डायोडच्या ऑपरेशनचे डिव्हाइस आणि तत्त्व

डायोड हे सर्वात सोपे अर्धसंवाहक उपकरण आहे जे आज कोणत्याही इलेक्ट्रॉनिक उपकरणाच्या मुद्रित सर्किट बोर्डवर आढळू शकते. अंतर्गत रचना आणि तांत्रिक वैशिष्ट्यांवर अवलंबून, डायोड्सचे अनेक प्रकारांमध्ये वर्गीकरण केले जाते: सार्वत्रिक, रेक्टिफायर, पल्स, जेनर डायोड, टनेल डायोड आणि व्हेरीकॅप्स. ते सुधारणे, व्होल्टेज मर्यादित करणे, शोधणे, मॉड्यूलेशन इत्यादीसाठी वापरले जातात. — ते ज्या उपकरणात वापरले जातात त्या उपकरणाच्या उद्देशावर अवलंबून.

डायोडचा आधार आहे p-n-जंक्शनदोन भिन्न प्रकारच्या चालकतेसह अर्धसंवाहक सामग्रीद्वारे तयार केले जाते. कॅथोड (नकारात्मक इलेक्ट्रोड) आणि एनोड (पॉझिटिव्ह इलेक्ट्रोड) नावाच्या डायोड क्रिस्टलला दोन तारा जोडल्या जातात. एनोडच्या बाजूला p-प्रकारचा अर्धसंवाहक प्रदेश आणि कॅथोड बाजूला n-प्रकारचा अर्धसंवाहक प्रदेश आहे. हे डायोड उपकरण त्याला एक अद्वितीय गुणधर्म देते - विद्युत प्रवाह फक्त एका (पुढे) दिशेने, एनोडपासून कॅथोडपर्यंत वाहतो. याउलट, सामान्यपणे कार्यरत डायोड विद्युत प्रवाह चालवत नाही.

एनोड प्रदेशात (पी-प्रकार) मुख्य चार्ज वाहक सकारात्मक चार्ज केलेले छिद्र असतात आणि कॅथोड प्रदेशात (एन-प्रकार) नकारात्मक चार्ज केलेले इलेक्ट्रॉन असतात. डायोड लीड्स हे संपर्क धातूचे पृष्ठभाग आहेत ज्यावर तारा सोल्डर केल्या जातात.

जेव्हा डायोड फॉरवर्ड दिशेने विद्युत प्रवाह चालवतो, तेव्हा याचा अर्थ असा होतो की तो खुल्या स्थितीत आहे. जर पी-एन-जंक्शनमधून विद्युत् प्रवाह जात नसेल, तर डायोड बंद होतो. अशा प्रकारे, डायोड दोन स्थिर स्थितींपैकी एक असू शकतो: उघडा किंवा बंद.

डीसी व्होल्टेज सोर्स सर्किटमधील डायोड, एनोडला पॉझिटिव्ह टर्मिनल आणि कॅथोडला नकारात्मक टर्मिनलशी जोडून, ​​आम्ही पीएन-जंक्शनचा फॉरवर्ड बायस मिळवतो. आणि जर स्त्रोत व्होल्टेज पुरेसे असल्याचे दिसून आले (सिलिकॉन डायोडसाठी 0.7 व्होल्ट पुरेसे आहे), तर डायोड उघडेल आणि विद्युत प्रवाह सुरू करेल. या विद्युत् प्रवाहाचे परिमाण लागू केलेल्या व्होल्टेजच्या विशालतेवर आणि डायोडच्या अंतर्गत प्रतिकारांवर अवलंबून असेल.

डायोड कंडक्टिंग स्टेटमध्ये का गेला? कारण डायोडच्या योग्य स्विचिंगसह, n-क्षेत्रातील इलेक्ट्रॉन, स्त्रोताच्या EMF च्या कृती अंतर्गत, त्याच्या सकारात्मक इलेक्ट्रोडकडे, p-क्षेत्रातील छिद्रांकडे, जे आता नकारात्मक इलेक्ट्रोडकडे जातात. स्त्रोताचा, इलेक्ट्रॉनला.

प्रदेशांच्या सीमेवर (पी-एन-जंक्शनवरच) यावेळी इलेक्ट्रॉन आणि छिद्रांचे पुनर्संयोजन आहे, त्यांचे परस्पर शोषण. आणि स्त्रोताला p-n जंक्शन क्षेत्रामध्ये सतत नवीन इलेक्ट्रॉन आणि छिद्रे पुरवण्याची सक्ती केली जाते, ज्यामुळे त्यांची एकाग्रता वाढते.

पण जर डायोड उलट असेल तर, कॅथोड ते स्त्रोताच्या पॉझिटिव्ह टर्मिनलकडे आणि एनोडला नकारात्मक टर्मिनलकडे? जंक्शनपासून टर्मिनल्सच्या दिशेने-भिन्न दिशांना छिद्रे आणि इलेक्ट्रॉन्स विखुरतात आणि जंक्शनजवळ चार्ज वाहक-संभाव्य अडथळा-विरहित असलेला प्रदेश दिसून येतो. बहुतेक चार्ज वाहक (इलेक्ट्रॉन आणि छिद्रे) मुळे होणारा विद्युतप्रवाह फक्त उद्भवणार नाही.

पण डायोड क्रिस्टल परिपूर्ण नाही; मुख्य चार्ज वाहकांच्या व्यतिरिक्त, त्यात किरकोळ चार्ज वाहक देखील आहेत जे मायक्रोएम्पियरमध्ये मोजलेले एक अतिशय नगण्य डायोड रिव्हर्स करंट तयार करतील. परंतु या अवस्थेतील डायोड बंद आहे कारण त्याचे p-n जंक्शन उलट पक्षपाती आहे.

डायोड ज्या व्होल्टेजवर बंद अवस्थेतून खुल्या अवस्थेत स्विच करतो त्याला डायोड फॉरवर्ड व्होल्टेज म्हणतात (पहा — डायोडचे मूलभूत पॅरामीटर्स), जे मूलत: p-n जंक्शन ओलांडून व्होल्टेज ड्रॉप आहे. फॉरवर्ड करंटला डायोडचा प्रतिकार स्थिर नसतो, तो डायोडद्वारे प्रवाहाच्या विशालतेवर अवलंबून असतो आणि अनेक ओमच्या क्रमाने असतो. रिव्हर्स पोलॅरिटी व्होल्टेज ज्यावर डायोड बंद होतो त्याला डायोड रिव्हर्स व्होल्टेज म्हणतात. या स्थितीतील डायोडचा उलट प्रतिकार हजारो ओममध्ये मोजला जातो.

साहजिकच, डायोड खुल्या स्थितीतून बंद अवस्थेत जाऊ शकतो आणि त्याउलट जेव्हा त्यावर लागू व्होल्टेजची ध्रुवीयता बदलते. रेक्टिफायरचे ऑपरेशन डायोडच्या या गुणधर्मावर आधारित आहे. त्यामुळे सायनसॉइडल एसी सर्किटमध्ये, डायोड केवळ सकारात्मक अर्ध-वेव्ह दरम्यान विद्युत प्रवाह चालवेल आणि नकारात्मक अर्ध-वेव्ह दरम्यान अवरोधित होईल.

या विषयावर देखील पहा:पल्स डायोड आणि रेक्टिफायरमध्ये काय फरक आहे