నేడు ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలలో ఉపయోగించే అత్యంత సాధారణ సెమీకండక్టర్ పరికరాలలో డయోడ్లు ఒకటి.
వారు కూడా చాలా తప్పుగా అర్థం చేసుకున్న వాటిలో ఒకటి.
అన్నింటికంటే, డయోడ్లు వారి ఆపరేషన్ గురించి మాట్లాడేటప్పుడు తరచుగా "వన్-వే గేట్స్" లేదా "స్టీల్ గేట్స్" గా సూచిస్తారు.
బయటి వోల్టేజ్ నుండి డయోడ్ కత్తిరించబడినప్పుడు, దానిలోని ఎలక్ట్రాన్లు లోపల చిక్కుకుపోతాయి మరియు మళ్లీ తప్పించుకోలేవు.
అలాగే, ఇది ఎదురుగా ఉన్న టెర్మినల్ లేదా రిటర్న్ పాత్ ద్వారా తప్ప (అందువలన పేరును దాటవేయడం ద్వారా పేరు) మినహా లోపల సర్క్యూట్ యొక్క నిర్దిష్ట భాగం గుండా ప్రవహించే కరెంట్‌ను ట్రాప్ చేస్తుంది.
అయితే, డయోడ్‌లను ఎలక్ట్రానిక్స్‌తో కలిపి ప్రస్తావించినప్పుడు అవి గందరగోళంగా ఉంటాయి.
ఎందుకంటే చాలా మంది వ్యక్తులు వాటిని లీనియర్ పరికరాలుగా భావిస్తారు-వాస్తవానికి వారు నాన్ లీనియర్ ప్రవర్తనను కలిగి ఉంటారు, ఇది వాటిని సాధారణ ఆన్/ఆఫ్ స్విచ్ కంటే చాలా బహుముఖంగా చేస్తుంది.
ఒక సంగీత వాయిద్యం నోట్స్ ప్లే చేయడం కంటే బహుళ ప్రయోజనాలను ఎలా కలిగి ఉందో, డయోడ్ విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని ఆన్ మరియు ఆఫ్ చేయడం కంటే అనేక ప్రయోజనాలను అందిస్తుంది.
డయోడ్లు ఎలా పని చేస్తాయో చూద్దాం, తద్వారా మీరు వాటిని ఎలా ఉపయోగించవచ్చో అర్థం చేసుకోవచ్చు మరియు ఎలక్ట్రానిక్ సర్క్యూట్రీలో ఉపయోగకరమైన భాగాలను తయారు చేసే ప్రత్యేక లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి.
డయోడ్ అంటే ఏమిటి?
డయోడ్లు వన్-వే ఎలక్ట్రికల్ షంట్‌లు.
డయోడ్ అనేది ఎలక్ట్రానిక్ నియంత్రిత రెండు-మార్గం స్విచ్, ఇది నిర్దిష్ట పరిస్థితులలో మాత్రమే కరెంట్ ఒక దిశలో ప్రవహించేలా చేస్తుంది.
డయోడ్ ద్వారా కరెంట్ ఒక దిశలో మాత్రమే ప్రవహించినప్పుడు, దాని రెండు సెమీకండక్టర్ "వేళ్లు" ఒకదానితో ఒకటి అనుసంధానించబడి ఉంటాయి.
కరెంట్ వేరే విధంగా ప్రవహిస్తున్నప్పుడు, రెండు వేళ్లు ఒకదానికొకటి వేరుచేయబడతాయి మరియు కరెంట్ ప్రవహించదు.
డయోడ్లు రెండు సెమీకండక్టింగ్ పదార్థాల నుండి తయారవుతాయి, ఇవి సాధారణంగా ఎలక్ట్రాన్లు రెండు దిశలలో ప్రవహించకుండా నిరోధించడానికి "శాండ్‌విచ్" పద్ధతిలో అమర్చబడి ఉంటాయి.
కొన్ని పరిస్థితులలో తక్కువ మొత్తంలో కరెంట్ దాని అదనపు శక్తిని వేడిగా వెదజల్లుతుంది, ఎలక్ట్రాన్లు డయోడ్ ద్వారా ఒక దిశలో ప్రవహించేలా చేస్తుంది-డయోడ్ అంతటా వోల్టేజ్ మరొక వైపుకు వర్తించే వోల్టేజ్ కంటే చాలా ఎక్కువగా ఉన్నప్పటికీ.
డయోడ్ యొక్క క్రియాశీల ప్రాంతం ఎలక్ట్రాన్‌లను ఒక దిశలో మాత్రమే ప్రవహించేలా చేస్తుంది, అయితే బయటి ప్రాంతం వాటిని తిరిగి ప్రవహించకుండా అడ్డుకుంటుంది, ఇది వన్-వే ఎలక్ట్రికల్ షంట్‌గా వర్ణించబడింది.
డయోడ్లు సానుకూల మరియు ప్రతికూల టెర్మినల్స్ కలిగి ఉంటాయి
డయోడ్ యొక్క రెండు చివరలు దానికి అంతర్గత ధ్రువణత లేదని సూచించడానికి + మరియు –తో లేబుల్ చేయబడ్డాయి.
డయోడ్ చివరలకు వోల్టేజ్ వర్తించినప్పుడు, దీనిని షార్ట్-సర్క్యూట్ లేదా "నెగటివ్" టెస్టింగ్ అంటారు.
డయోడ్లు సాధారణ పోలరైజ్డ్ ఎలక్ట్రికల్ వైరింగ్ లాగా పోలరైజ్ చేయబడవు-చివరలు పరీక్ష కోసం మాత్రమే ఉపయోగించబడతాయి మరియు డయోడ్ మధ్యలో తటస్థంగా ఉంటుంది ("నో పోలారిటీ") మరియు సర్క్యూట్ మూలకాలకు అనుసంధానించబడి ఉంటుంది.
ఎలక్ట్రానిక్స్‌లో, డయోడ్ యొక్క సానుకూల టెర్మినల్ సాధారణంగా యానోడ్ మరియు ప్రతికూల టెర్మినల్ కాథోడ్.
అయితే, సమావేశం రాతితో సెట్ చేయబడలేదు.
కొన్ని సర్క్యూట్లలో, ప్రతికూల టెర్మినల్ కాథోడ్ మరియు సానుకూల టెర్మినల్ యానోడ్.
ఉదాహరణకు, ఒక లో LED సర్క్యూట్, ప్రతికూల టెర్మినల్ కాథోడ్, కానీ బ్యాటరీ సర్క్యూట్లో, ప్రతికూల టెర్మినల్ యానోడ్.
అనేక రకాల డయోడ్లు ఉన్నాయి
ఎలక్ట్రానిక్స్‌లో ఉపయోగించడానికి అనేక రకాల డయోడ్లు అందుబాటులో ఉన్నాయి.
చాలా డయోడ్లు సెమీకండక్టర్ రకానికి చెందినవి, అయితే డయోడ్‌ల వలె పనిచేసే రెక్టిఫైయర్‌లు, ఫోటోడియోడ్‌లు మరియు ట్రాన్సిస్టర్‌లు కూడా ఉన్నాయి.
ఒక నిర్దిష్ట సర్క్యూట్ కోసం డయోడ్ యొక్క సరైన రకాన్ని ఎంచుకోవడం ఆశించిన ఫలితాలను పొందడానికి ముఖ్యం.
కొన్ని ముఖ్యమైన డయోడ్ రకాలు: – ఫాస్ట్ రెక్టిఫైయర్‌లు: ఈ డయోడ్లు అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ అప్లికేషన్‌లను అనుమతించడం ద్వారా విద్యుత్‌ను చాలా త్వరగా నిర్వహిస్తాయి.
– స్టాండర్డ్ రెక్టిఫైయర్‌లు: ఈ డయోడ్లు తక్కువ-ఫ్రీక్వెన్సీ అప్లికేషన్‌లను అనుమతిస్తూ విద్యుత్‌ను మరింత నెమ్మదిగా నిర్వహిస్తాయి.
– షాట్కీ బారియర్ రెక్టిఫైయర్‌లు: ఈ డయోడ్లు అంతర్నిర్మిత షాట్కీ డయోడ్‌ను కలిగి ఉంటాయి, అవి వెనుకకు నిర్వహించకుండా నిరోధిస్తాయి.
– ఫోటోడియోడ్‌లు: ఈ పరికరాలు కాంతిని విద్యుత్‌గా మారుస్తాయి, అప్లికేషన్‌లను సెన్సింగ్ చేయడంలో ఉపయోగపడేలా చేస్తాయి.
డయోడ్లు వేర్వేరు వోల్టేజ్ థ్రెషోల్డ్‌లు, లక్షణాలు మరియు బ్రేక్డౌన్ వోల్టేజ్‌లను కలిగి ఉంటాయి
డయోడ్లు వన్-వే ఎలక్ట్రికల్ షంట్‌లుగా ఉన్నప్పటికీ, అవి సాధారణంగా చాలా ఎక్కువ బ్రేక్డౌన్ వోల్టేజ్ (1 మెగావోల్ట్ కంటే ఎక్కువ) మరియు బ్రేక్డౌన్ వోల్టేజ్ థ్రెషోల్డ్ (బ్రేక్డౌన్ ప్రారంభించడానికి అవసరమైన తగ్గిన వోల్టేజ్)ని కలిగి ఉంటాయి, ఇవి కొన్ని రకాల అప్లికేషన్‌లకు అనుకూలంగా ఉంటాయి.
ఈ థ్రెషోల్డ్ పారామితులు ఉపయోగించబడుతున్న డయోడ్ రకంపై ఆధారపడి ఉంటాయి మరియు వివిధ రకాల డయోడ్‌లను రూపొందించడానికి మార్చవచ్చు.
ఉదాహరణగా, ఫాస్ట్ రెక్టిఫైయర్ డయోడ్ దాదాపు 0.3 వోల్ట్ల బ్రేక్డౌన్ వోల్టేజ్ థ్రెషోల్డ్ను కలిగి ఉంటుంది.
దీని అర్థం డయోడ్ అంతటా వోల్టేజ్ 0.3 వోల్ట్ల కంటే తక్కువగా ఉంటే, డయోడ్ నిర్వహించదు మరియు సర్క్యూట్ దాని అసలు స్థితిలోనే ఉంటుంది.
సర్క్యూట్ మరింత కరెంట్‌ను గీయడానికి ప్రయత్నిస్తే మరియు సర్క్యూట్ అంతటా వోల్టేజ్ పెరిగినట్లయితే, డయోడ్ యొక్క బ్రేక్డౌన్ వోల్టేజ్ థ్రెషోల్డ్ చేరుకుంటుంది మరియు డయోడ్ వ్యతిరేక దిశలో కరెంట్‌ను నిర్వహించడం ప్రారంభిస్తుంది.
డయోడ్‌లను లీనియర్ లేదా నాన్ లీనియర్ అప్లికేషన్లలో ఉపయోగించవచ్చు
డయోడ్‌ల యొక్క ఒక ప్రత్యేక లక్షణం ఏమిటంటే వాటిని లీనియర్ లేదా నాన్ లీనియర్ అప్లికేషన్లలో ఉపయోగించవచ్చు.
లీనియర్ అప్లికేషన్లలో ఉపయోగించినప్పుడు, డయోడ్ స్విచ్‌గా ఉపయోగించబడుతుంది.
మరో మాటలో చెప్పాలంటే, ఇది సర్క్యూట్కు వర్తించే వోల్టేజ్‌పై ఆధారపడి ఒక దిశలో కరెంట్‌ను నిర్వహిస్తుంది.
ఒక సర్క్యూట్లో వోల్టేజ్ వర్తించినప్పుడు, ఎలక్ట్రాన్లు డయోడ్ ద్వారా ప్రవహించడం ప్రారంభిస్తాయి మరియు సర్క్యూట్ శక్తివంతం అవుతుంది.
డయోడ్‌ను "వన్-వే స్విచ్"గా భావించవచ్చు.
సర్క్యూట్ శక్తితో ఉన్నప్పుడు, డయోడ్ కరెంట్‌ను నిర్వహిస్తుంది, సర్క్యూట్‌ను ఆన్ చేస్తుంది.
సర్క్యూట్ అంతటా వోల్టేజ్ వర్తించనప్పుడు, డయోడ్ నిర్వహించదు మరియు సర్క్యూట్ ఆఫ్ చేయబడుతుంది.
నాన్ లీనియర్ అప్లికేషన్లలో, డయోడ్ సిగ్నల్ యొక్క వ్యాప్తి లేదా బలాన్ని విస్తరించడానికి లేదా పెంచడానికి ఉపయోగించబడుతుంది.
ఉదాహరణకు, సర్క్యూట్ ఏదైనా నియంత్రించడానికి తక్కువ-ఫ్రీక్వెన్సీ సిగ్నల్‌ని ఉపయోగిస్తే (మోటార్‌ను ఆన్ లేదా ఆఫ్ చేయడం వంటివి), సర్క్యూట్ సిగ్నల్ ద్వారా పవర్ ఆఫ్ చేయబడవచ్చు.
సిగ్నల్ తగినంత ఎక్కువగా ఉంటే (టెలిఫోన్ డయల్ టోన్ లేదా రేడియో స్టేషన్ నుండి సంగీతం వంటివి), డయోడ్ సర్క్యూట్ పవర్‌ను విస్తరించడానికి మరియు ఆన్ చేయడానికి ఉపయోగించబడుతుంది, ఇది అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ సిగ్నల్ ద్వారా నియంత్రించబడుతుంది.
హై వోల్టేజ్ డయోడ్లు ఎలా పని చేస్తాయి?
అధిక వోల్టేజ్ ఒక అంతటా వర్తించినప్పుడు డయోడ్, ఇది నిర్వహించడం ప్రారంభమవుతుంది.
అయినప్పటికీ, వోల్టేజ్ చాలా ఎక్కువగా ఉన్నందున, డయోడ్‌లో చిక్కుకున్న ఎలక్ట్రాన్లు తమ నిర్బంధం నుండి విముక్తి పొందేందుకు తగినంత పరిమాణంలో తమ శక్తిని విడుదల చేయలేవు.
ఫలితంగా, డయోడ్ కొద్దిగా నిర్వహిస్తుంది, కానీ సర్క్యూట్కు శక్తినివ్వడానికి సరిపోదు.
సర్క్యూట్ (నిచ్చెన సర్క్యూట్ అని పిలుస్తారు) అంతటా వర్తించే వోల్టేజ్‌ను నియంత్రించే ఒక జత ట్రాన్సిస్టర్‌ల గేట్‌లకు తక్కువ వోల్టేజ్ వర్తించినప్పుడు, సిగ్నల్ క్రమబద్ధీకరించబడకుండా అనుమతించబడుతుంది.
అయినప్పటికీ, నిచ్చెన సర్క్యూట్లో చాలా తక్కువ వోల్టేజ్ ఉన్నప్పుడు మరియు డయోడ్లు తగినంత కరెంట్‌ను నిర్వహించనప్పుడు, సిగ్నల్ అనుమతించబడదు మరియు సర్క్యూట్ ఆఫ్ చేయబడుతుంది.
ఇది సాధారణ సర్క్యూట్‌లకు శక్తినివ్వడానికి ఉపయోగించబడుతుంది మరియు సార్టర్‌లు, కంప్యూటర్‌లు మరియు టైమర్‌లకు ఉపయోగపడుతుంది.
డయోడ్ కోసం వోల్టేజ్ థ్రెషోల్డ్ను ఎలా లెక్కించాలి
మీరు డయోడ్‌ను 12-వోల్ట్ పవర్ సోర్స్‌కి కనెక్ట్ చేసి, అది తక్కువ వోల్టేజ్‌లో నిర్వహిస్తుందో లేదో తెలుసుకోవాలని అనుకుందాం.
సెమీకండక్టర్ పరికరం యొక్క బ్రేక్డౌన్ వోల్టేజ్ (VOM)ని లెక్కించడానికి సమీకరణం క్రింది విధంగా ఉంటుంది: ఈ సమీకరణంలో, “VOH” అనేది పరికరం విచ్ఛిన్నమైనప్పుడు దాని అంతటా వోల్టేజ్, “VOHSC” అనేది డయోడ్ యొక్క థ్రెషోల్డ్ వోల్టేజ్, "I" అనేది డయోడ్ ద్వారా వచ్చే కరెంట్, "E" అనేది డయోడ్ అంతటా విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క వోల్టేజ్ మరియు "n" అనేది డయోడ్‌లోని ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్య.
డయోడ్ యొక్క వోల్టేజ్ థ్రెషోల్డ్ను నిర్ణయించడానికి, మీరు డయోడ్ యొక్క బ్రేక్డౌన్ వోల్టేజ్ని తెలుసుకోవాలి.
పై సమీకరణాన్ని ఉపయోగించి మీరు ఈ విలువను కనుగొనవచ్చు.
సాధారణ సిలికాన్ pn జంక్షన్ డయోడ్ యొక్క బ్రేక్డౌన్ వోల్టేజ్ 1.5 వోల్ట్లు.
దీని అర్థం డయోడ్ అంతటా వోల్టేజ్ 1.5 వోల్ట్లు అయినప్పుడు, డయోడ్ విచ్ఛిన్నమై కరెంట్‌ను నిర్వహించడం ప్రారంభిస్తుంది.