ऑपरेशनचे सिद्धांत आणि स्थिरीकरण डायोडची मुख्य वैशिष्ट्ये

सेमीकंडक्टर डायोडमध्ये अनेक "व्यवसाय" आहेत. हे व्होल्टेज दुरुस्त करू शकते, इलेक्ट्रिक सर्किट्स दुप्पट करू शकते, अयोग्य वीज पुरवठ्यापासून उपकरणांचे संरक्षण करू शकते. परंतु एक सामान्य प्रकारचा डायोड "ऑपरेशन" नसतो जेव्हा त्याची एकमार्गी वहन गुणधर्म अप्रत्यक्षपणे वापरली जाते. सेमीकंडक्टर उपकरण ज्यासाठी ऑपरेशनचा सामान्य मोड रिव्हर्स बायस असतो त्याला स्थिर डायोड म्हणतात.

जेनर डायोड म्हणजे काय, ते कुठे वापरले जाते आणि कोणत्या प्रकारचे अस्तित्वात आहेत

स्टॅबिलिट्रॉन, किंवा जेनर डायोड (या सेमीकंडक्टर उपकरणाच्या गुणधर्मांचा प्रथम अभ्यास करून वर्णन केलेल्या अमेरिकन शास्त्रज्ञाच्या नावावरून नाव दिले गेले), हा p-n जंक्शन असलेला नियमित डायोड आहे. त्याचे वैशिष्ठ्य म्हणजे वैशिष्ट्याच्या नकारात्मक पूर्वाग्रह भागावर त्याचे ऑपरेशन, म्हणजे, जेव्हा व्होल्टेज उलट ध्रुवीयतेमध्ये लागू केले जाते. अशा डायोडचा वापर स्वतंत्र स्टॅबिलायझर म्हणून केला जातो, भार वर्तमान फरक आणि इनपुट व्होल्टेज चढउतार लक्षात न घेता ग्राहक व्होल्टेज स्थिर ठेवतो.तसेच स्टॅबिलिट्रॉनवरील नोड्स प्रगत सर्किटरीसह इतर स्टॅबिलायझर्ससाठी संदर्भ व्होल्टेज स्रोत म्हणून वापरले जातात. कमी वेळा, रिव्हर्स डायोडचा वापर नाडीला आकार देणारा घटक किंवा लाट सप्रेसर म्हणून केला जातो.

पारंपारिक स्टेबिलिट्रॉन आणि दोन-कॅनन डायोड आहेत. दोन-कार्बन स्टॅबिलिट्रॉन हे एकाच केसमध्ये विरुद्ध दिशेने असलेले दोन डायोड आहेत. योग्य सर्किटनुसार जोडून ते दोन स्वतंत्र उपकरणांसह बदलले जाऊ शकते.

स्टॅबिलिट्रॉनची व्होल्ट-अँपिअर वैशिष्ट्ये आणि ते कसे कार्य करते

स्टॅबिलायझर कसे कार्य करते हे समजून घेण्यासाठी, तुम्हाला त्याचे ठराविक व्होल्ट-अँपिअर वैशिष्ट्य (VAC) अभ्यासावे लागेल.

जर तुम्ही सामान्य डायोडप्रमाणे झेनरला फॉरवर्ड दिशेने व्होल्टेज लावले तर ते सामान्य डायोडसारखे वागेल. सुमारे 0.6 V च्या व्होल्टेजवर (सिलिकॉन उपकरणासाठी) ते उघडेल आणि CVC च्या रेखीय विभागात जाईल. लेखाच्या विषयावर, जेव्हा विरुद्ध ध्रुवीयतेचा व्होल्टेज लागू केला जातो तेव्हा स्थिरीकरण डायोड कसे वागते हे पाहणे अधिक मनोरंजक आहे (वैशिष्ट्यपूर्ण नकारात्मक बाजू). सुरुवातीला त्याचा प्रतिकार झपाट्याने वाढेल आणि डिव्हाइस विद्युत प्रवाह वाहून नेणे थांबवेल. परंतु जेव्हा व्होल्टेज एका विशिष्ट मूल्यापर्यंत पोहोचते, तेव्हा विद्युत् प्रवाहात तीव्र वाढ होईल, ज्याला ब्रेकडाउन म्हणतात. हे हिमस्खलनासारखे आहे आणि शक्ती काढून टाकल्यावर अदृश्य होते. रिव्हर्स व्होल्टेज वाढत राहिल्यास, p-n जंक्शन गरम होण्यास सुरवात होईल आणि थर्मल ब्रेकडाउन मोडमध्ये जाईल. थर्मल ब्रेकडाउन अपरिवर्तनीय आहे आणि याचा अर्थ डायोड अयशस्वी होईल, म्हणून आपण डायोडला या मोडमध्ये ठेवू नये.

हिमस्खलन ब्रेकडाउन मोडमध्ये सेमीकंडक्टर डिव्हाइसचा ऑपरेशन विभाग मनोरंजक आहे. त्याचा आकार रेखीयाच्या जवळ आहे, आणि त्यात उच्च स्टेपनेस आहे. याचा अर्थ असा की वर्तमान (ΔI) मध्ये मोठ्या बदलासह स्टॅबिलायझरवरील व्होल्टेज ड्रॉपमधील बदल तुलनेने लहान आहे (ΔU). आणि हे स्थिरीकरण आहे.

रिव्हर्स व्होल्टेज लागू केल्यावर हे वर्तन कोणत्याही डायोडचे वैशिष्ट्य आहे. परंतु स्थिरीकरण डायोडची वैशिष्ठ्य म्हणजे CVC च्या या विभागात त्याचे पॅरामीटर्स सामान्यीकृत आहेत. त्याचे स्थिरीकरण व्होल्टेज आणि वैशिष्ट्याचा उतार (विशिष्ट स्प्रेडसह) दिलेला आहे आणि हे महत्त्वाचे पॅरामीटर्स आहेत जे सर्किटमध्ये वापरल्या जाणार्‍या उपकरणाची उपयुक्तता निर्धारित करतात. हे संदर्भ पुस्तकांमध्ये आढळू शकतात. सामान्य डायोड देखील स्थिरीकरण डायोड म्हणून वापरले जाऊ शकतात - जर तुम्ही त्यांच्या SVC चे चित्र घेतले आणि तुम्हाला त्यांच्यामध्ये योग्य वैशिष्ट्य असलेले एक आढळले. परंतु गॅरंटी नसलेल्या निकालासह ही एक लांब, वेळ घेणारी प्रक्रिया आहे.

स्थिरीकरण डायोडची मुख्य वैशिष्ट्ये आहेत

तुमच्या ऍप्लिकेशनसाठी Zener डायोड निवडण्यासाठी, तुम्हाला काही महत्त्वाचे पॅरामीटर्स माहित असणे आवश्यक आहे. ही वैशिष्ट्ये हातातील कार्यासाठी निवडलेल्या डिव्हाइसची उपयुक्तता निर्धारित करतील.

रेट केलेले स्थिर व्होल्टेज

निवडताना पाहण्यासाठी पहिले झेनर पॅरामीटर हे स्थिरीकरण व्होल्टेज आहे, जे हिमस्खलन ब्रेकडाउन इनिशिएशन पॉइंटद्वारे निर्धारित केले जाते. सर्किटमध्ये वापरण्यासाठी डिव्हाइस निवडण्यासाठी हा प्रारंभिक बिंदू आहे. सामान्य झेनरच्या वेगवेगळ्या प्रती, अगदी त्याच प्रकारच्या, काही टक्के क्षेत्रामध्ये व्होल्टेज फरक असतो, तर अचूकतेसाठी हा फरक कमी असतो. नाममात्र व्होल्टेज अज्ञात असल्यास, ते एक साधे सर्किट एकत्र करून निर्धारित केले जाऊ शकते. तयार करणे आवश्यक आहे:

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

व्होल्टमीटरने स्टॅबिलायझरवर व्होल्टेज वाढणे नियंत्रित करून, वीज पुरवठ्याचे व्होल्टेज शून्यातून वाढवणे आवश्यक आहे. इनपुट व्होल्टेजमध्ये आणखी वाढ होऊनही काही क्षणी ते थांबेल. हे वास्तविक स्थिरीकरण व्होल्टेज आहे. कोणतेही नियमन केलेले स्त्रोत नसल्यास, आपण स्थिर आउटपुट व्होल्टेजसह वीज पुरवठा वापरू शकता जो स्थिरीकरणाच्या U पेक्षा जास्त असल्याचे ज्ञात आहे. सर्किट आणि मापन तत्त्व समान राहते.परंतु जास्त ऑपरेटिंग करंटमुळे सेमीकंडक्टर डिव्हाइसच्या अपयशाचा धोका असतो.

स्टॅबिलिट्रॉनचा वापर 2...3 V ते 200 V पर्यंतच्या व्होल्टेजसाठी केला जातो. या श्रेणीच्या खाली स्थिर व्होल्टेज तयार करण्यासाठी, इतर उपकरणे वापरली जातात - स्टॅबिलिट्रॉन्स, CVC च्या सरळ विभागात कार्यरत.

ऑपरेटिंग वर्तमान श्रेणी

प्रवाहांची श्रेणी ज्यावर स्थिरीकरण डायोड त्यांचे कार्य करतात ते वरच्या आणि खालच्या भागात मर्यादित आहे. तळाशी ते वैशिष्ट्यपूर्ण वक्रच्या व्यस्त शाखेच्या रेखीय विभागाच्या सुरूवातीस मर्यादित आहे. कमी प्रवाहांवर, वैशिष्ट्य व्होल्टेज स्थिरता प्रदान करत नाही.

सेमीकंडक्टर डिव्हाइस सक्षम असलेल्या कमाल उर्जा अपव्ययद्वारे वरचे मूल्य मर्यादित आहे आणि त्याच्या डिझाइनवर अवलंबून आहे. मेटल केसमधील स्टॅबिलिट्रॉन उच्च प्रवाहासाठी डिझाइन केलेले आहेत, परंतु आपण उष्णता सिंकच्या वापराबद्दल विसरू नये. त्यांच्याशिवाय, सर्वोच्च स्वीकार्य उर्जा अपव्यय लक्षणीयरीत्या कमी होईल.

विभेदक प्रतिबाधा

रेग्युलेटरचे कार्यप्रदर्शन निर्धारित करणारे आणखी एक पॅरामीटर म्हणजे विभेदक प्रतिकार Rc. हे व्होल्टेज ΔU आणि वर्तमान ΔI मध्ये परिणामी बदलाचे गुणोत्तर म्हणून परिभाषित केले आहे. या मूल्यामध्ये प्रतिकारशक्तीचे परिमाण आहे आणि ते ओममध्ये मोजले जाते. ग्राफिकदृष्ट्या, हे वैशिष्ट्याच्या कार्यरत विभागाच्या उताराची स्पर्शिका आहे. अर्थात, प्रतिकार जितका लहान असेल तितका स्थिरीकरणाचा दर्जा चांगला. आदर्श (प्रॅक्टिसमध्ये अस्तित्वात नसलेल्या) स्टॅबिलायझरसाठी Rst शून्य आहे - विद्युतप्रवाहातील कोणत्याही वाढीमुळे व्होल्टेजमध्ये कोणताही बदल होणार नाही आणि वक्रचा विभाग ऑर्डिनेट्सच्या अक्षाच्या समांतर असेल.

स्टॅबिलायझर मार्किंग

देशांतर्गत आणि आयात केलेले मेटल-एनकॅप्स्युलेटेड स्टॅबिलायझिंग डायोड सहजपणे आणि स्पष्टपणे लेबल केले जातात. ते डिव्हाइसच्या नावासह आणि योजनाबद्ध पदनामाच्या स्वरूपात एनोड आणि कॅथोडचे स्थान चिन्हांकित केले आहेत.

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

स्थिर व्होल्टेज कधीकधी कमी-शक्तीच्या स्थिरीकरण डायोडवर छापले जातात.

डायोड स्थिर करण्यासाठी डायग्राम स्विच करणे

स्टॅबिलायझरसाठी मूलभूत सर्किट अ सह मालिकेत आहे रेझिस्टरजे सेमीकंडक्टर यंत्राद्वारे विद्युतप्रवाह सेट करते आणि अतिरिक्त व्होल्टेज घेते. दोन घटक बनतात सामान्य विभाजक. जेव्हा इनपुट व्होल्टेज बदलतो, तेव्हा स्टॅबिलायझरवरील ड्रॉप स्थिर राहतो आणि रेझिस्टर बदलतो.

अशा सर्किटचा स्वतंत्रपणे वापर केला जाऊ शकतो आणि त्याला पॅरामेट्रिक रेग्युलेटर म्हणतात. हे इनपुट व्होल्टेज किंवा वर्तमान वापरामध्ये (विशिष्ट मर्यादेत) चढउतार असूनही लोड व्होल्टेज स्थिर ठेवते. अशा युनिटचा वापर सहायक सर्किट म्हणून देखील केला जातो जेथे संदर्भ व्होल्टेज स्त्रोत आवश्यक असतो.

पुरवठा किंवा मापन लाइनमधील असामान्य उच्च व्होल्टेज (डीसी किंवा यादृच्छिक डाळी) पासून संवेदनशील उपकरणे (सेन्सर्स, इ.) संरक्षित करण्यासाठी देखील याचा वापर केला जातो. अर्धसंवाहक यंत्राच्या स्थिरीकरण व्होल्टेजच्या वर असलेली कोणतीही गोष्ट "कट ऑफ" आहे. अशा सर्किटला "जेनर बॅरियर" म्हणतात.

पूर्वी, व्होल्टेज टॉप्स "कट ऑफ" करण्यासाठी स्टॅबिलायझरची मालमत्ता पल्स शेपिंग सर्किट्समध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरली जात होती. एसी सर्किट्समध्ये दोन-चॅनेल उपकरणे वापरली गेली.

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

तुम्हाला हवे असलेल्या व्होल्टेजसाठी तुमच्याकडे रेग्युलेटर नसल्यास, तुम्ही दोनपैकी एक बनवू शकता. एकूण स्थिरीकरण व्होल्टेज दोन व्होल्टेजच्या बेरजेइतके असेल.

महत्वाचे! ऑपरेटिंग करंट वाढवण्यासाठी स्टॅबिलिट्रॉन्स समांतर जोडलेले नसावेत! व्होल्ट-अॅम्पीयर वैशिष्ट्यांमधील फरकामुळे एका स्टॅबिलिट्रॉनच्या थर्मल ब्रेकडाउनच्या झोनमध्ये आउटपुट होईल, त्यानंतर लोड करंटच्या जास्तीमुळे दुसरा अयशस्वी होईल.

जरी सोव्हिएत काळातील तांत्रिक दस्तऐवजीकरण परवानगी देते समांतर चे समांतर कनेक्शन zener समांतर, परंतु साधने एकाच प्रकारची असणे आवश्यक आहे आणि ऑपरेशन दरम्यान एकूण वास्तविक उर्जा अपव्यय एका स्टॅबिलिट्रॉनच्या परवानगीपेक्षा जास्त नसावी या तरतूदीसह. म्हणजेच, अशा स्थितीत ऑपरेटिंग करंटमध्ये वाढ होऊ शकत नाही.

अनुज्ञेय लोड वर्तमान वाढविण्यासाठी दुसरी योजना वापरली जाते. पॅरामेट्रिक स्टॅबिलायझर ट्रान्झिस्टरद्वारे पूरक आहे आणि आम्हाला एमिटर सर्किटमध्ये लोडसह एक एमिटर रिपीटर मिळतो आणि स्थिर असतो. ट्रान्झिस्टर बेसवर व्होल्टेज.

या प्रकरणात स्टॅबिलायझरचे आउटपुट व्होल्टेज एमिटर जंक्शनवर व्होल्टेज ड्रॉपच्या मूल्यानुसार यू-स्टेबिलायझेशनपेक्षा कमी असेल - सिलिकॉन ट्रान्झिस्टरसाठी सुमारे 0,6 V. ही घट भरून काढण्यासाठी, डायोडला स्टॅबिलायझरसह मालिकेत जोडले जाऊ शकते. पुढे दिशा.

अशा प्रकारे (एक किंवा अधिक डायोड समाविष्ट करून) तुम्ही रेग्युलेटरचे आउटपुट व्होल्टेज लहान मर्यादेत वरच्या दिशेने समायोजित करू शकता. यूव्हीमध्ये तीव्र वाढ करणे आवश्यक असल्यास, मालिकेत आणखी एक डायोड समाविष्ट करणे चांगले आहे.

इलेक्ट्रॉनिक सर्किट्समध्ये स्टॅबिलिट्रॉन वापरण्याची व्याप्ती खूप मोठी आहे. निवडीकडे जाणीवपूर्वक दृष्टिकोन ठेवून हे सेमीकंडक्टर उपकरण विकसकासाठी सेट केलेली अनेक कार्ये सोडविण्यात मदत करेल.

संबंधित लेख: