डायोड हे आज इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांमध्ये वापरल्या जाणार्‍या सर्वात सामान्य सेमीकंडक्टर उपकरणांपैकी एक आहे.
ते सर्वात गैरसमजांपैकी एक आहेत.
तथापि, डायोड्सना त्यांच्या ऑपरेशनबद्दल बोलतांना "वन-वे गेट्स" किंवा "स्टिल गेट्स" असे संबोधले जाते.
जेव्हा डायोड बाहेरील व्होल्टेजमधून कापला जातो तेव्हा त्यातील इलेक्ट्रॉन आत अडकतात आणि पुन्हा बाहेर पडू शकत नाहीत.
अशाप्रकारे, सर्किटच्या त्या विशिष्ट भागातून वाहणारा विद्युतप्रवाह विरुद्ध टर्मिनल किंवा परतीच्या मार्गाशिवाय (अशा प्रकारे नाव पुढे करून) बाहेर जाण्याचा कोणताही मार्ग नसताना हा सापळा अडकतो.
तथापि, जेव्हा डायोडचा उल्लेख इलेक्ट्रॉनिक्सच्या संयोगाने केला जातो तेव्हा ते गोंधळात टाकणारे असू शकतात.
याचे कारण असे की बरेच लोक त्यांना रेखीय उपकरणे मानतात—जेव्हा त्यांच्याकडे नॉनलाइनर वर्तन असते जे त्यांना फक्त साध्या चालू/बंद स्विचपेक्षा अधिक बहुमुखी बनवते.
ज्याप्रमाणे एखाद्या वाद्याचे नोट्स वाजवण्यापलीकडे अनेक उपयोग आहेत, त्याचप्रमाणे डायोड केवळ विद्युत प्रवाह चालू आणि बंद करण्यापलीकडे अनेक उद्देश पूर्ण करतो.
चला डायोड कसे कार्य करतात ते पाहू या जेणेकरून ते कसे वापरले जाऊ शकतात आणि त्यांच्याकडे कोणते अद्वितीय गुणधर्म आहेत जे त्यांना इलेक्ट्रॉनिक सर्किटरीचे असे उपयुक्त तुकडे बनवतात हे समजेल.
डायोड म्हणजे काय?
डायोड हे एकेरी विद्युत शंट आहेत.
डायोड हा इलेक्ट्रॉनिक पद्धतीने नियंत्रित होणारा द्वि-मार्ग स्विच आहे जो काही विशिष्ट परिस्थितीत विद्युत प्रवाह एका दिशेने वाहू देतो.
डायोडमधून जेव्हा विद्युत प्रवाह फक्त एकाच दिशेने वाहतो तेव्हा त्याचे दोन अर्धसंवाहक “बोटं” एकमेकांशी जोडलेले असतात.
जेव्हा विद्युत प्रवाह दुसऱ्या मार्गाने वाहत असतो, तेव्हा दोन बोटे एकमेकांपासून विलग होतात आणि विद्युत प्रवाह वाहत नाही.
डायोड दोन सेमीकंडक्टिंग मटेरियलपासून बनवले जातात जे सामान्यतः "सँडविच" फॅशनमध्ये इलेक्ट्रॉनांना दोन्ही दिशांना वाहण्यापासून रोखण्यासाठी व्यवस्थापित केले जातात.
काही विशिष्ट परिस्थितींमध्ये थोडासा विद्युत् प्रवाह त्याची अतिरिक्त उर्जा उष्णतेच्या रूपात नष्ट करू शकतो, ज्यामुळे इलेक्ट्रॉन डायोडमधून एका दिशेने प्रवाहित होऊ शकतात-जरी डायोडमधील व्होल्टेज दुसऱ्या बाजूला लागू केलेल्या व्होल्टेजपेक्षा खूप जास्त असेल.
कारण डायोडचा सक्रिय प्रदेश इलेक्ट्रॉन्सना फक्त एका दिशेने वाहू देतो तर बाहेरील प्रदेश त्यांना परत वाहण्यापासून रोखतो, त्याचे वर्णन एक-मार्गी विद्युत शंट असे केले जाते.
डायोड्समध्ये सकारात्मक आणि नकारात्मक टर्मिनल असतात
डायोडच्या दोन टोकांना अंतर्गत ध्रुवता नाही हे दर्शविण्यासाठी + आणि – असे लेबल लावले जाते.
जेव्हा डायोडच्या टोकांना व्होल्टेज लागू केले जाते, तेव्हा याला शॉर्ट-सर्किट किंवा "नकारात्मक" चाचणी म्हणतात.
डायोड हे सामान्य ध्रुवीकृत इलेक्ट्रिकल वायरिंगप्रमाणे ध्रुवीकरण केलेले नसतात - टोके फक्त चाचणीसाठी वापरली जातात आणि डायोडचा मध्य तटस्थ असतो ("ध्रुवता नाही") आणि सर्किट घटकांशी जोडलेला असतो.
इलेक्ट्रॉनिक्समध्ये, डायोडचे सकारात्मक टर्मिनल सहसा एनोड असते आणि नकारात्मक टर्मिनल कॅथोड असते.
तथापि, अधिवेशन दगडात ठेवलेले नाही.
काही सर्किट्समध्ये, ऋण टर्मिनल कॅथोड आहे आणि सकारात्मक टर्मिनल एनोड आहे.
उदाहरणार्थ, एक मध्ये एलईडी सर्किट, ऋण टर्मिनल कॅथोड आहे, परंतु बॅटरी सर्किटमध्ये, ऋण टर्मिनल एनोड आहे.
डायोडचे अनेक प्रकार आहेत
इलेक्ट्रॉनिक्समध्ये वापरण्यासाठी अनेक प्रकारचे डायोड उपलब्ध आहेत.
बहुतेक डायोड सेमीकंडक्टर प्रकाराचे असतात, परंतु डायोडसारखे कार्य करणारे रेक्टिफायर्स, फोटोडायोड्स आणि ट्रान्झिस्टर देखील असतात.
इच्छित परिणाम मिळविण्यासाठी विशिष्ट सर्किटसाठी योग्य प्रकारचे डायोड निवडणे महत्वाचे आहे.
काही महत्त्वाच्या डायोड प्रकारांमध्ये हे समाविष्ट आहे: – फास्ट रेक्टिफायर्स: हे डायोड खूप लवकर वीज चालवतात, ज्यामुळे उच्च-फ्रिक्वेंसी ऍप्लिकेशन्ससाठी परवानगी मिळते.
– स्टँडर्ड रेक्टिफायर्स: हे डायोड कमी-फ्रिक्वेंसी ऍप्लिकेशन्ससाठी परवानगी देऊन अधिक हळू वीज चालवतात.
– Schottky Barrier Rectifiers: या डायोड्समध्ये अंगभूत Schottky diode असते जे त्यांना मागे जाण्यापासून प्रतिबंधित करते.
- फोटोडायोड्स: ही उपकरणे प्रकाशाचे विजेमध्ये रूपांतर करतात, ज्यामुळे ते सेन्सिंग ऍप्लिकेशन्समध्ये उपयोगी पडतात.
डायोड्समध्ये भिन्न व्होल्टेज थ्रेशोल्ड, वैशिष्ट्ये आणि ब्रेकडाउन व्होल्टेज असतात
जरी डायोड एक-मार्गी विद्युत शंट्स राहतात, तरीही त्यांच्याकडे विशेषत: खूप उच्च ब्रेकडाउन व्होल्टेज (1 मेगाव्होल्टपेक्षा जास्त) आणि ब्रेकडाउन व्होल्टेज थ्रेशोल्ड (ब्रेकडाउन सुरू करण्यासाठी कमी व्होल्टेज आवश्यक) असतात जे त्यांना विशिष्ट प्रकारच्या अनुप्रयोगांसाठी योग्य बनवतात.
हे थ्रेशोल्ड पॅरामीटर्स वापरल्या जाणार्‍या डायोडच्या प्रकारावर अवलंबून असतात आणि विविध प्रकारचे डायोड तयार करण्यासाठी ते बदलले जाऊ शकतात.
उदाहरण म्हणून, वेगवान रेक्टिफायर डायोडमध्ये सुमारे 0.3 व्होल्टचा ब्रेकडाउन व्होल्टेज थ्रेशोल्ड असतो.
याचा अर्थ असा की डायोडवरील व्होल्टेज 0.3 व्होल्टपेक्षा कमी असल्यास, डायोड चालणार नाही आणि सर्किट त्याच्या मूळ स्थितीत राहील.
जर सर्किटने अधिक विद्युतप्रवाह काढण्याचा प्रयत्न केला आणि संपूर्ण सर्किटमध्ये व्होल्टेज वाढवले, तर डायोडचा ब्रेकडाउन व्होल्टेज थ्रेशोल्ड पूर्ण होतो आणि डायोड उलट दिशेने विद्युत प्रवाह चालवू लागतो.
डायोड्स रेखीय किंवा नॉनलाइनर ऍप्लिकेशन्समध्ये वापरले जाऊ शकतात
डायोड्सचे एक वैशिष्ट्य म्हणजे ते रेखीय किंवा नॉनलाइनर ऍप्लिकेशन्समध्ये वापरले जाऊ शकतात.
रेखीय अनुप्रयोगांमध्ये वापरल्यास, डायोडचा वापर स्विच म्हणून केला जातो.
दुसऱ्या शब्दांत, सर्किटवर लागू केलेल्या व्होल्टेजवर अवलंबून ते एका दिशेने विद्युत प्रवाह चालवते.
जेव्हा सर्किटमध्ये व्होल्टेज लागू केले जाते तेव्हा डायोडमधून इलेक्ट्रॉन वाहू लागतात आणि सर्किट चालते.
डायोडचा विचार "वन-वे स्विच" म्हणून केला जाऊ शकतो.
जेव्हा सर्किट चालू होते, तेव्हा डायोड विद्युत प्रवाह चालवतो, सर्किट चालू करतो.
जेव्हा संपूर्ण सर्किटमध्ये व्होल्टेज लागू होत नाही, तेव्हा डायोड चालत नाही आणि सर्किट बंद होते.
नॉनलाइनर ऍप्लिकेशन्समध्ये, डायोडचा उपयोग सिग्नलचा मोठेपणा किंवा ताकद वाढवण्यासाठी किंवा वाढवण्यासाठी केला जातो.
उदाहरणार्थ, एखादी गोष्ट नियंत्रित करण्यासाठी सर्किट कमी-फ्रिक्वेंसी सिग्नल वापरत असल्यास (मोटार चालू किंवा बंद करणे), सर्किट स्वतः सिग्नलद्वारे बंद केले जाऊ शकते.
परंतु जर सिग्नल पुरेसा जास्त असेल (जसे टेलिफोन डायल टोन किंवा रेडिओ स्टेशनवरील संगीत), डायोडचा वापर सर्किट पॉवर वाढवण्यासाठी आणि चालू करण्यासाठी केला जाऊ शकतो, ज्यामुळे ते उच्च-फ्रिक्वेंसी सिग्नलद्वारे नियंत्रित केले जाऊ शकते.
उच्च व्होल्टेज डायोड कसे कार्य करतात?
जेव्हा ए वर उच्च व्होल्टेज लागू केले जाते डायोड, ते आचरण सुरू होते.
तथापि, व्होल्टेज खूप जास्त असल्यामुळे, डायोडमध्ये अडकलेले इलेक्ट्रॉन त्यांच्या बंदिवासातून मुक्त होण्यासाठी त्यांची ऊर्जा पुरेशा प्रमाणात सोडू शकत नाहीत.
परिणामी, डायोड थोडासा चालवतो, परंतु सर्किटला शक्ती देण्यासाठी पुरेसे नाही.
जेव्हा सर्किटमध्ये लागू व्होल्टेज नियंत्रित करणाऱ्या ट्रान्झिस्टरच्या जोडीच्या गेट्सवर कमी व्होल्टेज लागू केले जाते (ज्याला शिडी सर्किट म्हणतात), तेव्हा सिग्नलला अनियंत्रित मार्गाने जाण्याची परवानगी दिली जाते.
तथापि, जेव्हा शिडीच्या सर्किटमध्ये खूप कमी व्होल्टेज असते आणि डायोड पुरेसे विद्युत प्रवाह चालवत नाहीत, तेव्हा सिग्नलला परवानगी दिली जात नाही आणि सर्किट बंद होते.
हे साध्या सर्किट्सला उर्जा देण्यासाठी वापरले जाऊ शकते आणि सॉर्टर्स, संगणक आणि टाइमरसाठी उपयुक्त असू शकते.
डायोडसाठी व्होल्टेज थ्रेशोल्डची गणना कशी करावी
समजा तुम्ही डायोडला 12-व्होल्ट पॉवर सोर्सशी कनेक्ट केले आहे आणि ते कमी व्होल्टेजवर चालेल (वीज पुरवेल) की नाही हे जाणून घ्यायचे आहे.
सेमीकंडक्टर यंत्राच्या ब्रेकडाउन व्होल्टेज (VOM) ची गणना करण्याचे समीकरण खालीलप्रमाणे आहे: या समीकरणात, “VOH” हे यंत्र खंडित झाल्यावर संपूर्ण व्होल्टेज आहे, “VOHSC” हा डायोडचा थ्रेशोल्ड व्होल्टेज आहे जेव्हा ते चालते, "I" हा डायोडमधून प्रवाह आहे, "E" हा डायोडवरील विद्युत क्षेत्राचा व्होल्टेज आहे आणि "n" ही डायोडमधील इलेक्ट्रॉनची संख्या आहे.
डायोडचा व्होल्टेज थ्रेशोल्ड निर्धारित करण्यासाठी, तुम्हाला डायोडचे ब्रेकडाउन व्होल्टेज माहित असणे आवश्यक आहे.
वरील समीकरण वापरून तुम्ही हे मूल्य शोधू शकता.
ठराविक सिलिकॉन pn जंक्शन डायोडचे ब्रेकडाउन व्होल्टेज 1.5 व्होल्ट आहे.
याचा अर्थ असा की जेव्हा डायोडमध्ये व्होल्टेज 1.5 व्होल्ट असेल तेव्हा डायोड खंडित होईल आणि विद्युत प्रवाह चालवू लागेल.