जेनर डायोड कैसे काम करता है

जेनर डायोड या जेनर डायोड (सेमीकंडक्टर जेनर डायोड) एक विशेष डायोड है जो pn जंक्शन की रिवर्स बायस स्थितियों के तहत स्थिर ब्रेकडाउन मोड में काम करता है। जब तक यह ब्रेकडाउन नहीं होता है, जेनर डायोड के माध्यम से केवल एक बहुत ही कम धारा प्रवाहित होती है, लीकेज करंट, बंद जेनर डायोड के उच्च प्रतिरोध के कारण होता है।

लेकिन जब कोई खराबी होती है, तो करंट तुरंत बढ़ जाता है क्योंकि जेनर का अंतर प्रतिरोध इस बिंदु पर अंशों से लेकर सैकड़ों ओम तक होता है। इस तरह, जेनर डायोड में वोल्टेज को रिवर्स करंट की अपेक्षाकृत विस्तृत श्रृंखला पर बहुत सटीक रूप से बनाए रखा जाता है।

जेनर डायोड को वैज्ञानिक के सम्मान में जेनर डायोड (अंग्रेजी जेनर डायोड से) कहा जाता है, जिसने पहली बार सुरंग के टूटने की घटना की खोज की, अमेरिकी भौतिक विज्ञानी क्लेरेंस मेल्विन जेनर (1905 - 1993)।

टनलिंग प्रभाव से संबंधित जेनर द्वारा खोजे गए पीएन जंक्शन के विद्युत विखंडन, एक पतली संभावित बाधा के माध्यम से इलेक्ट्रॉन रिसाव की घटना को अब जेनर प्रभाव कहा जाता है, जो आज सेमीकंडक्टर जेनर डायोड में कार्य करता है।

प्रभाव की भौतिक तस्वीर इस प्रकार है।पी-एन जंक्शन के रिवर्स बायस में, ऊर्जा बैंड ओवरलैप करते हैं और इलेक्ट्रॉन पी-क्षेत्र के वैलेंस बैंड से एन-क्षेत्र के चालन बैंड में स्थानांतरित हो सकते हैं, इसका कारण विद्युत क्षेत्र, इससे फ्री चार्ज कैरियर्स की संख्या बढ़ जाती है, और रिवर्स करंट तेजी से बढ़ता है।

इस प्रकार, जेनर डायोड का मुख्य उद्देश्य वोल्टेज को स्थिर करना है। उद्योग 1.8 V से 400 V, उच्च, मध्यम और निम्न शक्ति के स्थिरीकरण वोल्टेज के साथ सेमीकंडक्टर जेनर डायोड का उत्पादन करता है, जो अधिकतम स्वीकार्य रिवर्स करंट में भिन्न होता है।

इसी आधार पर साधारण वोल्टेज स्टेबलाइजर बनाए जाते हैं। आरेखों में, जेनर डायोड को डायोड प्रतीक के समान प्रतीक द्वारा इंगित किया जाता है, केवल अंतर यह है कि जेनर डायोड के कैथोड को «G» अक्षर के रूप में दर्शाया गया है।

एक अव्यक्त एकीकृत संरचना के साथ जेनर डायोड, लगभग 7 वी के स्थिरीकरण वोल्टेज के साथ, सबसे सटीक और स्थिर ठोस-अवस्था वोल्टेज संदर्भ स्रोत हैं: उनके सबसे अच्छे उदाहरण विशिष्ट रूप से सामान्य वेस्टन गैल्वेनिक सेल (पारा कैडमियम संदर्भ गैल्वेनिक सेल) के करीब हैं।

उच्च-वोल्टेज हिमस्खलन डायोड ("टीवीएस-डायोड" और "सप्रेसर्स"), जो व्यापक रूप से सभी प्रकार के उपकरणों के सर्ज प्रोटेक्शन सर्किट में उपयोग किए जाते हैं, एक विशेष प्रकार के जेनर डायोड से संबंधित हैं।

जैसा कि आप देख सकते हैं, जेनर डायोड, पारंपरिक डायोड के विपरीत, I-V विशेषता की रिवर्स शाखा पर काम करता है। एक साधारण डायोड में, यदि उस पर रिवर्स वोल्टेज लगाया जाता है, तो विफलता तीन तरीकों में से एक (या सभी एक साथ) में हो सकती है: सुरंग का टूटना, हिमस्खलन का टूटना, और रिसाव धाराओं से थर्मल हीटिंग के कारण टूटना।

सिलिकॉन जेनर डायोड का थर्मल ब्रेकडाउन महत्वपूर्ण नहीं है क्योंकि उन्हें इस तरह से डिज़ाइन किया गया है कि या तो टनल ब्रेकडाउन, हिमस्खलन ब्रेकडाउन, या दोनों प्रकार के ब्रेकडाउन थर्मल ब्रेकडाउन ट्रेंड से बहुत पहले एक साथ होते हैं। श्रृंखला जेनर डायोड वर्तमान में ज्यादातर सिलिकॉन से बने होते हैं।

5 V से नीचे के वोल्टेज पर ब्रेकडाउन जेनर प्रभाव का प्रकटीकरण है, 5 V से ऊपर का ब्रेकडाउन हिमस्खलन ब्रेकडाउन का प्रकटीकरण है। लगभग 5 वी का मध्यवर्ती ब्रेकडाउन वोल्टेज आमतौर पर इन दो प्रभावों के संयोजन से उत्पन्न होता है। जेनर डायोड के टूटने के समय विद्युत क्षेत्र की ताकत लगभग 30 एमवी / मी है।

जेनर डायोड ब्रेकडाउन मामूली डोप्ड पी-टाइप सेमीकंडक्टर्स और भारी डोप्ड एन-टाइप सेमीकंडक्टर्स में होता है। जैसे-जैसे जंक्शन तापमान बढ़ता है, जेनर डायोड स्ट्रिपिंग कम हो जाती है और हिमस्खलन ब्रेकडाउन योगदान बढ़ जाता है।

जेनर डायोड में निम्नलिखित विशिष्ट विशेषताएं होती हैं। Vz - स्थिरीकरण वोल्टेज। प्रलेखन इस पैरामीटर के लिए दो मान निर्दिष्ट करता है: अधिकतम और न्यूनतम स्थिरीकरण वोल्टेज। Iz न्यूनतम स्थिरीकरण धारा है। Zz जेनर डायोड का प्रतिरोध है। Izk और Zzk - प्रत्यक्ष वर्तमान में वर्तमान और गतिशील प्रतिरोध। Ir और Vr किसी दिए गए तापमान पर अधिकतम लीकेज करंट और वोल्टेज हैं। टीसी तापमान गुणांक है। Izrm - जेनर डायोड का अधिकतम स्थिरीकरण करंट।

जेनर डायोड व्यापक रूप से स्वतंत्र स्थिरीकरण तत्वों के साथ-साथ ट्रांजिस्टर स्टेबलाइजर्स में संदर्भ वोल्टेज (संदर्भ वोल्टेज) के स्रोत के रूप में उपयोग किए जाते हैं।

छोटे संदर्भ वोल्टेज प्राप्त करने के लिए, जेनर डायोड को भी सामान्य डायोड की तरह आगे की दिशा में स्विच किया जाता है, तब एक जेनर डायोड का स्थिरीकरण वोल्टेज 0.7 - 0.8 वोल्ट होगा।

जेनर डायोड की बॉडी द्वारा छोड़ी जाने वाली अधिकतम शक्ति आमतौर पर 0.125 से 1 वाट की सीमा में होती है। यह, एक नियम के रूप में, आवेग शोर के खिलाफ सुरक्षात्मक सर्किट के सामान्य संचालन और कम-शक्ति स्टेबलाइजर्स के निर्माण के लिए पर्याप्त है।