डायोड आज इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में उपयोग किए जाने वाले सबसे आम अर्धचालक उपकरणों में से एक हैं।
वे भी सबसे गलत समझा में से एक हैं।
आखिरकार, डायोड को अक्सर उनके ऑपरेशन के बारे में बात करते समय "वन-वे गेट्स" या "स्टील गेट्स" कहा जाता है।
जब एक डायोड को बाहरी वोल्टेज से काट दिया जाता है, तो उसके भीतर के इलेक्ट्रॉन अंदर फंस जाते हैं और फिर से बाहर नहीं निकल पाते हैं।
जैसे, यह सर्किट के उस विशेष भाग के माध्यम से प्रवाहित होने वाले करंट को विपरीत टर्मिनल या वापसी पथ (इस प्रकार नाम को पास करके नाम) के अलावा कोई रास्ता नहीं देता है।
हालांकि, जब इलेक्ट्रॉनिक्स के साथ डायोड का उल्लेख किया जाता है तो वे भ्रमित हो सकते हैं।
ऐसा इसलिए है क्योंकि बहुत से लोग उन्हें रैखिक उपकरणों के रूप में सोचते हैं - जब वास्तव में उनके पास गैर-रैखिक व्यवहार होता है जो उन्हें केवल एक साधारण ऑन/ऑफ स्विच की तुलना में अधिक बहुमुखी बनाता है।
ठीक वैसे ही जैसे एक संगीत वाद्य यंत्र के नोट्स बजाने से परे कई उपयोग होते हैं, एक डायोड विद्युत प्रवाह को चालू और बंद करने से परे कई उद्देश्यों को पूरा करता है।
आइए देखें कि डायोड कैसे काम करते हैं ताकि आप समझ सकें कि उनका उपयोग कैसे किया जा सकता है और उनके पास कौन से अद्वितीय गुण हैं जो उन्हें इलेक्ट्रॉनिक सर्किटरी के ऐसे उपयोगी टुकड़े बनाते हैं।
डायोड क्या है?
डायोड एक तरफ़ा विद्युत शंट हैं।
एक डायोड एक इलेक्ट्रॉनिक रूप से नियंत्रित दो-तरफ़ा स्विच है जो करंट को केवल कुछ शर्तों के तहत एक दिशा में प्रवाहित करने की अनुमति देता है।
जब डायोड के माध्यम से केवल एक दिशा में करंट प्रवाहित होता है, तो इसकी दो अर्धचालक "उंगलियां" एक साथ जुड़ी होती हैं।
जब करंट दूसरे तरीके से बह रहा हो, तो दोनों अंगुलियां एक-दूसरे से अलग हो जाती हैं और कोई करंट प्रवाहित नहीं होता है।
डायोड दो सेमीकंडक्टिंग सामग्रियों से बने होते हैं जिन्हें आम तौर पर दोनों दिशाओं में इलेक्ट्रॉनों को बहने से रोकने के लिए "सैंडविच" फैशन में व्यवस्थित किया जाता है।
कुछ शर्तों के तहत वर्तमान की एक छोटी मात्रा गर्मी के रूप में अपनी अतिरिक्त ऊर्जा को नष्ट कर सकती है, जिससे इलेक्ट्रॉनों को डायोड के माध्यम से एक दिशा में प्रवाहित किया जा सकता है - भले ही डायोड में वोल्टेज दूसरी तरफ लागू वोल्टेज से बहुत अधिक हो।
क्योंकि डायोड का सक्रिय क्षेत्र केवल इलेक्ट्रॉनों को एक दिशा में प्रवाहित करने की अनुमति देता है जबकि बाहरी क्षेत्र उन्हें वापस बहने से रोकता है, इसे एकतरफा विद्युत शंट के रूप में वर्णित किया जाता है।
डायोड में सकारात्मक और नकारात्मक टर्मिनल होते हैं
एक डायोड के दो सिरों को + और - के साथ लेबल किया जाता है, यह इंगित करने के लिए कि इसमें कोई आंतरिक ध्रुवता नहीं है।
जब डायोड के सिरों पर वोल्टेज लगाया जाता है, तो इसे शॉर्ट-सर्किट या "नकारात्मक" परीक्षण कहा जाता है।
डायोड सामान्य ध्रुवीकृत विद्युत तारों की तरह ध्रुवीकृत नहीं होते हैं - सिरों का उपयोग केवल परीक्षण के लिए किया जाता है और डायोड का मध्य तटस्थ होता है ("कोई ध्रुवता नहीं") और सर्किट तत्वों से जुड़ा होता है।
इलेक्ट्रॉनिक्स में, डायोड का पॉजिटिव टर्मिनल आमतौर पर एनोड होता है और नेगेटिव टर्मिनल कैथोड होता है।
हालाँकि, सम्मेलन पत्थर में स्थापित नहीं है।
कुछ परिपथों में, ऋणात्मक टर्मिनल कैथोड होता है और धनात्मक टर्मिनल एनोड होता है।
उदाहरण के लिए, एक में एलईडी सर्किट, ऋणात्मक टर्मिनल कैथोड है, लेकिन बैटरी सर्किट में, ऋणात्मक टर्मिनल एनोड है।
डायोड कई प्रकार के होते हैं
इलेक्ट्रॉनिक्स में उपयोग के लिए कई अलग-अलग प्रकार के डायोड उपलब्ध हैं।
अधिकांश डायोड सेमीकंडक्टर किस्म के होते हैं, लेकिन रेक्टिफायर, फोटोडायोड और ट्रांजिस्टर भी होते हैं जो डायोड की तरह काम करते हैं।
वांछित परिणाम प्राप्त करने के लिए किसी विशेष सर्किट के लिए उचित प्रकार के डायोड का चयन करना महत्वपूर्ण है।
कुछ महत्वपूर्ण डायोड प्रकारों में शामिल हैं: - फास्ट रेक्टीफायर्स: ये डायोड बहुत तेजी से बिजली का संचालन करते हैं, जिससे उच्च आवृत्ति अनुप्रयोगों की अनुमति मिलती है।
- मानक रेक्टीफायर्स: ये डायोड कम आवृत्ति अनुप्रयोगों की अनुमति देते हुए बिजली को धीरे-धीरे संचालित करते हैं।
- शोट्की बैरियर रेक्टीफायर्स: इन डायोड में एक अंतर्निहित स्कॉटकी डायोड होता है जो उन्हें पिछड़े संचालन से रोकता है।
- फोटोडायोड्स: ये उपकरण प्रकाश को बिजली में परिवर्तित करते हैं, जिससे वे संवेदन अनुप्रयोगों में उपयोगी होते हैं।
डायोड में अलग-अलग वोल्टेज थ्रेसहोल्ड, विशेषताएँ और ब्रेकडाउन वोल्टेज होते हैं
हालांकि डायोड एक तरफ़ा विद्युत शंट रहते हैं, उनमें आमतौर पर बहुत अधिक ब्रेकडाउन वोल्टेज (1 मेगावोल्ट से अधिक) और एक ब्रेकडाउन वोल्टेज थ्रेशोल्ड (ब्रेकडाउन शुरू करने के लिए आवश्यक कम वोल्टेज) होता है जो उन्हें कुछ प्रकार के अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाता है।
ये थ्रेशोल्ड पैरामीटर उपयोग किए जा रहे डायोड के प्रकार पर निर्भर हैं और विभिन्न प्रकार के डायोड बनाने के लिए इन्हें बदला जा सकता है।
एक उदाहरण के रूप में, एक तेज दिष्टकारी डायोड में लगभग 0.3 वोल्ट का ब्रेकडाउन वोल्टेज दहलीज होता है।
इसका मतलब यह है कि अगर डायोड में वोल्टेज 0.3 वोल्ट से कम है, तो डायोड संचालित नहीं होगा और सर्किट अपनी मूल स्थिति में रहेगा।
यदि सर्किट अधिक करंट खींचने की कोशिश करता है और पूरे सर्किट में वोल्टेज बढ़ा दिया जाता है, तो डायोड का ब्रेकडाउन वोल्टेज थ्रेशोल्ड पूरा हो जाता है और डायोड विपरीत दिशा में करंट का संचालन करना शुरू कर देता है।
डायोड का उपयोग रैखिक या अरैखिक अनुप्रयोगों में किया जा सकता है
डायोड की एक अनूठी विशेषता यह है कि उनका उपयोग रैखिक या अरैखिक अनुप्रयोगों में किया जा सकता है।
जब रैखिक अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है, तो डायोड का उपयोग स्विच के रूप में किया जाता है।
दूसरे शब्दों में, यह सर्किट पर लागू वोल्टेज के आधार पर एक दिशा में करंट का संचालन करता है।
जब एक सर्किट में वोल्टेज लगाया जाता है, तो डायोड के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह शुरू हो जाता है और सर्किट संचालित होता है।
डायोड को "वन-वे स्विच" के रूप में माना जा सकता है।
जब सर्किट संचालित होता है, तो डायोड चालू होता है, जिससे सर्किट चालू हो जाता है।
जब सर्किट में कोई वोल्टेज नहीं लगाया जाता है, तो डायोड चालन नहीं करता है, और सर्किट बंद हो जाता है।
अरेखीय अनुप्रयोगों में, डायोड का उपयोग सिग्नल के आयाम या शक्ति को बढ़ाने या बढ़ाने के लिए किया जाता है।
उदाहरण के लिए, यदि कोई सर्किट किसी चीज़ को नियंत्रित करने के लिए कम-आवृत्ति सिग्नल का उपयोग करता है (जैसे मोटर को चालू या बंद करना), तो सर्किट स्वयं सिग्नल द्वारा संचालित हो सकता है।
लेकिन अगर सिग्नल पर्याप्त उच्च है (जैसे टेलीफोन डायल टोन या रेडियो स्टेशन से संगीत), तो डायोड का उपयोग सर्किट पावर को बढ़ाने और चालू करने के लिए किया जा सकता है, जिससे इसे उच्च-आवृत्ति सिग्नल द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है।
हाई वोल्टेज डायोड कैसे काम करते हैं?
जब एक उच्च वोल्टेज लागू किया जाता है डायोड, यह आचरण करना शुरू कर देता है।
हालाँकि, वोल्टेज बहुत अधिक होने के कारण, डायोड के भीतर फंसे इलेक्ट्रॉन अपनी ऊर्जा को पर्याप्त मात्रा में अपने बंधन से मुक्त करने के लिए जारी नहीं कर सकते हैं।
नतीजतन, डायोड थोड़ा सा संचालन करता है, लेकिन सर्किट को शक्ति देने के लिए पर्याप्त नहीं है।
जब कम वोल्टेज ट्रांजिस्टर की एक जोड़ी के फाटकों पर लागू होता है जो एक सर्किट (जिसे सीढ़ी सर्किट कहा जाता है) में लगाए गए वोल्टेज को नियंत्रित करता है, सिग्नल को अनियमित से गुजरने की अनुमति है।
हालाँकि, जब सीढ़ी सर्किट में बहुत कम वोल्टेज होता है और डायोड पर्याप्त करंट का संचालन नहीं कर रहे होते हैं, तो सिग्नल की अनुमति नहीं होती है और सर्किट बंद हो जाता है।
इसका उपयोग सरल सर्किटों को बिजली देने के लिए किया जा सकता है और सॉर्टर्स, कंप्यूटर और टाइमर के लिए उपयोगी हो सकता है।
डायोड के लिए वोल्टेज थ्रेसहोल्ड की गणना कैसे करें
मान लीजिए कि आप एक डायोड को 12-वोल्ट शक्ति स्रोत से जोड़ते हैं और जानना चाहते हैं कि क्या यह कम वोल्टेज पर संचालन (शक्ति प्रदान करेगा) करेगा।
सेमीकंडक्टर डिवाइस के ब्रेकडाउन वोल्टेज (VOM) की गणना के लिए समीकरण इस प्रकार है: इस समीकरण में, "VOH" पूरे डिवाइस में वोल्टेज होता है जब यह टूट जाता है, "VOHSC" डायोड का थ्रेसहोल्ड वोल्टेज होता है जब यह संचालित होता है, "I" डायोड के माध्यम से करंट है, "E" डायोड के पार विद्युत क्षेत्र का वोल्टेज है और "n" डायोड में इलेक्ट्रॉनों की संख्या है।
डायोड की वोल्टेज दहलीज निर्धारित करने के लिए, आपको डायोड के ब्रेकडाउन वोल्टेज को जानना होगा।
आप उपरोक्त समीकरण का उपयोग करके यह मान ज्ञात कर सकते हैं।
एक विशिष्ट सिलिकॉन पीएन जंक्शन डायोड का ब्रेकडाउन वोल्टेज 1.5 वोल्ट है।
इसका मतलब यह है कि जब डायोड में वोल्टेज 1.5 वोल्ट है, तो डायोड टूट जाएगा और करंट का संचालन शुरू कर देगा।