अर्धचालक डायोड

Semiconductor diode

सेमीकंडक्टर डायोड एक दो-टर्मिनल इलेक्ट्रॉनिक घटक है जो करंट को केवल एक दिशा में प्रवाहित करने की अनुमति देता है। डायोड का उपयोग विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में किया जाता है, जिनमें रेक्टिफायर, डिटेक्टर, स्विच और वोल्टेज नियामक शामिल हैं।

काम के सिद्धांत

एक अर्धचालक डायोड अर्धचालक सामग्री की दो परतों से बना होता है, एक पी-प्रकार और एक एन-प्रकार। पी-प्रकार की सामग्री में छिद्रों की अधिकता होती है, जबकि एन-प्रकार की सामग्री में इलेक्ट्रॉनों की अधिकता होती है।

जब डायोड पर फॉरवर्ड बायस लगाया जाता है, तो पी-प्रकार की सामग्री में छेद वोल्टेज स्रोत के नकारात्मक टर्मिनल की ओर आकर्षित होते हैं और एन-प्रकार की सामग्री में इलेक्ट्रॉन वोल्टेज स्रोत के सकारात्मक टर्मिनल की ओर आकर्षित होते हैं। यह डायोड के माध्यम से धारा का प्रवाह बनाता है।

जब डायोड पर रिवर्स बायस लगाया जाता है, तो पी-प्रकार की सामग्री में छेद वोल्टेज स्रोत के नकारात्मक टर्मिनल द्वारा विकर्षित हो जाते हैं और एन-प्रकार की सामग्री में इलेक्ट्रॉन वोल्टेज स्रोत के सकारात्मक टर्मिनल द्वारा विकर्षित हो जाते हैं। यह पी-प्रकार और एन-प्रकार की सामग्री के बीच जंक्शन पर एक कमी क्षेत्र बनाता है, जो धारा के प्रवाह को रोकता है।

सेमीकंडक्टर डायोड विशेषताएँ

सेमीकंडक्टर डायोड की कुछ महत्वपूर्ण विशेषताएं निम्नलिखित हैं:

   फॉरवर्ड वोल्टेज

फॉरवर्ड वोल्टेज वह वोल्टेज है जिसे डायोड को फॉरवर्ड बायस करने और करंट प्रवाहित करने के लिए उस पर लागू किया जाना चाहिए।

   रिवर्स वोल्टेज

रिवर्स वोल्टेज अधिकतम वोल्टेज है जिसे डायोड के टूटने से पहले रिवर्स बायस में लगाया जा सकता है।

   फॉरवर्ड करंट

फॉरवर्ड करंट वह अधिकतम करंट है जो फॉरवर्ड बायस में डायोड के माध्यम से प्रवाहित हो सकता है।

   रिवर्स करंट

रिवर्स करंट वह छोटा करंट होता है जो डायोड के माध्यम से रिवर्स बायस में प्रवाहित होता है।

गणितीय समीकरण

निम्नलिखित गणितीय समीकरण अर्धचालक डायोड के माध्यम से आगे की धारा का वर्णन करता है:

I_f = I_s * (exp(qV_f / kT) - 1)

जहाँ:

•    I_f आगे की धारा है
•    I_s संतृप्ति धारा है
•    V_f अग्र वोल्टेज है
•    k बोल्ट्ज़मान स्थिरांक है
•    T केल्विन में तापमान है

निम्नलिखित गणितीय समीकरण अर्धचालक डायोड के माध्यम से विपरीत धारा का वर्णन करता है:

I_r = I_s * (exp(qV_r / kT) - 1)

जहाँ:

•    I_r विपरीत धारा है
•    I_s संतृप्ति धारा है
•    V_r रिवर्स वोल्टेज है
•    k बोल्ट्ज़मान स्थिरांक है
•    T केल्विन में तापमान है

रेखांकन

निम्नलिखित ग्राफ़ एक विशिष्ट अर्धचालक डायोड के लिए अग्रवर्ती वोल्टेज और अग्रवर्ती धारा के बीच संबंध को दर्शाता है: