ઓપરેશન સિદ્ધાંત અને સ્થિર ડાયોડની મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓ

સેમિકન્ડક્ટર ડાયોડમાં ઘણા "વ્યવસાયો" છે. તે વોલ્ટેજને સુધારી શકે છે, ઇલેક્ટ્રિક સર્કિટને ડીકપલ કરી શકે છે, ઉપકરણોને અયોગ્ય વીજ પુરવઠાથી સુરક્ષિત કરી શકે છે. પરંતુ ડાયોડ "ઓપરેશન" નો સામાન્ય પ્રકાર નથી જ્યારે તેની એક-માર્ગી વહન ગુણધર્મનો ઉપયોગ પરોક્ષ રીતે કરવામાં આવે છે. સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણ કે જેના માટે ઓપરેશનનો સામાન્ય મોડ રિવર્સ બાયસ છે તેને સ્ટેબિલાઈઝિંગ ડાયોડ કહેવામાં આવે છે.

ઝેનર ડાયોડ શું છે, તેનો ઉપયોગ ક્યાં થાય છે અને કયા પ્રકારના અસ્તિત્વમાં છે

સ્ટેબિલિટ્રોન, અથવા ઝેનર ડાયોડ (અમેરિકન વૈજ્ઞાનિકના નામ પરથી નામ આપવામાં આવ્યું છે જેમણે આ સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણના ગુણધર્મોનો પ્રથમ અભ્યાસ કર્યો હતો અને તેનું વર્ણન કર્યું હતું), એ p-n જંકશન સાથેનો નિયમિત ડાયોડ છે. તેની વિશિષ્ટતા એ લાક્ષણિકતાના નકારાત્મક પૂર્વગ્રહ ભાગ પર તેની કામગીરી છે, એટલે કે, જ્યારે વોલ્ટેજ રિવર્સ પોલેરિટીમાં લાગુ થાય છે. આવા ડાયોડનો ઉપયોગ સ્વતંત્ર સ્ટેબિલાઇઝર તરીકે થાય છે, લોડ વર્તમાન ભિન્નતા અને ઇનપુટ વોલ્ટેજ વધઘટને ધ્યાનમાં લીધા વિના ગ્રાહક વોલ્ટેજ સતત જાળવી રાખે છે.અદ્યતન સર્કિટરીવાળા અન્ય સ્ટેબિલાઇઝર્સ માટે સંદર્ભ વોલ્ટેજ સ્ત્રોત તરીકે સ્ટેબિલિટ્રોન પરના નોડ્સનો ઉપયોગ થાય છે. ઓછી વાર, રિવર્સ ડાયોડનો ઉપયોગ પલ્સ શેપિંગ એલિમેન્ટ અથવા સર્જ સપ્રેસર તરીકે થાય છે.

પરંપરાગત સ્ટેબિલિટ્રોન અને બે-કેનન ડાયોડ છે. બે-કાર્બન સ્ટેબિલિટ્રોન એ સમાન કિસ્સામાં વિરુદ્ધ દિશામાં બે ડાયોડ છે. તેને યોગ્ય સર્કિટ અનુસાર કનેક્ટ કરીને બે અલગ-અલગ ઉપકરણો સાથે બદલી શકાય છે.

સ્ટેબિલિટ્રોનની વોલ્ટ-એમ્પીયર લાક્ષણિકતાઓ અને તે કેવી રીતે કાર્ય કરે છે

સ્ટેબિલાઇઝર કેવી રીતે કાર્ય કરે છે તે સમજવા માટે, તમારે તેના લાક્ષણિક વોલ્ટ-એમ્પીયર લાક્ષણિકતા (VAC) નો અભ્યાસ કરવો પડશે.

જો તમે સામાન્ય ડાયોડ તરીકે, આગળની દિશામાં ઝેનર પર વોલ્ટેજ લાગુ કરો છો, તો તે સામાન્ય ડાયોડની જેમ વર્તે છે. લગભગ 0.6 V ના વોલ્ટેજ પર (સિલિકોન ઉપકરણ માટે) તે ખુલશે અને CVC ના રેખીય વિભાગમાં જશે. લેખના વિષય પર, જ્યારે વિરોધી ધ્રુવીયતાનો વોલ્ટેજ લાગુ કરવામાં આવે ત્યારે સ્થિરતા ડાયોડ કેવી રીતે વર્તે છે તે જોવાનું વધુ રસપ્રદ છે (લાક્ષણિકતાની નકારાત્મક બાજુ). શરૂઆતમાં તેનો પ્રતિકાર તીવ્રપણે વધશે અને ઉપકરણ વર્તમાન વહન કરવાનું બંધ કરશે. પરંતુ જ્યારે વોલ્ટેજ ચોક્કસ મૂલ્ય સુધી પહોંચે છે, ત્યારે વર્તમાનમાં તીવ્ર વધારો થશે, જેને બ્રેકડાઉન કહેવામાં આવે છે. તે હિમપ્રપાત જેવું છે અને જ્યારે પાવર દૂર થાય છે ત્યારે તે અદૃશ્ય થઈ જાય છે. જો રિવર્સ વોલ્ટેજ વધવાનું ચાલુ રહેશે, તો p-n જંકશન ગરમ થવાનું શરૂ કરશે અને થર્મલ બ્રેકડાઉન મોડમાં જશે. થર્મલ બ્રેકડાઉન ઉલટાવી શકાય તેવું છે અને તેનો અર્થ એ છે કે ડાયોડ નિષ્ફળ જશે, તેથી તમારે ડાયોડને આ મોડમાં ન મૂકવો જોઈએ.

હિમપ્રપાત બ્રેકડાઉન મોડમાં સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણનો ઑપરેશન વિભાગ રસપ્રદ છે. તેનો આકાર રેખીયની નજીક છે, અને તેની ઊંચી ઢાળ છે. આનો અર્થ એ છે કે વર્તમાન (ΔI) માં મોટા ફેરફાર સાથે સ્ટેબિલાઇઝરમાં વોલ્ટેજ ડ્રોપમાં ફેરફાર પ્રમાણમાં નાનો છે (ΔU). અને આ સ્થિરીકરણ છે.

જ્યારે વિપરીત વોલ્ટેજ લાગુ કરવામાં આવે છે ત્યારે આ વર્તન કોઈપણ ડાયોડની લાક્ષણિકતા છે. પરંતુ સ્ટેબિલાઈઝિંગ ડાયોડની ખાસિયત એ છે કે સીવીસીના આ વિભાગમાં તેના પરિમાણો સામાન્ય છે. તેનું સ્થિરીકરણ વોલ્ટેજ અને લાક્ષણિકતાનો ઢોળાવ આપવામાં આવે છે (ચોક્કસ સ્પ્રેડ સાથે) અને તે મહત્વપૂર્ણ પરિમાણો છે જે સર્કિટમાં ઉપયોગમાં લેવાતા ઉપકરણની યોગ્યતા નક્કી કરે છે. આ સંદર્ભ પુસ્તકોમાં મળી શકે છે. સામાન્ય ડાયોડ્સનો ઉપયોગ સ્ટેબિલાઈઝિંગ ડાયોડ તરીકે પણ થઈ શકે છે - જો તમે તેમના SVCનો ફોટો લો અને તમને તેમાંથી એક યોગ્ય લાક્ષણિકતા મળે. પરંતુ બિન-બાંયધરીકૃત પરિણામ સાથે આ એક લાંબી, સમય માંગી લે તેવી પ્રક્રિયા છે.

સ્થિરતા ડાયોડની મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓ છે

તમારી એપ્લિકેશન માટે ઝેનર ડાયોડ પસંદ કરવા માટે, તમારે કેટલાક મહત્વપૂર્ણ પરિમાણો જાણવાની જરૂર છે. આ લાક્ષણિકતાઓ હાથ પરના કાર્ય માટે પસંદ કરેલ ઉપકરણની યોગ્યતા નક્કી કરશે.

રેટેડ સ્ટેબિલાઇઝિંગ વોલ્ટેજ

પસંદ કરતી વખતે જોવા માટેનું પ્રથમ ઝેનર પેરામીટર એ સ્ટેબિલાઇઝેશન વોલ્ટેજ છે, જે હિમપ્રપાત બ્રેકડાઉન ઇનિશિયેશન પોઇન્ટ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. સર્કિટમાં ઉપયોગ માટે ઉપકરણ પસંદ કરવા માટે તે પ્રારંભિક બિંદુ છે. સામાન્ય ઝેનરની વિવિધ નકલો, એક જ પ્રકારની પણ, અમુક ટકાના ક્ષેત્રમાં વોલ્ટેજની વિવિધતા ધરાવે છે, જ્યારે ચોકસાઇવાળા લોકો માટે તફાવત ઓછો હોય છે. જો નજીવા વોલ્ટેજ અજાણ હોય, તો તે એક સરળ સર્કિટ એસેમ્બલ કરીને નક્કી કરી શકાય છે. તે તૈયાર કરવા માટે જરૂરી છે:

• 1...3 kOhm નો બેલાસ્ટ રેઝિસ્ટર;
• એડજસ્ટેબલ વોલ્ટેજ સ્ત્રોત;
• વોલ્ટમીટર (તમે ટેસ્ટરનો ઉપયોગ કરી શકો છો).

વોલ્ટમીટર વડે સ્ટેબિલાઇઝર પર વોલ્ટેજના વધારાને નિયંત્રિત કરીને, વીજ પુરવઠાના વોલ્ટેજને શૂન્યથી વધારવું જરૂરી છે. ઇનપુટ વોલ્ટેજમાં વધુ વધારો થવા છતાં અમુક સમયે તે બંધ થઈ જશે. આ વાસ્તવિક સ્થિરીકરણ વોલ્ટેજ છે. જો ત્યાં કોઈ નિયમન કરેલ સ્ત્રોત નથી, તો તમે સ્થિર આઉટપુટ વોલ્ટેજ સાથે પાવર સપ્લાયનો ઉપયોગ કરી શકો છો જે સ્ટેબિલાઈઝેશનના U કરતા વધારે હોવાનું જાણીતું છે. સર્કિટ અને માપન સિદ્ધાંત સમાન રહે છે.પરંતુ અતિશય ઓપરેટિંગ વર્તમાનને કારણે સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણની નિષ્ફળતાનું જોખમ છે.

સ્ટેબિલિટ્રોનનો ઉપયોગ 2...3 V થી 200 V સુધીના વોલ્ટેજ માટે થાય છે. આ શ્રેણીની નીચે સ્થિર વોલ્ટેજ બનાવવા માટે, અન્ય ઉપકરણોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે - સ્ટેબિલિટ્રોન, જે CVC ના સીધા વિભાગ પર કામ કરે છે.

ઓપરેટિંગ વર્તમાન શ્રેણી

પ્રવાહોની શ્રેણી કે જેના પર સ્ટેબિલાઇઝિંગ ડાયોડ તેમનું કાર્ય કરે છે તે ટોચ અને નીચે મર્યાદિત છે. તળિયે તે લાક્ષણિકતા વળાંકની વ્યસ્ત શાખાના રેખીય સેગમેન્ટની શરૂઆત સુધી મર્યાદિત છે. નીચલા પ્રવાહો પર, લાક્ષણિકતા વોલ્ટેજ સ્થિરતા પ્રદાન કરતી નથી.

ઉપલા મૂલ્ય મહત્તમ પાવર ડિસીપેશન દ્વારા મર્યાદિત છે જે સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણ સક્ષમ છે અને તેની ડિઝાઇન પર આધાર રાખે છે. ધાતુના કેસમાં સ્ટેબિલિટ્રોન ઉચ્ચ પ્રવાહ માટે રચાયેલ છે, પરંતુ તમારે હીટ સિંકના ઉપયોગ વિશે ભૂલવું જોઈએ નહીં. તેમના વિના, સૌથી વધુ સ્વીકાર્ય પાવર ડિસીપેશન નોંધપાત્ર રીતે ઓછું હશે.

વિભેદક અવબાધ

અન્ય પરિમાણ જે નિયમનકારનું પ્રદર્શન નક્કી કરે છે તે વિભેદક પ્રતિકાર Rc છે. તે વર્તમાન ΔI માં પરિણામી ફેરફાર સાથે વોલ્ટેજ ΔU માં ફેરફારના ગુણોત્તર તરીકે વ્યાખ્યાયિત થયેલ છે. આ મૂલ્યમાં પ્રતિકારનું પરિમાણ છે અને તે ઓહ્મમાં માપવામાં આવે છે. ગ્રાફિકલી, તે લાક્ષણિકતાના કાર્યકારી વિભાગના ઢાળની સ્પર્શક છે. દેખીતી રીતે, પ્રતિકાર ઓછો, સ્થિરીકરણની ગુણવત્તા વધુ સારી. આદર્શ માટે (વ્યવહારમાં અસ્તિત્વમાં નથી) સ્ટેબિલાઇઝર Rt શૂન્ય છે - વર્તમાનમાં કોઈપણ વધારાથી વોલ્ટેજમાં કોઈ ફેરફાર થશે નહીં, અને વળાંકનો વિભાગ ઓર્ડિનેટ્સની અક્ષની સમાંતર હશે.

સ્ટેબિલાઇઝર માર્કિંગ

ઘરેલું અને આયાતી મેટલ-એન્કેપ્સ્યુલેટેડ સ્ટેબિલાઈઝિંગ ડાયોડને સરળ અને સ્પષ્ટ રીતે લેબલ કરવામાં આવે છે. તેઓ ઉપકરણના નામ અને યોજનાકીય હોદ્દાના સ્વરૂપમાં એનોડ અને કેથોડના સ્થાન સાથે ચિહ્નિત થયેલ છે.

પ્લાસ્ટિક પેકેજમાંના ઉપકરણોને કેથોડ અને એનોડ બાજુઓ પર વિવિધ રંગોના રિંગ્સ અને બિંદુઓથી ચિહ્નિત કરવામાં આવે છે. ચિહ્નોના રંગ અને સંયોજન દ્વારા તમે ઉપકરણનો પ્રકાર નક્કી કરી શકો છો, પરંતુ તમારે સંદર્ભ પુસ્તકોમાં જોવું પડશે અથવા કેલ્ક્યુલેટર પ્રોગ્રામ્સનો ઉપયોગ કરવો પડશે. બંને ઇન્ટરનેટ પર મળી શકે છે.

સ્ટેબિલાઇઝિંગ વોલ્ટેજ કેટલીકવાર લો-પાવર સ્ટેબિલાઇઝિંગ ડાયોડ્સ પર છાપવામાં આવે છે.

ડાયોડ્સને સ્થિર કરવા માટે આકૃતિઓ સ્વિચ કરવી

સ્ટેબિલાઇઝર માટે મૂળભૂત સર્કિટ a સાથે શ્રેણીમાં છે રેઝિસ્ટરજે સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણ દ્વારા વર્તમાન સેટ કરે છે અને વધારાનું વોલ્ટેજ લે છે. બે તત્વો બનાવે છે સામાન્ય વિભાજક. જ્યારે ઇનપુટ વોલ્ટેજ બદલાય છે, ત્યારે સ્ટેબિલાઇઝર પરનો ડ્રોપ સ્થિર રહે છે અને રેઝિસ્ટર બદલાય છે.

આવા સર્કિટનો સ્વતંત્ર રીતે ઉપયોગ કરી શકાય છે અને તેને પેરામેટ્રિક રેગ્યુલેટર કહેવામાં આવે છે. તે ઇનપુટ વોલ્ટેજ અથવા વર્તમાન વપરાશ (ચોક્કસ મર્યાદામાં) માં વધઘટ હોવા છતાં લોડ વોલ્ટેજને સ્થિર રાખે છે. આવા એકમનો ઉપયોગ સહાયક સર્કિટ તરીકે પણ થાય છે જ્યાં સંદર્ભ વોલ્ટેજ સ્ત્રોતની જરૂર હોય છે.

તેનો ઉપયોગ સપ્લાય અથવા માપન લાઇનમાં અસામાન્ય ઉચ્ચ વોલ્ટેજ (DC અથવા રેન્ડમ પલ્સ) થી સંવેદનશીલ સાધનો (સેન્સર, વગેરે) ને સુરક્ષિત કરવા માટે પણ થાય છે. સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણના સ્ટેબિલાઇઝેશન વોલ્ટેજની ઉપરની કોઈપણ વસ્તુ "કટ ઓફ" છે. આવા સર્કિટને "ઝેનર અવરોધ" કહેવામાં આવે છે.

ભૂતકાળમાં, પલ્સ શેપિંગ સર્કિટમાં વોલ્ટેજ ટોપ્સને "કટ ઓફ" કરવા માટે સ્ટેબિલાઇઝરની મિલકતનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થતો હતો. AC સર્કિટમાં બે-ચેનલ ઉપકરણોનો ઉપયોગ થતો હતો.

પરંતુ ટ્રાન્ઝિસ્ટર ટેકનોલોજીના વિકાસ અને સંકલિત સર્કિટના આગમન સાથે આ સિદ્ધાંતનો ભાગ્યે જ ઉપયોગ થયો છે.

જો તમારી પાસે તમને જોઈતા વોલ્ટેજ માટે રેગ્યુલેટર ન હોય, તો તમે બેમાંથી એક બનાવી શકો છો. કુલ સ્થિરીકરણ વોલ્ટેજ બે વોલ્ટેજના સરવાળા જેટલું હશે.

મહત્વપૂર્ણ! ઓપરેટિંગ વર્તમાન વધારવા માટે સ્ટેબિલિટ્રોન સમાંતર રીતે જોડાયેલા ન હોવા જોઈએ! વોલ્ટ-એમ્પીયર લાક્ષણિકતાઓમાં તફાવત એક સ્ટેબિલિટ્રોનના થર્મલ બ્રેકડાઉનના ઝોનમાં આઉટપુટ તરફ દોરી જશે, પછી લોડ કરંટના વધારાને કારણે બીજામાં નિષ્ફળ જશે.

જોકે સોવિયેત સમયથી તકનીકી દસ્તાવેજીકરણ પરવાનગી આપે છે સમાંતર નું સમાંતર જોડાણ zener સમાંતર, પરંતુ જોગવાઈ સાથે કે ઉપકરણો સમાન પ્રકારના હોવા જોઈએ અને ઓપરેશન દરમિયાન કુલ વાસ્તવિક પાવર ડિસીપેશન એક સ્ટેબિલિટ્રોન માટે માન્ય કરતાં વધુ ન હોવું જોઈએ. એટલે કે, આવી સ્થિતિ હેઠળ ઓપરેટિંગ વર્તમાનમાં વધારો પ્રાપ્ત કરી શકાતો નથી.

અનુમતિપાત્ર લોડ વર્તમાન વધારવા માટે બીજી યોજનાનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. પેરામેટ્રિક સ્ટેબિલાઇઝર ટ્રાંઝિસ્ટર દ્વારા પૂરક છે, અને અમને એમિટર સર્કિટમાં લોડ સાથે એક ઇમિટર રીપીટર મળે છે અને સ્થિર ટ્રાન્ઝિસ્ટર આધાર પર વોલ્ટેજ.

આ કિસ્સામાં સ્ટેબિલાઇઝરનું આઉટપુટ વોલ્ટેજ એમીટર જંકશન પર વોલ્ટેજ ડ્રોપના મૂલ્ય દ્વારા યુ-સ્ટેબિલાઇઝેશન કરતા ઓછું હશે - સિલિકોન ટ્રાન્ઝિસ્ટર માટે લગભગ 0,6 V. આ ઘટાડાને વળતર આપવા માટે, એક ડાયોડને સ્ટેબિલાઇઝર સાથે શ્રેણીમાં જોડી શકાય છે. આગળની દિશા.

આ રીતે (એક અથવા વધુ ડાયોડનો સમાવેશ કરીને) તમે રેગ્યુલેટરના આઉટપુટ વોલ્ટેજને નાની મર્યાદામાં ઉપરની તરફ એડજસ્ટ કરી શકો છો. જો યુવીમાં તીવ્ર વધારો કરવો જરૂરી છે, તો શ્રેણીમાં વધુ એક ડાયોડ શામેલ કરવું વધુ સારું છે.

ઇલેક્ટ્રોનિક સર્કિટમાં સ્ટેબિલિટ્રોનનો ઉપયોગ કરવાનો અવકાશ વિશાળ છે. પસંદગી માટે સભાન અભિગમ સાથે આ સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણ વિકાસકર્તા માટે સેટ કરેલા ઘણા કાર્યોને હલ કરવામાં મદદ કરશે.

સંબંધિત લેખો: