ડાયોડ્સ એ આજે ઇલેક્ટ્રોનિક સાધનોમાં ઉપયોગમાં લેવાતા સૌથી સામાન્ય સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણોમાંનું એક છે.
તેઓ પણ સૌથી ગેરસમજમાંના એક છે.
છેવટે, ડાયોડ્સને તેમના ઓપરેશન વિશે વાત કરતી વખતે "વન-વે ગેટ" અથવા "ચોરી દરવાજા" તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
જ્યારે ડાયોડ બહારના વોલ્ટેજથી કાપી નાખવામાં આવે છે, ત્યારે તેની અંદરના ઇલેક્ટ્રોન અંદર ફસાઈ જાય છે અને ફરીથી બહાર નીકળી શકતા નથી.
જેમ કે, આ સર્કિટના ચોક્કસ ભાગમાંથી વહેતા પ્રવાહને અંદરથી ફસાવે છે, સિવાય કે વિરુદ્ધના ટર્મિનલ અથવા રીટર્ન પાથ (આમ નામને બાય-પાસ કરીને) સિવાય કોઈ રસ્તો નથી.
જો કે, જ્યારે ડાયોડનો ઉલ્લેખ ઇલેક્ટ્રોનિક્સ સાથે કરવામાં આવે છે ત્યારે તે ગૂંચવણમાં મૂકે છે.
આ એટલા માટે છે કારણ કે ઘણા લોકો તેમને રેખીય ઉપકરણો તરીકે માને છે-જ્યારે હકીકતમાં તેઓ બિન-રેખીય વર્તણૂક ધરાવે છે જે તેમને માત્ર એક સરળ ચાલુ/બંધ સ્વીચ કરતાં વધુ સર્વતોમુખી બનાવે છે.
જેમ કે સંગીતના વાદ્યમાં નોંધ વગાડવા ઉપરાંત અનેકવિધ ઉપયોગો હોય છે, ડાયોડ માત્ર વિદ્યુત પ્રવાહને ચાલુ અને બંધ કરવા ઉપરાંત ઘણા હેતુઓ પૂરા પાડે છે.
ચાલો ડાયોડ્સ કેવી રીતે કાર્ય કરે છે તેના પર એક નજર કરીએ જેથી તમે સમજી શકો કે તેનો ઉપયોગ કેવી રીતે થઈ શકે છે અને તેમની પાસે કયા અનન્ય ગુણધર્મો છે જે તેમને ઇલેક્ટ્રોનિક સર્કિટરીના આવા ઉપયોગી ટુકડાઓ બનાવે છે.
ડાયોડ શું છે?
ડાયોડ એ એક-માર્ગી વિદ્યુત શંટ છે.
ડાયોડ એ ઇલેક્ટ્રોનિક રીતે નિયંત્રિત દ્વિ-માર્ગી સ્વીચ છે જે ચોક્કસ પરિસ્થિતિઓમાં જ પ્રવાહને એક દિશામાં વહેવા દે છે.
જ્યારે ડાયોડ દ્વારા માત્ર એક જ દિશામાં પ્રવાહ વહે છે, ત્યારે તેની બે સેમિકન્ડક્ટર "આંગળીઓ" એક સાથે જોડાયેલી હોય છે.
જ્યારે પ્રવાહ બીજી રીતે વહેતો હોય, ત્યારે બે આંગળીઓ એકબીજાથી અલગ થઈ જાય છે અને કોઈ પ્રવાહ વહેતો નથી.
ડાયોડ્સ બે સેમિકન્ડક્ટિંગ સામગ્રીમાંથી બનાવવામાં આવે છે જે સામાન્ય રીતે "સેન્ડવીચ" ફેશનમાં ગોઠવવામાં આવે છે જેથી ઇલેક્ટ્રોનને બંને દિશામાં વહેતા અટકાવી શકાય.
ચોક્કસ પરિસ્થિતિઓમાં થોડી માત્રામાં વર્તમાન તેની વધારાની ઊર્જાને ઉષ્મા તરીકે વિખેરી શકે છે, જે ઇલેક્ટ્રોનને ડાયોડમાંથી એક દિશામાં વહેવા માટે સક્ષમ બનાવે છે-ભલે ડાયોડ પરનો વોલ્ટેજ બીજી બાજુ લાગુ પડતા વોલ્ટેજ કરતાં ઘણો વધારે હોય.
કારણ કે ડાયોડનો સક્રિય પ્રદેશ ઇલેક્ટ્રોનને માત્ર એક દિશામાં જ વહેવા દે છે જ્યારે બાહ્ય પ્રદેશ તેમને પાછા વહેતા અટકાવે છે, તેને એક-માર્ગી વિદ્યુત શંટ તરીકે વર્ણવવામાં આવે છે.
ડાયોડમાં સકારાત્મક અને નકારાત્મક ટર્મિનલ હોય છે
ડાયોડના બે છેડાને + અને – સાથે લેબલ કરવામાં આવે છે તે દર્શાવવા માટે કે તેની કોઈ આંતરિક ધ્રુવીયતા નથી.
જ્યારે ડાયોડના છેડા પર વોલ્ટેજ લાગુ કરવામાં આવે છે, ત્યારે તેને શોર્ટ-સર્કિટ અથવા "નકારાત્મક" પરીક્ષણ કહેવામાં આવે છે.
ડાયોડ સામાન્ય ધ્રુવીકૃત વિદ્યુત વાયરિંગની જેમ ધ્રુવીકરણ પામતા નથી - છેડાનો ઉપયોગ માત્ર પરીક્ષણ માટે થાય છે અને ડાયોડનો મધ્ય ભાગ તટસ્થ છે ("કોઈ ધ્રુવીયતા" નથી) અને સર્કિટ તત્વો સાથે જોડાયેલ છે.
ઇલેક્ટ્રોનિક્સમાં, ડાયોડનું હકારાત્મક ટર્મિનલ સામાન્ય રીતે એનોડ હોય છે અને નકારાત્મક ટર્મિનલ કેથોડ હોય છે.
જો કે, સંમેલન પથ્થરમાં સેટ નથી.
કેટલાક સર્કિટમાં, નકારાત્મક ટર્મિનલ એ કેથોડ છે અને હકારાત્મક ટર્મિનલ એ એનોડ છે.
ઉદાહરણ તરીકે, એક માં એલઇડી સર્કિટ, નકારાત્મક ટર્મિનલ એ કેથોડ છે, પરંતુ બેટરી સર્કિટમાં, નકારાત્મક ટર્મિનલ એ એનોડ છે.
ડાયોડના ઘણા પ્રકારો છે
ઇલેક્ટ્રોનિક્સમાં ઉપયોગ માટે ઘણા વિવિધ પ્રકારના ડાયોડ ઉપલબ્ધ છે.
મોટાભાગના ડાયોડ સેમિકન્ડક્ટરની વિવિધતાના હોય છે, પરંતુ ત્યાં રેક્ટિફાયર, ફોટોોડિયોડ્સ અને ટ્રાન્ઝિસ્ટર પણ છે જે ડાયોડની જેમ કાર્ય કરે છે.
ઇચ્છિત પરિણામો મેળવવા માટે ચોક્કસ સર્કિટ માટે યોગ્ય પ્રકારનો ડાયોડ પસંદ કરવો મહત્વપૂર્ણ છે.
કેટલાક મહત્વપૂર્ણ ડાયોડ પ્રકારોમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છે: – ઝડપી રેક્ટિફાયર: આ ડાયોડ્સ ખૂબ જ ઝડપથી વીજળીનું સંચાલન કરે છે, જે ઉચ્ચ-આવર્તન એપ્લિકેશન માટે પરવાનગી આપે છે.
– સ્ટાન્ડર્ડ રેક્ટિફાયર: આ ડાયોડ્સ વધુ ધીમેથી વીજળીનું સંચાલન કરે છે, જે ઓછી-આવર્તન એપ્લિકેશન માટે પરવાનગી આપે છે.
– સ્કોટ્ટી બેરિયર રેક્ટિફાયર: આ ડાયોડ્સમાં બિલ્ટ-ઇન સ્કોટકી ડાયોડ હોય છે જે તેમને પાછળની તરફ જતા અટકાવે છે.
- ફોટોડિયોડ્સ: આ ઉપકરણો પ્રકાશને વીજળીમાં રૂપાંતરિત કરે છે, જે તેમને સેન્સિંગ એપ્લિકેશન્સમાં ઉપયોગી બનાવે છે.
ડાયોડ્સમાં વિવિધ વોલ્ટેજ થ્રેશોલ્ડ, લાક્ષણિકતાઓ અને બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ હોય છે
જો કે ડાયોડ્સ એક-માર્ગી વિદ્યુત શંટ્સ રહે છે, તેઓ સામાન્ય રીતે ખૂબ ઊંચા બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ (1 મેગાવોલ્ટથી વધુ) અને બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ થ્રેશોલ્ડ (બ્રેકડાઉન શરૂ કરવા માટે જરૂરી ઘટતો વોલ્ટેજ) ધરાવે છે જે તેમને ચોક્કસ પ્રકારના કાર્યક્રમો માટે યોગ્ય બનાવે છે.
આ થ્રેશોલ્ડ પરિમાણો ઉપયોગમાં લેવાતા ડાયોડના પ્રકાર પર આધારિત છે અને વિવિધ પ્રકારના ડાયોડ બનાવવા માટે તેને બદલી શકાય છે.
ઉદાહરણ તરીકે, ઝડપી રેક્ટિફાયર ડાયોડમાં લગભગ 0.3 વોલ્ટનો બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ થ્રેશોલ્ડ હોય છે.
આનો અર્થ એ છે કે જો ડાયોડ પરનો વોલ્ટેજ 0.3 વોલ્ટ કરતા ઓછો હોય, તો ડાયોડ વહન કરશે નહીં અને સર્કિટ તેની મૂળ સ્થિતિમાં રહેશે.
જો સર્કિટ વધુ પ્રવાહ ખેંચવાનો પ્રયાસ કરે છે અને સમગ્ર સર્કિટમાં વોલ્ટેજ વધારવામાં આવે છે, તો ડાયોડનો બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ થ્રેશોલ્ડ પૂર્ણ થાય છે અને ડાયોડ વિપરિત દિશામાં પ્રવાહનું સંચાલન કરવાનું શરૂ કરે છે.
ડાયોડનો ઉપયોગ રેખીય અથવા બિનરેખીય એપ્લિકેશનમાં થઈ શકે છે
ડાયોડ્સની એક વિશિષ્ટ વિશેષતા એ છે કે તેનો ઉપયોગ રેખીય અથવા બિનરેખીય એપ્લિકેશનમાં થઈ શકે છે.
જ્યારે રેખીય એપ્લિકેશનમાં ઉપયોગ થાય છે, ત્યારે ડાયોડનો ઉપયોગ સ્વીચ તરીકે થાય છે.
બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, તે સર્કિટ પર લાગુ વોલ્ટેજના આધારે એક દિશામાં વર્તમાનનું સંચાલન કરે છે.
જ્યારે સર્કિટમાં વોલ્ટેજ લાગુ કરવામાં આવે છે, ત્યારે ઇલેક્ટ્રોન ડાયોડમાંથી વહેવાનું શરૂ કરે છે અને સર્કિટ સંચાલિત થાય છે.
ડાયોડને "વન-વે સ્વીચ" તરીકે વિચારી શકાય છે.
જ્યારે સર્કિટ સંચાલિત થાય છે, ત્યારે ડાયોડ વર્તમાનનું સંચાલન કરે છે, સર્કિટને ચાલુ કરે છે.
જ્યારે સમગ્ર સર્કિટમાં કોઈ વોલ્ટેજ લાગુ પડતું નથી, ત્યારે ડાયોડ વહન કરતું નથી અને સર્કિટ બંધ થઈ જાય છે.
બિનરેખીય એપ્લિકેશન્સમાં, ડાયોડનો ઉપયોગ સિગ્નલના કંપનવિસ્તાર અથવા શક્તિને વધારવા અથવા વધારવા માટે થાય છે.
ઉદાહરણ તરીકે, જો કોઈ સર્કિટ કોઈ વસ્તુને નિયંત્રિત કરવા માટે ઓછી-આવર્તન સિગ્નલનો ઉપયોગ કરે છે (જેમ કે મોટર ચાલુ અથવા બંધ કરવી), તો સર્કિટ પોતે સિગ્નલ દ્વારા બંધ થઈ શકે છે.
પરંતુ જો સિગ્નલ પૂરતું ઊંચું હોય (જેમ કે રેડિયો સ્ટેશનમાંથી ટેલિફોન ડાયલ ટોન અથવા સંગીત), તો ડાયોડનો ઉપયોગ સર્કિટ પાવરને એમ્પ્લીફાય કરવા અને ચાલુ કરવા માટે કરી શકાય છે, જેનાથી તેને ઉચ્ચ-આવર્તન સિગ્નલ દ્વારા નિયંત્રિત કરી શકાય છે.
ઉચ્ચ વોલ્ટેજ ડાયોડ્સ કેવી રીતે કામ કરે છે?
જ્યારે ઉચ્ચ વોલ્ટેજ સમગ્ર a પર લાગુ કરવામાં આવે છે ડાયોડ, તે આચરણ કરવાનું શરૂ કરે છે.
જો કે, વોલ્ટેજ ખૂબ ઊંચું હોવાને કારણે, ડાયોડની અંદર ફસાયેલા ઈલેક્ટ્રોન તેમની ઉર્જા તેમના બંધનમાંથી મુક્ત થવા માટે પૂરતી માત્રામાં મુક્ત કરી શકતા નથી.
પરિણામે, ડાયોડ થોડું વહન કરે છે, પરંતુ સર્કિટને પાવર કરવા માટે પૂરતું નથી.
જ્યારે ટ્રાન્ઝિસ્ટરની જોડીના દરવાજા પર નીચા વોલ્ટેજ લાગુ કરવામાં આવે છે જે સમગ્ર સર્કિટ (જેને સીડી સર્કિટ કહેવાય છે) પર લાગુ વોલ્ટેજને નિયંત્રિત કરે છે, ત્યારે સિગ્નલને અનિયંત્રિત રીતે પસાર થવા દેવામાં આવે છે.
જો કે, જ્યારે સીડીની સર્કિટમાં બહુ ઓછું વોલ્ટેજ હોય છે અને ડાયોડ્સ પૂરતા પ્રવાહનું સંચાલન કરતા નથી, ત્યારે સિગ્નલને મંજૂરી આપવામાં આવતી નથી અને સર્કિટ બંધ થઈ જાય છે.
આનો ઉપયોગ સાધારણ સર્કિટ્સને પાવર કરવા માટે થઈ શકે છે અને સોર્ટર્સ, કમ્પ્યુટર્સ અને ટાઈમર માટે ઉપયોગી થઈ શકે છે.
ડાયોડ માટે વોલ્ટેજ થ્રેશોલ્ડની ગણતરી કેવી રીતે કરવી
ધારો કે તમે ડાયોડને 12-વોલ્ટ પાવર સ્ત્રોત સાથે કનેક્ટ કરો છો અને તે જાણવા માગો છો કે તે ઓછા વોલ્ટેજ પર કામ કરશે (પાવર આપશે).
સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણના બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ (VOM) ની ગણતરી માટેનું સમીકરણ નીચે મુજબ છે: આ સમીકરણમાં, "VOH" એ સમગ્ર ઉપકરણ પરનો વોલ્ટેજ છે જ્યારે તે તૂટી જાય છે, "VOHSC" એ ડાયોડનો થ્રેશોલ્ડ વોલ્ટેજ છે જ્યારે તે ચલાવે છે, "I" એ ડાયોડ દ્વારા વિદ્યુતપ્રવાહ છે, "E" એ ડાયોડ પરના વિદ્યુત ક્ષેત્રનું વોલ્ટેજ છે અને "n" એ ડાયોડમાં ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા છે.
ડાયોડના વોલ્ટેજ થ્રેશોલ્ડને નિર્ધારિત કરવા માટે, તમારે ડાયોડના બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજને જાણવાની જરૂર છે.
તમે ઉપરના સમીકરણનો ઉપયોગ કરીને આ મૂલ્ય શોધી શકો છો.
લાક્ષણિક સિલિકોન pn જંકશન ડાયોડનું બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ 1.5 વોલ્ટ છે.
આનો અર્થ એ છે કે જ્યારે ડાયોડમાં વોલ્ટેજ 1.5 વોલ્ટ હોય છે, ત્યારે ડાયોડ તૂટી જશે અને વર્તમાનનું સંચાલન કરવાનું શરૂ કરશે.