ऑपरेशनचे सिद्धांत आणि जेनर डायोडची मुख्य वैशिष्ट्ये

सेमीकंडक्टर डायोडमध्ये अनेक "व्यवसाय" असतात. हे व्होल्टेज सुधारू शकते, इलेक्ट्रिकल सर्किट्स उघडू शकते, अयोग्य वीज पुरवठ्यापासून उपकरणांचे संरक्षण करू शकते. परंतु डायोडचे "कार्य" हा नेहमीचा प्रकार नसतो, जेव्हा त्याची एक-मार्गी वहन गुणधर्म अप्रत्यक्षपणे वापरली जातात. अर्धसंवाहक उपकरण ज्यासाठी सामान्य मोड रिव्हर्स बायस असतो त्याला झेनर डायोड म्हणतात.

जेनर डायोड म्हणजे काय, ते कुठे वापरले जाते आणि काय आहेत

झेनर डायोड किंवा जेनर डायोड (या सेमीकंडक्टर यंत्राच्या गुणधर्मांचा अभ्यास आणि वर्णन करणाऱ्या अमेरिकन शास्त्रज्ञाच्या नावावरून नाव देण्यात आले आहे), हा p-n जंक्शन असलेला पारंपारिक डायोड आहे.त्याचे वैशिष्ट्य म्हणजे नकारात्मक पूर्वाग्रह असलेल्या वैशिष्ट्याच्या विभागात काम करणे, म्हणजेच जेव्हा व्होल्टेज उलट ध्रुवीयतेमध्ये लागू केले जाते. अशा डायोडचा वापर स्वतंत्र स्टॅबिलायझर म्हणून केला जातो जो लोड करंटमधील बदल आणि इनपुट व्होल्टेजमधील चढ-उतार लक्षात न घेता ग्राहक व्होल्टेज स्थिर ठेवतो. तसेच, झेनर डायोडवरील नोड्स विकसित सर्किटसह इतर स्टेबिलायझर्ससाठी संदर्भ व्होल्टेजचे स्रोत म्हणून वापरले जातात. कमी सामान्यपणे, रिव्हर्स डायोडचा वापर नाडी आकार देणारा घटक किंवा लाट संरक्षक म्हणून केला जातो.

पारंपारिक झेनर डायोड आणि दोन-एनोड आहेत. दोन-एनोड झेनर डायोड हे दोन डायोड आहेत जे एका घरामध्ये परत जोडलेले असतात. योग्य योजनेनुसार ते दोन स्वतंत्र उपकरणांद्वारे बदलले जाऊ शकतात.

झेनर डायोडचे व्होल्ट-अँपिअर वैशिष्ट्य आणि त्याच्या ऑपरेशनचे सिद्धांत

झेनर डायोडच्या ऑपरेशनचे सिद्धांत समजून घेण्यासाठी, त्याच्या विशिष्ट वर्तमान-व्होल्टेज वैशिष्ट्याचा (CVC) अभ्यास करणे आवश्यक आहे.

पारंपारिक डायोडप्रमाणे झेनरला फॉरवर्ड दिशेला व्होल्टेज लावल्यास ते पारंपारिक डायोडसारखे वागेल. सुमारे 0.6 V च्या व्होल्टेजवर (सिलिकॉन उपकरणासाठी), ते उघडेल आणि I-V वैशिष्ट्याच्या रेखीय विभागात प्रवेश करेल. लेखाच्या विषयावर, जेव्हा उलट ध्रुवीयतेचा व्होल्टेज लागू केला जातो तेव्हा जेनर डायोडचे वर्तन अधिक मनोरंजक असते (वैशिष्ट्यांची नकारात्मक शाखा). प्रथम, त्याचा प्रतिकार झपाट्याने वाढेल आणि डिव्हाइस विद्युत् प्रवाह थांबवेल. परंतु जेव्हा ठराविक व्होल्टेज मूल्य गाठले जाते, तेव्हा विद्युत् प्रवाहात तीव्र वाढ होते, याला ब्रेकडाउन म्हणतात. त्यात हिमस्खलन वर्ण आहे आणि शक्ती काढून टाकल्यानंतर अदृश्य होते.तुम्ही रिव्हर्स व्होल्टेज वाढवत राहिल्यास, पी-एन जंक्शन गरम होण्यास सुरुवात होईल आणि थर्मल ब्रेकडाउन मोडमध्ये प्रवेश करेल. थर्मल ब्रेकडाउन अपरिवर्तनीय आहे आणि याचा अर्थ झेनर डायोडचे अपयश आहे, म्हणून आपण डायोडला या मोडमध्ये ठेवू नये.

हिमस्खलन ब्रेकडाउन मोडमध्ये सेमीकंडक्टर डिव्हाइसच्या ऑपरेशनचे एक मनोरंजक क्षेत्र. त्याचा आकार रेखीयाच्या जवळ आहे, आणि त्यात उच्च स्टेपनेस आहे. याचा अर्थ असा की वर्तमान (ΔI) मध्ये मोठ्या बदलासह, जेनर डायोडमध्ये व्होल्टेज ड्रॉपमधील बदल तुलनेने लहान (ΔU) आहे. आणि हे स्थिरीकरण आहे.

रिव्हर्स व्होल्टेज लागू करताना हे वर्तन कोणत्याही डायोडसाठी वैशिष्ट्यपूर्ण आहे. परंतु झेनर डायोडची वैशिष्ठ्य म्हणजे सीव्हीसीच्या या विभागात त्याचे पॅरामीटर्स सामान्यीकृत आहेत. त्याचे स्थिरीकरण व्होल्टेज आणि उतार (विशिष्ट स्प्रेडसह) दिले जातात आणि सर्किटमधील डिव्हाइसची उपयुक्तता निर्धारित करणारे महत्त्वाचे पॅरामीटर्स आहेत. आपण ते संदर्भ पुस्तकांमध्ये शोधू शकता. सामान्य डायोड देखील झेनर डायोड म्हणून वापरले जाऊ शकतात - जर तुम्ही त्यांचे CVC काढून टाकले आणि त्यांच्यामध्ये एक योग्य वैशिष्ट्य असेल. परंतु गॅरंटी नसलेल्या निकालासह ही एक लांब, कष्टकरी प्रक्रिया आहे.

जेनर डायोडची मुख्य वैशिष्ट्ये

विद्यमान हेतूंसाठी Zener डायोड निवडण्यासाठी, आपल्याला अनेक महत्त्वाचे पॅरामीटर्स माहित असणे आवश्यक आहे. ही वैशिष्ट्ये कार्ये सोडवण्यासाठी निवडलेल्या डिव्हाइसची योग्यता निर्धारित करतील.

रेट केलेले स्थिरीकरण व्होल्टेज

जेनरचे पहिले पॅरामीटर, ज्याची निवड करताना आपल्याला लक्ष देणे आवश्यक आहे, ते स्थिरीकरण व्होल्टेज आहे, जे हिमस्खलन ब्रेकडाउनच्या प्रारंभ बिंदूद्वारे निर्धारित केले जाते. हे सर्किटमध्ये वापरण्यासाठी डिव्हाइसच्या निवडीपासून सुरू होते.सामान्य झेनर डायोड्सच्या वेगवेगळ्या उदाहरणांसाठी, अगदी त्याच प्रकारच्या, व्होल्टेजचा प्रसार अनेक टक्के प्रदेशात असतो, अचूकतेसाठी फरक कमी असतो. नाममात्र व्होल्टेज अज्ञात असल्यास, ते एक साधे सर्किट एकत्र करून निर्धारित केले जाऊ शकते. आपण तयार केले पाहिजे:

• बॅलास्ट रेझिस्टर 1 ... 3 kOhm;
• समायोज्य व्होल्टेज स्रोत;
• व्होल्टमीटर (आपण परीक्षक वापरू शकता).

व्होल्टमीटर वापरून जेनर डायोडवर व्होल्टेज वाढ नियंत्रित करून, पॉवर स्त्रोताचे व्होल्टेज शून्यातून वाढवणे आवश्यक आहे. काही क्षणी, इनपुट व्होल्टेजमध्ये आणखी वाढ होऊनही ते थांबेल. हे वास्तविक स्थिरीकरण व्होल्टेज आहे. कोणतेही नियमन केलेले स्त्रोत नसल्यास, तुम्ही स्थिर आउटपुट व्होल्टेजसह उर्जा पुरवठा वापरू शकता, हे स्पष्टपणे Ustabilization पेक्षा जास्त आहे. मापनाची योजना आणि तत्त्व समान राहते. परंतु ऑपरेटिंग करंटच्या अतिरेकीमुळे सेमीकंडक्टर डिव्हाइसच्या अपयशाचा धोका असतो.

जेनर डायोड 2 ... 3 V ते 200 V पर्यंतच्या व्होल्टेजसह कार्य करण्यासाठी वापरले जातात. या श्रेणीच्या खाली एक स्थिर व्होल्टेज तयार करण्यासाठी, इतर उपकरणे वापरली जातात - सीव्हीसीच्या थेट विभागात कार्यरत स्टॅबिस्टर्स.

ऑपरेटिंग वर्तमान श्रेणी

झेनर डायोड त्यांचे कार्य ज्या प्रवाहावर करतात ते वरून आणि खाली मर्यादित असते. खाली पासून, हे CVC च्या उलट शाखेच्या रेखीय विभागाच्या सुरूवातीस मर्यादित आहे. कमी प्रवाहांवर, वैशिष्ट्य स्थिर व्होल्टेज मोड प्रदान करत नाही.

सेमीकंडक्टर उपकरण सक्षम असलेल्या कमाल उर्जा अपव्ययद्वारे वरचे मूल्य मर्यादित आहे आणि त्याच्या डिझाइनवर अवलंबून आहे. मेटल केसमधील जेनर डायोड अधिक करंटसाठी डिझाइन केलेले आहेत, परंतु उष्णता सिंकच्या वापराबद्दल विसरू नका.त्यांच्याशिवाय, जास्तीत जास्त स्वीकार्य अपव्यय शक्ती लक्षणीयरीत्या कमी होईल.

विभेदक प्रतिकार

झेनर डायोडचे ऑपरेशन निर्धारित करणारे दुसरे पॅरामीटर म्हणजे विभेदक प्रतिरोध रु. व्होल्टेज बदल ΔU आणि वर्तमान बदल ΔI चे गुणोत्तर म्हणून त्याची व्याख्या केली जाते ज्यामुळे तो झाला. या मूल्यामध्ये प्रतिकारशक्तीचे परिमाण आहे आणि ते ओममध्ये मोजले जाते. ग्राफिकदृष्ट्या, हे वैशिष्ट्याच्या कार्यरत विभागाच्या उताराची स्पर्शिका आहे. अर्थात, प्रतिकार जितका कमी असेल तितका स्थिरीकरण दर्जा चांगला. आदर्श (सरावात अस्तित्वात नसलेल्या) झेनर डायोडसाठी, Rst शून्याच्या बरोबरीचे आहे - विद्युतप्रवाहातील कोणत्याही वाढीमुळे व्होल्टेजमध्ये कोणताही बदल होणार नाही आणि I–V वैशिष्ट्यपूर्ण विभाग y-अक्षाच्या समांतर असेल.

जेनर डायोड मार्किंग

मेटल केसमध्ये घरगुती आणि आयात केलेले झेनर डायोड सहज आणि स्पष्टपणे चिन्हांकित केले जातात. ते डिव्हाइसच्या नावासह आणि योजनाबद्ध पदनामाच्या स्वरूपात एनोड आणि कॅथोडचे स्थान चिन्हांकित केले आहेत.

प्लॅस्टिक केसमधील उपकरणे कॅथोड आणि एनोडच्या बाजूंवर विविध रंगांच्या रिंग आणि ठिपक्यांनी चिन्हांकित केली जातात. वर्णांच्या रंग आणि संयोजनाद्वारे, आपण डिव्हाइसचा प्रकार निर्धारित करू शकता, परंतु यासाठी आपल्याला संदर्भ पुस्तके पहावी लागतील किंवा कॅल्क्युलेटर प्रोग्राम वापरावे लागतील. दोन्ही इंटरनेटवर आढळू शकतात.

कधीकधी लो-पॉवर झेनर डायोडवर स्थिरीकरण व्होल्टेज लागू केले जाते.

जेनर डायोड स्विचिंग सर्किट्स

झेनर डायोडवर स्विच करण्यासाठी मुख्य सर्किट यासह मालिकेत आहे रेझिस्टर, जे सेमीकंडक्टर उपकरणाद्वारे विद्युत् प्रवाह सेट करते आणि अतिरिक्त व्होल्टेज घेते. दोन घटक तयार करतात सामान्य विभाजक. जेव्हा इनपुट व्होल्टेज बदलतो, तेव्हा झेनर डायोडवरील ड्रॉप स्थिर राहतो, तर रेझिस्टरवरील ड्रॉप बदलतो.

अशा सर्किटचा स्वतंत्रपणे वापर केला जाऊ शकतो आणि त्याला पॅरामेट्रिक स्टॅबिलायझर म्हणतात. इनपुट व्होल्टेजमध्ये चढउतार किंवा विद्युत प्रवाह (विशिष्ट मर्यादेत) असतानाही ते लोड स्थिरतेवर व्होल्टेज राखते. एक समान ब्लॉक सहायक सर्किट म्हणून देखील वापरला जातो जेथे संदर्भ व्होल्टेज स्त्रोत आवश्यक असतो.

पॉवर किंवा मापन लाइन (स्थिर किंवा यादृच्छिक आवेग) मध्ये उच्च व्होल्टेजच्या असामान्य घटनेपासून संवेदनशील उपकरणे (सेन्सर्स, इ.) चे संरक्षण म्हणून अशा समावेशाचा वापर केला जातो. अर्धसंवाहक यंत्राच्या स्थिरीकरण व्होल्टेजच्या वर असलेली कोणतीही गोष्ट "कट ऑफ" आहे. अशा योजनेला "झेनर अडथळा" म्हणतात.

पूर्वी, व्होल्टेज शिखरांना "कट ऑफ" करण्यासाठी झेनर डायोडचा गुणधर्म पल्स शेपर सर्किटमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरला जात होता. दोन-एनोड उपकरणे पर्यायी वर्तमान सर्किटमध्ये वापरली गेली.

परंतु ट्रान्झिस्टर तंत्रज्ञानाच्या विकासासह आणि एकात्मिक सर्किट्सच्या आगमनाने, हे तत्त्व क्वचितच वापरले गेले.

इच्छित व्होल्टेजसाठी हातात कोणतेही झेनर डायोड नसल्यास, ते दोन बनले जाऊ शकते. एकूण स्थिरीकरण व्होल्टेज दोन व्होल्टेजच्या बेरजेइतके असेल.

महत्वाचे! ऑपरेटिंग करंट वाढवण्यासाठी झेनर डायोड्सला समांतर कनेक्ट करू नका! करंट-व्होल्टेज वैशिष्ट्यांचा प्रसार थर्मल ब्रेकडाउनच्या झोनमध्ये एक झेनर डायोडचे आउटपुट करेल, त्यानंतर लोड करंटच्या जास्तीमुळे दुसरा अयशस्वी होईल.

जरी युएसएसआरच्या काळातील तांत्रिक दस्तऐवजीकरणात याची परवानगी आहे समांतर समावेश zeners समांतर, परंतु साधने एकाच प्रकारची असणे आवश्यक आहे आणि ऑपरेशन दरम्यान एकूण वास्तविक अपव्यय शक्ती एकाच झेनर डायोडसाठी परवानगी असलेल्यापेक्षा जास्त नसावी या तरतूदीसह. म्हणजेच, या स्थितीत ऑपरेटिंग करंटमध्ये वाढ करणे शक्य नाही.

स्वीकार्य लोड वर्तमान वाढविण्यासाठी, दुसरी योजना वापरली जाते. पॅरामेट्रिक स्टॅबिलायझरला ट्रान्झिस्टरसह पूरक केले जाते आणि एमिटर सर्किटमध्ये लोड आणि स्थिरसह एक एमिटर फॉलोअर प्राप्त केला जातो. ट्रान्झिस्टर बेस व्होल्टेज.

या प्रकरणात, स्टॅबिलायझरचे आउटपुट व्होल्टेज एमिटर जंक्शनवर व्होल्टेज ड्रॉपच्या प्रमाणात यूस्टेबिलायझेशनपेक्षा कमी असेल - सिलिकॉन ट्रान्झिस्टरसाठी, सुमारे 0.6 V. ही घट भरून काढण्यासाठी, आपण यासह मालिकेतील डायोड चालू करू शकता. पुढे दिशेने zener डायोड.

अशा प्रकारे (एक किंवा अधिक डायोड चालू करून), तुम्ही स्टॅबिलायझरचे आउटपुट व्होल्टेज एका लहान मर्यादेत वरच्या दिशेने समायोजित करू शकता. जर तुम्हाला Uout मूलत: वाढवायचे असेल तर मालिकेतील आणखी एक zener डायोड चालू करणे चांगले.

इलेक्ट्रॉनिक सर्किट्समध्ये जेनर डायोडची व्याप्ती विस्तृत आहे. निवडीकडे जाणीवपूर्वक दृष्टिकोन ठेवून, हे अर्धसंवाहक उपकरण विकसकाला नियुक्त केलेल्या अनेक समस्यांचे निराकरण करण्यात मदत करेल.

तत्सम लेख: