डायोड के संचालन का उपकरण और सिद्धांत

डायोड सबसे सरल अर्धचालक उपकरण है जो आज किसी भी इलेक्ट्रॉनिक उपकरण के मुद्रित सर्किट बोर्ड पर पाया जा सकता है। आंतरिक संरचना और तकनीकी विशेषताओं के आधार पर, डायोड को कई प्रकारों में वर्गीकृत किया जाता है: यूनिवर्सल, रेक्टिफायर, पल्स, जेनर डायोड, टनल डायोड और वैरिकैप। इनका उपयोग रेक्टिफिकेशन, वोल्टेज लिमिटिंग, डिटेक्शन, मॉड्यूलेशन आदि के लिए किया जाता है। - डिवाइस के उद्देश्य के आधार पर जिसमें उनका उपयोग किया जाता है।

डायोड का आधार है पी-एन-जंक्शनअर्धचालक पदार्थों द्वारा दो अलग-अलग प्रकार की चालकता के साथ गठित। डायोड क्रिस्टल से दो तार जुड़े होते हैं जिन्हें कैथोड (नेगेटिव इलेक्ट्रोड) और एनोड (पॉजिटिव इलेक्ट्रोड) कहा जाता है। एनोड की तरफ एक पी-टाइप सेमीकंडक्टर क्षेत्र और कैथोड की तरफ एक एन-टाइप सेमीकंडक्टर क्षेत्र होता है। यह डायोड डिवाइस इसे एक अनूठी संपत्ति देता है - एनोड से कैथोड तक केवल एक (आगे) दिशा में प्रवाह होता है। इसके विपरीत, सामान्य रूप से काम करने वाला डायोड करंट का संचालन नहीं करता है।

एनोड क्षेत्र (पी-प्रकार) में मुख्य आवेश वाहक धनावेशित छिद्र होते हैं, और कैथोड क्षेत्र (एन-प्रकार) में नकारात्मक आवेशित इलेक्ट्रॉन होते हैं। डायोड लीड संपर्क धातु की सतहें होती हैं जिनसे तारों को सोल्डर किया जाता है।

जब डायोड आगे की दिशा में धारा का संचालन करता है, तो इसका मतलब है कि यह खुली अवस्था में है। यदि धारा p-n-जंक्शन से नहीं गुजरती है, तो डायोड बंद हो जाता है। इस प्रकार, डायोड दो स्थिर अवस्थाओं में से एक में हो सकता है: खुला या बंद।

डीसी वोल्टेज स्रोत सर्किट में डायोड को जोड़कर, एनोड को पॉजिटिव टर्मिनल और कैथोड को नेगेटिव टर्मिनल से जोड़कर, हम पीएन-जंक्शन के फॉरवर्ड बायस को प्राप्त करते हैं। और अगर स्रोत वोल्टेज पर्याप्त हो जाता है (सिलिकॉन डायोड के लिए 0.7 वोल्ट पर्याप्त है), तो डायोड खुल जाएगा और वर्तमान का संचालन करना शुरू कर देगा। इस धारा का परिमाण लागू वोल्टेज के परिमाण और डायोड के आंतरिक प्रतिरोध पर निर्भर करेगा।

डायोड प्रवाहकीय अवस्था में क्यों गया? क्योंकि डायोड के सही स्विचिंग के साथ, एन-क्षेत्र से इलेक्ट्रॉन, स्रोत के ईएमएफ की कार्रवाई के तहत, अपने सकारात्मक इलेक्ट्रोड पर, पी-क्षेत्र से छिद्रों में चले गए, जो अब नकारात्मक इलेक्ट्रोड में चले जाते हैं। स्रोत का, इलेक्ट्रॉनों के लिए।

क्षेत्रों की सीमा पर (पी-एन-जंक्शन पर ही) इस समय इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों का पुनर्संयोजन होता है, उनका पारस्परिक अवशोषण होता है। और स्रोत को पी-एन जंक्शन क्षेत्र में लगातार नए इलेक्ट्रॉनों और छेदों की आपूर्ति करने के लिए मजबूर किया जाता है, जिससे उनकी एकाग्रता बढ़ जाती है।

लेकिन क्या होगा अगर डायोड उलटा हो, कैथोड के साथ स्रोत के सकारात्मक टर्मिनल और एनोड से नकारात्मक टर्मिनल तक? जंक्शन से - टर्मिनलों की ओर - अलग-अलग दिशाओं में छेद और इलेक्ट्रॉन बिखरते हैं, और आवेश वाहकों से रहित एक क्षेत्र - एक संभावित अवरोध - जंक्शन के पास दिखाई देता है। अधिकांश आवेश वाहकों (इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों) के कारण होने वाला करंट बस घटित नहीं होगा।

लेकिन डायोड क्रिस्टल सही नहीं है; प्रमुख आवेश वाहकों के अलावा, इसमें छोटे आवेश वाहक भी होते हैं जो माइक्रोएम्पीयर में मापे गए एक बहुत ही नगण्य डायोड रिवर्स करंट का निर्माण करेंगे। लेकिन इस अवस्था में डायोड बंद रहता है क्योंकि इसका p-n जंक्शन पश्चदिशिक बायस्ड होता है।

जिस वोल्टेज पर डायोड बंद अवस्था से खुली अवस्था में स्विच करता है उसे डायोड फॉरवर्ड वोल्टेज कहा जाता है (देखें - डायोड के बुनियादी पैरामीटर), जो अनिवार्य रूप से p-n जंक्शन पर वोल्टेज ड्रॉप है। डायोड का फॉरवर्ड करंट का प्रतिरोध स्थिर नहीं है, यह डायोड के माध्यम से करंट के परिमाण पर निर्भर करता है और कई ओम के क्रम का होता है। रिवर्स पोलरिटी वोल्टेज जिस पर डायोड बंद हो जाता है उसे डायोड रिवर्स वोल्टेज कहा जाता है। इस अवस्था में डायोड का उल्टा प्रतिरोध हजारों ओम में मापा जाता है।

जाहिर है, एक डायोड एक खुले राज्य से एक बंद राज्य में स्विच कर सकता है और इसके विपरीत जब उस पर लागू वोल्टेज की ध्रुवीयता बदल जाती है। रेक्टिफायर का संचालन डायोड के इसी गुण पर आधारित होता है। तो एक साइनसोइडल एसी सर्किट में, डायोड केवल धनात्मक अर्ध-तरंग के दौरान धारा का संचालन करेगा और ऋणात्मक अर्ध-तरंग के दौरान अवरुद्ध हो जाएगा।

इस विषय पर भी देखें:पल्स डायोड और रेक्टिफायर में क्या अंतर है