डायोड को स्थिर करने के संचालन सिद्धांत और मुख्य विशेषताएं

सेमीकंडक्टर डायोड में कई "पेशे" होते हैं। यह वोल्टेज को ठीक कर सकता है, इलेक्ट्रिक सर्किट को डिकूप कर सकता है, उपकरणों को अनुचित बिजली आपूर्ति से बचा सकता है। लेकिन एक सामान्य प्रकार का डायोड "ऑपरेशन" होता है जब इसकी एकतरफा चालन संपत्ति का उपयोग अप्रत्यक्ष रूप से किया जाता है। एक अर्धचालक उपकरण जिसके संचालन का सामान्य तरीका रिवर्स बायस है, एक स्थिर डायोड कहलाता है।

जेनर डायोड क्या है, इसका उपयोग कहाँ किया जाता है और कितने प्रकार के होते हैं

एक स्टैबिलिट्रॉन, या जेनर डायोड (अमेरिकी वैज्ञानिक के नाम पर, जिसने पहली बार इस अर्धचालक उपकरण के गुणों का अध्ययन और वर्णन किया था), एक पी-एन जंक्शन के साथ एक नियमित डायोड है। इसकी ख़ासियत विशेषता के नकारात्मक पूर्वाग्रह वाले हिस्से पर इसका संचालन है, यानी, जब वोल्टेज रिवर्स पोलरिटी में लगाया जाता है। इस तरह के एक डायोड का उपयोग एक स्वतंत्र स्टेबलाइजर के रूप में किया जाता है, लोड वर्तमान विविधताओं और इनपुट वोल्टेज में उतार-चढ़ाव की परवाह किए बिना उपभोक्ता वोल्टेज को स्थिर बनाए रखता है।इसके अलावा स्टैबिलिट्रॉन पर नोड्स का उपयोग उन्नत सर्किटरी वाले अन्य स्टेबलाइजर्स के लिए संदर्भ वोल्टेज स्रोतों के रूप में किया जाता है। कम बार, रिवर्स डायोड का उपयोग पल्स शेपिंग एलिमेंट या सर्ज सप्रेसर के रूप में किया जाता है।

पारंपरिक स्टेबिलिट्रॉन और दो-कैनन डायोड हैं। एक दो-कार्बन स्टेबिलिट्रॉन एक ही मामले में विपरीत दिशाओं में दो डायोड होते हैं। इसे उपयुक्त सर्किट के अनुसार जोड़कर दो अलग-अलग उपकरणों से बदला जा सकता है।

एक स्टैबिलिट्रॉन के वोल्ट-एम्पीयर लक्षण और यह कैसे काम करता है

यह समझने के लिए कि स्टेबलाइजर कैसे काम करता है, आपको इसकी विशिष्ट वोल्ट-एम्पीयर विशेषता (वीएसी) का अध्ययन करना होगा।

यदि आप जेनर को आगे की दिशा में वोल्टेज लगाते हैं, तो एक सामान्य डायोड की तरह, यह एक सामान्य डायोड की तरह व्यवहार करेगा। लगभग 0.6 V (सिलिकॉन डिवाइस के लिए) के वोल्टेज पर यह खुलेगा और CVC के लीनियर सेक्शन में जाएगा। लेख के विषय पर, यह देखना अधिक दिलचस्प है कि विपरीत ध्रुवता का वोल्टेज लागू होने पर एक स्थिर डायोड कैसे व्यवहार करता है (विशेषता का नकारात्मक पक्ष)। सबसे पहले इसका प्रतिरोध तेजी से बढ़ेगा और डिवाइस करंट ले जाना बंद कर देगा। लेकिन जब वोल्टेज एक निश्चित मान तक पहुंच जाता है, तो करंट में तेज वृद्धि होगी, जिसे ब्रेकडाउन कहा जाता है। यह हिमस्खलन जैसा होता है, और बिजली हटा दिए जाने पर गायब हो जाता है। यदि रिवर्स वोल्टेज में वृद्धि जारी रहती है, तो पी-एन जंक्शन गर्म होना शुरू हो जाएगा और थर्मल ब्रेकडाउन मोड में चला जाएगा। थर्मल ब्रेकडाउन अपरिवर्तनीय है और इसका मतलब है कि डायोड विफल हो जाएगा, इसलिए आपको डायोड को इस मोड में नहीं रखना चाहिए।

हिमस्खलन ब्रेकडाउन मोड में सेमीकंडक्टर डिवाइस का ऑपरेशन सेक्शन दिलचस्प है। इसका आकार रैखिक के करीब है, और इसमें उच्च स्थिरता है। इसका मतलब है कि करंट (ΔI) में बड़े बदलाव के साथ स्टेबलाइजर में वोल्टेज ड्रॉप में बदलाव अपेक्षाकृत छोटा (ΔU) होता है। और यह स्थिरीकरण है।

यह व्यवहार जब रिवर्स वोल्टेज लागू होता है तो किसी भी डायोड की विशेषता होती है। लेकिन स्थिरीकरण डायोड की ख़ासियत यह है कि सीवीसी के इस खंड में इसके पैरामीटर सामान्यीकृत हैं। इसका स्थिरीकरण वोल्टेज और विशेषता का ढलान दिया गया है (एक निश्चित प्रसार के साथ) और महत्वपूर्ण पैरामीटर हैं जो सर्किट में उपयोग किए जाने वाले डिवाइस की उपयुक्तता निर्धारित करते हैं। इन्हें संदर्भ पुस्तकों में पाया जा सकता है। साधारण डायोड का उपयोग स्थिर डायोड के रूप में भी किया जा सकता है - यदि आप उनके SVC की तस्वीर लेते हैं और आप उनमें से एक उपयुक्त विशेषता के साथ पाते हैं। लेकिन यह एक गैर-गारंटीकृत परिणाम के साथ एक लंबी, समय लेने वाली प्रक्रिया है।

एक स्थिर डायोड की मुख्य विशेषताएं हैं

अपने एप्लिकेशन के लिए जेनर डायोड का चयन करने के लिए, आपको कुछ महत्वपूर्ण मापदंडों को जानना होगा। ये विशेषताएँ कार्य के लिए चयनित उपकरण की उपयुक्तता का निर्धारण करेंगी।

रेटेड स्थिर वोल्टेज

चयन करते समय देखने वाला पहला जेनर पैरामीटर स्थिरीकरण वोल्टेज है, जो हिमस्खलन टूटने की शुरुआत बिंदु द्वारा निर्धारित किया जाता है। यह एक सर्किट में उपयोग के लिए एक उपकरण के चयन के लिए प्रारंभिक बिंदु है। सामान्य जेनर की विभिन्न प्रतियों, यहां तक ​​कि एक ही प्रकार की, में कुछ प्रतिशत के क्षेत्र में वोल्टेज भिन्नता होती है, जबकि सटीक वाले के लिए अंतर कम होता है। यदि नाममात्र वोल्टेज अज्ञात है, तो इसे एक साधारण सर्किट को इकट्ठा करके निर्धारित किया जा सकता है। तैयार करना आवश्यक है:

• 1...3 kOhm का गिट्टी रोकनेवाला;
• एक समायोज्य वोल्टेज स्रोत;
• एक वाल्टमीटर (आप एक परीक्षक का उपयोग कर सकते हैं)।

वोल्टमीटर के साथ स्टेबलाइजर पर वोल्टेज की वृद्धि को नियंत्रित करते हुए, बिजली की आपूर्ति के वोल्टेज को शून्य से बढ़ाना आवश्यक है। इनपुट वोल्टेज में और वृद्धि के बावजूद किसी बिंदु पर यह रुक जाएगा। यह वास्तविक स्थिरीकरण वोल्टेज है। यदि कोई विनियमित स्रोत नहीं है, तो आप स्थिर आउटपुट वोल्टेज के साथ बिजली की आपूर्ति का उपयोग कर सकते हैं जिसे स्थिरीकरण के यू से अधिक माना जाता है। सर्किट और मापने का सिद्धांत समान रहता है।लेकिन अत्यधिक ऑपरेटिंग करंट के कारण सेमीकंडक्टर डिवाइस के फेल होने का खतरा रहता है।

Stabilitrons का उपयोग 2...3 V से 200 V तक के वोल्टेज के लिए किया जाता है। इस सीमा के नीचे स्थिर वोल्टेज बनाने के लिए, अन्य उपकरणों का उपयोग किया जाता है - स्टेबिलिट्रॉन, CVC के सीधे खंड पर काम करते हैं।

ऑपरेटिंग वर्तमान रेंज

धाराओं की सीमा जिस पर स्थिर डायोड अपना कार्य करते हैं, ऊपर और नीचे सीमित होते हैं। तल पर यह विशेषता वक्र की व्युत्क्रम शाखा के रैखिक खंड की शुरुआत तक सीमित है। कम धाराओं पर, विशेषता वोल्टेज स्थिरता प्रदान नहीं करती है।

ऊपरी मूल्य अधिकतम बिजली अपव्यय द्वारा सीमित है जो अर्धचालक उपकरण सक्षम है और इसके डिजाइन पर निर्भर करता है। धातु के मामले में स्टेबिलिट्रोन उच्च धारा के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, लेकिन आपको गर्मी सिंक के उपयोग के बारे में नहीं भूलना चाहिए। उनके बिना, उच्चतम स्वीकार्य बिजली अपव्यय काफी कम होगा।

विभेदक प्रतिबाधा

एक अन्य पैरामीटर जो एक नियामक के प्रदर्शन को निर्धारित करता है, वह है अंतर प्रतिरोध आरसी। इसे वोल्टेज U में परिवर्तन के अनुपात के रूप में वर्तमान ΔI में परिणामी परिवर्तन के रूप में परिभाषित किया गया है। इस मान में प्रतिरोध का आयाम है और इसे ओम में मापा जाता है। ग्राफिक रूप से, यह विशेषता के कार्य खंड के ढलान की स्पर्शरेखा है। जाहिर है, प्रतिरोध जितना छोटा होगा, स्थिरीकरण की गुणवत्ता उतनी ही बेहतर होगी। एक आदर्श (व्यवहार में मौजूद नहीं) स्टेबलाइजर के लिए रुपये शून्य है - वर्तमान में किसी भी वृद्धि से वोल्टेज में कोई बदलाव नहीं होगा, और वक्र का खंड निर्देशांक की धुरी के समानांतर होगा।

स्टेबलाइजर मार्किंग

घरेलू और आयातित धातु-एनकैप्सुलेटेड स्टेबलाइजिंग डायोड को सरल और स्पष्ट रूप से लेबल किया जाता है। उन्हें एक योजनाबद्ध पदनाम के रूप में डिवाइस के नाम और एनोड और कैथोड के स्थान के साथ चिह्नित किया जाता है।

प्लास्टिक पैकेज में उपकरणों को कैथोड और एनोड पक्षों पर विभिन्न रंगों के छल्ले और बिंदुओं के साथ चिह्नित किया जाता है। रंग और संकेतों के संयोजन से आप डिवाइस के प्रकार का निर्धारण कर सकते हैं, लेकिन आपको संदर्भ पुस्तकों को देखना होगा या कैलकुलेटर प्रोग्राम का उपयोग करना होगा। दोनों इंटरनेट पर पाए जा सकते हैं।

स्थिर वोल्टेज कभी-कभी कम-शक्ति स्थिर डायोड पर मुद्रित होते हैं।

डायोड को स्थिर करने के लिए आरेखों को बदलना

स्टेबलाइजर के लिए मूल सर्किट a . के साथ श्रृंखला में है अवरोधजो सेमीकंडक्टर डिवाइस के माध्यम से करंट सेट करता है और अतिरिक्त वोल्टेज लेता है। दो तत्व बनाते हैं सामान्य विभाजक. जब इनपुट वोल्टेज बदलता है, तो स्टेबलाइजर में गिरावट स्थिर रहती है और रोकनेवाला बदल जाता है।

इस तरह के सर्किट को स्वतंत्र रूप से इस्तेमाल किया जा सकता है और इसे पैरामीट्रिक रेगुलेटर कहा जाता है। यह इनपुट वोल्टेज या वर्तमान खपत (कुछ सीमाओं के भीतर) में उतार-चढ़ाव के बावजूद लोड वोल्टेज को स्थिर रखता है। ऐसी इकाई का उपयोग सहायक सर्किट के रूप में भी किया जाता है जहां एक संदर्भ वोल्टेज स्रोत की आवश्यकता होती है।

इसका उपयोग संवेदनशील उपकरणों (सेंसर, आदि) को आपूर्ति या माप लाइन में असामान्य उच्च वोल्टेज (डीसी या यादृच्छिक दालों) से बचाने के लिए भी किया जाता है। सेमीकंडक्टर डिवाइस के स्थिरीकरण वोल्टेज के ऊपर कुछ भी "कट ऑफ" होता है। इस तरह के सर्किट को "जेनर बैरियर" कहा जाता है।

अतीत में, वोल्टेज टॉप को "कट ऑफ" करने के लिए एक स्टेबलाइजर की संपत्ति का व्यापक रूप से पल्स शेपिंग सर्किट में उपयोग किया जाता था। एसी सर्किट में दो-चैनल वाले उपकरणों का उपयोग किया जाता था।

लेकिन ट्रांजिस्टर प्रौद्योगिकी के विकास और एकीकृत परिपथों के आगमन के साथ इस सिद्धांत का उपयोग शायद ही कभी किया गया हो।

यदि आपके पास अपने इच्छित वोल्टेज के लिए कोई नियामक नहीं है, तो आप दो में से एक बना सकते हैं। कुल स्थिरीकरण वोल्टेज दो वोल्टेज के योग के बराबर होगा।

महत्वपूर्ण! ऑपरेटिंग करंट को बढ़ाने के लिए स्टैबिलिट्रोन को समानांतर में नहीं जोड़ा जाना चाहिए! वोल्ट-एम्पीयर विशेषताओं में अंतर एक स्टैबिलिट्रॉन के थर्मल ब्रेकडाउन के क्षेत्र में आउटपुट की ओर ले जाएगा, फिर लोड करंट की अधिकता के कारण दूसरा विफल हो जाएगा।

हालांकि सोवियत काल से तकनीकी दस्तावेज अनुमति देता है समानांतर के समानांतर कनेक्शन जेनर समानांतर में, लेकिन इस शर्त के साथ कि उपकरण एक ही प्रकार के होने चाहिए और ऑपरेशन के दौरान कुल वास्तविक बिजली अपव्यय एकल स्टेबिलिट्रॉन के लिए स्वीकार्य से अधिक नहीं होना चाहिए। यानी ऐसी स्थिति में ऑपरेटिंग करंट में वृद्धि हासिल नहीं की जा सकती है।

अनुमेय भार को बढ़ाने के लिए वर्तमान एक और योजना का उपयोग किया जाता है। पैरामीट्रिक स्टेबलाइजर को एक ट्रांजिस्टर द्वारा पूरक किया जाता है, और हमें एमिटर सर्किट में लोड के साथ एक एमिटर रिपीटर मिलता है और एक स्थिर ट्रांजिस्टर बेस पर वोल्टेज.

इस मामले में स्टेबलाइजर का आउटपुट वोल्टेज एमिटर जंक्शन पर वोल्टेज ड्रॉप के मूल्य से यू-स्थिरीकरण से कम होगा - सिलिकॉन ट्रांजिस्टर के लिए लगभग 0,6 वी। इस कमी की भरपाई के लिए, एक डायोड को स्टेबलाइजर के साथ श्रृंखला में जोड़ा जा सकता है आगे की दिशा।

इस तरह (एक या एक से अधिक डायोड को शामिल करके) आप नियामक के आउटपुट वोल्टेज को छोटी सीमा के भीतर ऊपर की ओर समायोजित कर सकते हैं। यदि यूवी को अत्यधिक बढ़ाना आवश्यक है, तो श्रृंखला में एक और डायोड शामिल करना बेहतर है।

इलेक्ट्रॉनिक सर्किट में स्टेबिलट्रॉन के आवेदन का दायरा बहुत बड़ा है। पसंद के प्रति सचेत दृष्टिकोण के साथ यह अर्धचालक उपकरण डेवलपर के लिए निर्धारित कई कार्यों को हल करने में मदद करेगा।

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