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।

कार्य 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

अनादर्श डायोड धारा-वोल्टेज व्यवहार

ऊपर दीया गया ग्राफ़ एक विशिष्ट अर्धचालक डायोड के लिए अग्रवर्ती वोल्टेज और अग्रवर्ती धारा के बीच (अनादर्श) संबंध को दर्शाता है । आदर्श स्थिती , फॉरवर्ड बायस में नी (knee) वोल्टेज बिना सिलवट लीये हुए बदलता है । इससे प्रकार,रीवर्स बायस स्थितही में ग्राफ में इतने सारे मोड नहीं दिकलायी देते हैं ।

सेमीकंडक्टर डायोड के अनुप्रयोग

सेमीकंडक्टर डायोड का उपयोग विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में किया जाता है, जिनमें शामिल हैं:

   रेक्टिफायर

रेक्टिफायर प्रत्यावर्ती धारा (एसी) को प्रत्यक्ष धारा (डीसी) में परिवर्तित करते हैं।

   डिटेक्टर

डिटेक्टर प्रकाश या ऊर्जा के अन्य रूपों को विद्युत संकेतों में परिवर्तित करते हैं।

   स्विच

स्विच सर्किट में करंट के प्रवाह को नियंत्रित करते हैं।

   वोल्टेज नियामक

वोल्टेज नियामक सर्किट में एक स्थिर वोल्टेज बनाए रखते हैं।

संक्षेप में

सेमीकंडक्टर डायोड इलेक्ट्रॉनिक्स में बहुमुखी और महत्वपूर्ण घटक हैं। इनका उपयोग विभिन्न प्रकार के उपकरणों और सर्किटों में किया जाता है।