर वोल्टेज मोड प्रदान नहीं करती है।

ऊपरी मूल्य अधिकतम बिजली अपव्यय द्वारा सीमित है जो एक अर्धचालक उपकरण सक्षम है और इसके डिजाइन पर निर्भर करता है। धातु के मामले में जेनर डायोड अधिक वर्तमान के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, लेकिन गर्मी सिंक के उपयोग के बारे में मत भूलना।उनके बिना, अधिकतम स्वीकार्य अपव्यय शक्ति काफी कम होगी।

विभेदक प्रतिरोध

एक अन्य पैरामीटर जो जेनर डायोड के संचालन को निर्धारित करता है, वह है डिफरेंशियल रेजिस्टेंस रु। इसे वोल्टेज परिवर्तन U के वर्तमान परिवर्तन ΔI के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है जो इसका कारण बनता है। इस मान में प्रतिरोध का आयाम है और इसे ओम में मापा जाता है। ग्राफिक रूप से, यह विशेषता के कार्य खंड के ढलान की स्पर्शरेखा है। जाहिर है, प्रतिरोध जितना कम होगा, स्थिरीकरण की गुणवत्ता उतनी ही बेहतर होगी। एक आदर्श (अभ्यास में मौजूद नहीं) जेनर डायोड के लिए, रुपये शून्य के बराबर है - करंट में किसी भी वृद्धि से वोल्टेज में कोई बदलाव नहीं होगा, और I-V विशेषता खंड y-अक्ष के समानांतर होगा।

जेनर डायोड मार्किंग

धातु के मामले में घरेलू और आयातित जेनर डायोड को सरल और स्पष्ट रूप से चिह्नित किया जाता है। उन्हें एक योजनाबद्ध पदनाम के रूप में डिवाइस के नाम और एनोड और कैथोड के स्थान के साथ चिह्नित किया जाता है।

प्लास्टिक के मामले में उपकरणों को कैथोड और एनोड पक्षों पर विभिन्न रंगों के छल्ले और बिंदुओं से चिह्नित किया जाता है। रंग और वर्णों के संयोजन से, आप डिवाइस के प्रकार का निर्धारण कर सकते हैं, लेकिन इसके लिए आपको संदर्भ पुस्तकों को देखना होगा या कैलकुलेटर प्रोग्राम का उपयोग करना होगा। दोनों इंटरनेट पर पाए जा सकते हैं।

कभी-कभी कम-शक्ति वाले जेनर डायोड पर एक स्थिरीकरण वोल्टेज लगाया जाता है।

जेनर डायोड स्विचिंग सर्किट

जेनर डायोड को चालू करने के लिए मुख्य परिपथ किसके साथ श्रृंखला में है अवरोध, जो सेमीकंडक्टर डिवाइस के माध्यम से करंट सेट करता है और अतिरिक्त वोल्टेज लेता है। दो तत्व बनाते हैं सामान्य भाजक. जब इनपुट वोल्टेज बदलता है, जेनर डायोड पर ड्रॉप स्थिर रहता है, जबकि रेसिस्टर के आर-पार ड्रॉप बदल जाता है।

इस तरह के सर्किट को स्वतंत्र रूप से इस्तेमाल किया जा सकता है और इसे पैरामीट्रिक स्टेबलाइजर कहा जाता है। यह इनपुट वोल्टेज में उतार-चढ़ाव या खींची गई धारा (कुछ सीमाओं के भीतर) के बावजूद, लोड स्थिरांक पर वोल्टेज बनाए रखता है। एक समान ब्लॉक का उपयोग सहायक सर्किट के रूप में भी किया जाता है जहां एक संदर्भ वोल्टेज स्रोत की आवश्यकता होती है।

इस तरह के समावेशन का उपयोग संवेदनशील उपकरणों (सेंसर, आदि) की शक्ति या माप लाइन (निरंतर या यादृच्छिक आवेगों) में उच्च वोल्टेज की असामान्य घटना से सुरक्षा के रूप में भी किया जाता है। अर्धचालक उपकरण के स्थिरीकरण वोल्टेज के ऊपर कुछ भी "कट ऑफ" होता है। ऐसी योजना को "जेनर बैरियर" कहा जाता है।

पहले, जेनर डायोड की वोल्टेज चोटियों को "कट ऑफ" करने की संपत्ति का व्यापक रूप से पल्स शेपर सर्किट में उपयोग किया जाता था। प्रत्यावर्ती धारा परिपथों में द्वि-एनोड युक्तियों का प्रयोग किया जाता था।

लेकिन ट्रांजिस्टर प्रौद्योगिकी के विकास और एकीकृत परिपथों के आगमन के साथ, इस सिद्धांत का उपयोग शायद ही कभी किया गया था।

यदि वांछित वोल्टेज के लिए हाथ में कोई जेनर डायोड नहीं है, तो इसे दो से बनाया जा सकता है। कुल स्थिरीकरण वोल्टेज दो वोल्टेज के योग के बराबर होगा।

महत्वपूर्ण! ऑपरेटिंग करंट बढ़ाने के लिए जेनर डायोड को समानांतर में न जोड़ें! करंट-वोल्टेज विशेषताओं के प्रसार से थर्मल ब्रेकडाउन के क्षेत्र में एक जेनर डायोड का उत्पादन होगा, फिर लोड करंट की अधिकता के कारण दूसरा विफल हो जाएगा।

हालांकि यूएसएसआर के समय के तकनीकी दस्तावेज में इसकी अनुमति है समानांतर समावेश समानांतर में जेनर्स, लेकिन इस शर्त के साथ कि उपकरण एक ही प्रकार के होने चाहिए और ऑपरेशन के दौरान कुल वास्तविक अपव्यय शक्ति एकल जेनर डायोड के लिए स्वीकार्य से अधिक नहीं होनी चाहिए। यानी इस स्थिति में ऑपरेटिंग करंट में वृद्धि हासिल नहीं की जा सकती है।

अनुमेय लोड करंट को बढ़ाने के लिए, एक और योजना का उपयोग किया जाता है। पैरामीट्रिक स्टेबलाइजर को एक ट्रांजिस्टर के साथ पूरक किया जाता है, और एक एमिटर फॉलोअर को एमिटर सर्किट में लोड और एक स्थिर के साथ प्राप्त किया जाता है। ट्रांजिस्टर बेस वोल्टेज.

इस मामले में, स्टेबलाइजर का आउटपुट वोल्टेज एमिटर जंक्शन पर वोल्टेज ड्रॉप की मात्रा से अस्थिरता से कम होगा - एक सिलिकॉन ट्रांजिस्टर के लिए, लगभग 0.6 वी। इस कमी की भरपाई के लिए, आप श्रृंखला में एक डायोड चालू कर सकते हैं जेनर डायोड आगे की दिशा में।

इस तरह (एक या एक से अधिक डायोड चालू करके), आप स्टेबलाइजर के आउटपुट वोल्टेज को एक छोटी सी सीमा के भीतर ऊपर की ओर समायोजित कर सकते हैं। यदि आपको Uout को मौलिक रूप से बढ़ाने की आवश्यकता है, तो श्रृंखला में एक और जेनर डायोड चालू करना बेहतर है।

इलेक्ट्रॉनिक सर्किट में जेनर डायोड का दायरा व्यापक है। पसंद के प्रति सचेत दृष्टिकोण के साथ, यह अर्धचालक उपकरण डेवलपर को सौंपी गई कई समस्याओं को हल करने में मदद करेगा।

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