ज़ेनर अनुविभाजन(ब्रेकडाउन)

Zener breakdown

जेनर ब्रेकडाउन एक प्रकार का विद्युत ब्रेकडाउन है जो जेनर डायोड में तब होता है जब रिवर्स बायस वोल्टेज एक निश्चित मूल्य से अधिक हो जाता है, जिसे जेनर ब्रेकडाउन वोल्टेज के रूप में जाना जाता है। यह टूटना टनलिंग नामक एक प्रक्रिया के कारण होता है, जिसमें इलेक्ट्रॉन अर्धचालक सामग्री के वैलेंस बैंड से थर्मल उत्तेजना के माध्यम से ऐसा करने के लिए आवश्यक ऊर्जा प्राप्त किए बिना चालन बैंड में भाग जाते हैं।

कार्य सिद्धांत

जेनर डायोड में भारी डोप्ड पी-एन जंक्शन होता है, जिसका अर्थ है कि पी-प्रकार और एन-प्रकार दोनों क्षेत्रों में बड़ी संख्या में अशुद्धता परमाणु होते हैं। यह जंक्शन पर एक संकीर्ण ह्रास क्षेत्र बनाता है, जहां बहुत कम मुक्त आवेश वाहक होते हैं।

जब जेनर डायोड पर रिवर्स बायस वोल्टेज लगाया जाता है, तो क्षय क्षेत्र में विद्युत क्षेत्र बढ़ जाता है। यह मजबूत विद्युत क्षेत्र इलेक्ट्रॉनों को एन-प्रकार क्षेत्र के वैलेंस बैंड से पी-प्रकार क्षेत्र के चालन बैंड तक सुरंग बनाने का कारण बनता है, जिससे डायोड के माध्यम से रिवर्स करंट में अचानक वृद्धि होती है। इसे जेनर ब्रेकडाउन के नाम से जाना जाता है।

जेनर ब्रेकडाउन के लक्षण

   जेनर ब्रेकडाउन वोल्टेज (V_Z): जेनर ब्रेकडाउन वोल्टेज जेनर ब्रेकडाउन के लिए आवश्यक न्यूनतम रिवर्स बायस वोल्टेज है। जेनर डायोड के लिए यह आमतौर पर कुछ वोल्ट होता है।

   जेनर करंट (I_Z)

जेनर करंट वह करंट है जो जेनर डायोड के माध्यम से विपरीत दिशा में प्रवाहित होता है जब रिवर्स बायस वोल्टेज जेनर ब्रेकडाउन वोल्टेज से अधिक हो जाता है। जेनर डायोड के लिए यह आमतौर पर कुछ मिलीमीटर से कुछ एम्पीयर तक होता है।

   जेनर प्रतिबाधा (Z_Z)

जेनर प्रतिबाधा विपरीत दिशा में जेनर डायोड का प्रतिरोध है जब रिवर्स बायस वोल्टेज जेनर ब्रेकडाउन वोल्टेज से अधिक हो जाता है। जेनर डायोड के लिए यह आमतौर पर कुछ ओम है।

गणितीय समीकरण

निम्नलिखित गणितीय समीकरण जेनर डायोड में जेनर करंट का वर्णन करता है:

$I_{Z}=I_{S}*(e^{(qV_{Z}/kT)}-1),$

जहाँ:

  $I_{Z}$ जेनर धारा है

  $I_{S}$ संतृप्ति धारा है

$V_{Z}$ रिवर्स बायस वोल्टेज है

   $k$ बोल्ट्ज़मान स्थिरांक है

   $T$ केल्विन में तापमान है

रेखांकन

निम्नलिखित ग्राफ़ जेनर डायोड के लिए रिवर्स बायस वोल्टेज और रिवर्स करंट के बीच संबंध दिखाता है:

ज़ेनर अनुविभाजन(ब्रेकडाउन) का रेखांकन

ग्राफ से पता चलता है कि जब रिवर्स बायस वोल्टेज जेनर ब्रेकडाउन वोल्टेज तक पहुंचता है तो रिवर्स करंट तेजी से बढ़ता है।

जेनर ब्रेकडाउन के अनुप्रयोग

जेनर ब्रेकडाउन का उपयोग विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में किया जाता है, जिनमें शामिल हैं:

   वोल्टेज विनियमन

जेनर डायोड का उपयोग वोल्टेज नियामक सर्किट में निरंतर आउटपुट वोल्टेज बनाए रखने के लिए किया जाता है, भले ही इनपुट वोल्टेज भिन्न हो।

   वोल्टेज संदर्भ

जेनर डायोड का उपयोग विभिन्न इलेक्ट्रॉनिक सर्किट में स्थिर वोल्टेज संदर्भ स्रोतों के रूप में किया जाता है।

   क्लिपिंग सर्किट

सिग्नल के अधिकतम या न्यूनतम आयाम को सीमित करने के लिए जेनर डायोड का उपयोग क्लिपिंग सर्किट में किया जा सकता है।

संक्षेप में

जेनर ब्रेकडाउन सेमीकंडक्टर इलेक्ट्रॉनिक्स में एक मौलिक अवधारणा है जो जेनर डायोड और विभिन्न इलेक्ट्रॉनिक सर्किट के संचालन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। यह सटीक वोल्टेज विनियमन, संदर्भ वोल्टेज उत्पादन और सिग्नल क्लिपिंग को सक्षम बनाता है, जिससे जेनर डायोड कई इलेक्ट्रॉनिक अनुप्रयोगों में आवश्यक घटक बन जाता है।