ఎలక్ట్రానిక్ డిజైన్ నుండి ఉత్పత్తి మరియు మరమ్మత్తు వరకు, డయోడ్లు అనేక అనువర్తనాల కోసం విస్తృతంగా ఉపయోగించబడతాయి. ఇవి వేర్వేరు రకాలు మరియు నిర్దిష్ట డయోడ్ యొక్క లక్షణాలు మరియు లక్షణాల ఆధారంగా విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని బదిలీ చేస్తాయి. ఇవి ప్రధానంగా పి-ఎన్ జంక్షన్ డయోడ్లు, ఫోటోసెన్సిటివ్ డయోడ్లు, జెనర్ డయోడ్లు, షాట్కీ డయోడ్లు, వరాక్టర్ డయోడ్లు. ఫోటోసెన్సిటివ్ డయోడ్లలో LED లు, ఫోటోడియోడ్లు మరియు కాంతివిపీడన కణాలు ఉన్నాయి. వీటిలో కొన్ని ఈ వ్యాసంలో క్లుప్తంగా వివరించబడ్డాయి.
1. పి-ఎన్ జంక్షన్ డయోడ్
పి-ఎన్ జంక్షన్ సెమీకండక్టర్ పరికరం, ఇది పి-టైప్ మరియు ఎన్-టైప్ సెమీకండక్టర్ పదార్థం ద్వారా ఏర్పడుతుంది. పి-రకం రంధ్రాల అధిక సాంద్రతను కలిగి ఉంటుంది మరియు ఎన్-రకం ఎలక్ట్రాన్ల అధిక సాంద్రతను కలిగి ఉంటుంది. రంధ్రాల విస్తరణ p- రకం నుండి n- రకం వరకు మరియు ఎలక్ట్రాన్ వ్యాప్తి n- రకం నుండి p- రకం వరకు ఉంటుంది.
ఉచిత ఎలక్ట్రాన్లు n- రకం నుండి p- రకానికి కదులుతున్నప్పుడు n- రకం ప్రాంతంలోని దాత అయాన్లు ధనాత్మకంగా చార్జ్ అవుతాయి. అందువల్ల, జంక్షన్ యొక్క N- వైపు సానుకూల ఛార్జ్ నిర్మించబడింది. జంక్షన్ అంతటా ఉచిత ఎలక్ట్రాన్లు రంధ్రాలను నింపడం ద్వారా ప్రతికూల అంగీకార అయాన్లు, అప్పుడు జంక్షన్ యొక్క p- వైపు ఏర్పాటు చేసిన ప్రతికూల చార్జ్ చిత్రంలో చూపబడుతుంది.
N- రకం ప్రాంతంలో సానుకూల అయాన్లు మరియు p- రకం ప్రాంతాలలో ప్రతికూల అయాన్లచే ఏర్పడిన విద్యుత్ క్షేత్రం. ఈ ప్రాంతాన్ని విస్తరణ ప్రాంతం అంటారు. విద్యుత్ క్షేత్రం ఉచిత క్యారియర్‌లను త్వరగా తుడిచివేస్తుంది కాబట్టి, ఈ ప్రాంతం ఉచిత వాహకాలతో క్షీణిస్తుంది. అంతర్నిర్మిత సంభావ్యత V.ఒక తోto కారణంగా జంక్షన్ వద్ద ఏర్పడుతుంది చిత్రంలో చూపబడింది.
పి-ఎన్ జంక్షన్ డయోడ్ యొక్క ఫంక్షనల్ రేఖాచిత్రం:
పి-ఎన్ జంక్షన్ డయోడ్ యొక్క ఫంక్షనల్ రేఖాచిత్రం
పి-ఎన్ జంక్షన్ యొక్క ఫార్వర్డ్ లక్షణాలు:
బ్యాటరీ యొక్క సానుకూల టెర్మినల్ P- రకానికి అనుసంధానించబడినప్పుడు మరియు ప్రతికూల టెర్మినల్ N- రకానికి అనుసంధానించబడినప్పుడు P-N జంక్షన్ యొక్క ఫార్వర్డ్ బయాస్ అంటారు.
పి-ఎన్ జంక్షన్ యొక్క ఫార్వర్డ్ లక్షణాలు
ఈ బాహ్య వోల్టేజ్ సంభావ్య అవరోధం యొక్క విలువ కంటే ఎక్కువగా ఉంటే, సిలికాన్ కోసం సుమారు 0.7 వోల్ట్లు మరియు జి కోసం 0.3 వి, సంభావ్య అవరోధం దాటిపోతుంది మరియు జంక్షన్ అంతటా ఎలక్ట్రాన్ల కదలిక కారణంగా ప్రవాహం ప్రవహిస్తుంది మరియు రంధ్రాలకు సమానంగా ఉంటుంది.
పి-ఎన్ జంక్షన్ ఫార్వర్డ్ బయాస్ లక్షణాలు
పి-ఎన్ జంక్షన్ యొక్క రివర్స్ లక్షణాలు:
డయోడ్ యొక్క పి-భాగానికి ఎన్-పార్ట్ మరియు నెగటివ్ వోల్టేజ్కు సానుకూల వోల్టేజ్ ఇచ్చినప్పుడు, అది రివర్స్ బయాస్ స్థితిలో ఉందని అంటారు.
పి-ఎన్ జంక్షన్ రివర్స్ క్యారెక్టరిస్టిక్స్ సర్క్యూట్
డయోడ్ యొక్క N- భాగానికి సానుకూల వోల్టేజ్ ఇచ్చినప్పుడు, ఎలక్ట్రాన్లు సానుకూల ఎలక్ట్రోడ్ వైపు కదులుతాయి మరియు p- భాగానికి ప్రతికూల వోల్టేజ్ యొక్క అనువర్తనం రంధ్రాలు ప్రతికూల ఎలక్ట్రోడ్ వైపు కదులుతుంది. తత్ఫలితంగా, ఎలక్ట్రాన్లు జంక్షన్‌ను దాటి జంక్షన్ ఎదురుగా ఉన్న రంధ్రాలతో కలిసిపోతాయి. తత్ఫలితంగా, క్షీణత పొర ఏర్పడుతుంది, అధిక సంభావ్య అవరోధంతో అధిక ఇంపెడెన్స్ మార్గాన్ని కలిగి ఉంటుంది.
పి-ఎన్ జంక్షన్ రివర్స్ బయాస్ లక్షణాలు
పి-ఎన్ జంక్షన్ డయోడ్ యొక్క అనువర్తనాలు:
పి-ఎన్ జంక్షన్ డయోడ్ రెండు-టెర్మినల్ ధ్రువణత సున్నితమైన పరికరం, ఫార్వార్డ్ చేసేటప్పుడు డయోడ్ నిర్వహిస్తుంది మరియు రివర్స్ బయాస్ ఉన్నప్పుడు డయోడ్ నిర్వహించదు. ఈ లక్షణాల కారణంగా, పి-ఎన్ జంక్షన్ డయోడ్ వంటి అనేక అనువర్తనాలలో ఉపయోగించబడుతుంది
- DC లో రెక్టిఫైయర్లు విద్యుత్ సరఫరా
- డీమోడ్యులేషన్ సర్క్యూట్లు
- నెట్‌వర్క్‌లను క్లిప్పింగ్ మరియు బిగింపు
2. ఫోటోడియోడ్
ఫోటోడియోడ్ ఒక రకమైన డయోడ్, ఇది సంఘటన కాంతి శక్తికి అనులోమానుపాతంలో ఉత్పత్తి చేస్తుంది. భద్రతా వ్యవస్థలు, కన్వేయర్లు, ఆటోమేటిక్ స్విచింగ్ సిస్టమ్స్ మొదలైన వాటిలో అనువర్తనాలను కనుగొనే వోల్టేజ్ / కరెంట్ కన్వర్టర్‌కు ఇది ఒక కాంతి. ఫోటోడియోడ్ నిర్మాణంలో ఎల్‌ఇడి మాదిరిగానే ఉంటుంది, అయితే దాని పి-ఎన్ జంక్షన్ కాంతికి అత్యంత సున్నితంగా ఉంటుంది. పి-ఎన్ జంక్షన్‌లోకి కాంతిని ప్రవేశించడానికి పి-ఎన్ జంక్షన్ బహిర్గతమవుతుంది లేదా విండోతో ప్యాక్ చేయవచ్చు. ఫార్వర్డ్ బయాస్డ్ స్టేట్ కింద, కరెంట్ యానోడ్ నుండి కాథోడ్‌కు వెళుతుంది, రివర్స్-బయాస్డ్ స్టేట్‌లో, ఫోటోకరెంట్ రివర్స్ దిశలో ప్రవహిస్తుంది. చాలా సందర్భాలలో, ఫోటోడియోడ్ యొక్క ప్యాకేజింగ్ యానోడ్‌తో LED కి సమానంగా ఉంటుంది మరియు కేసు నుండి కాథోడ్ లీడ్‌లు బయటకు వస్తాయి.
ఫోటో డయోడ్
రెండు రకాల ఫోటోడియోడ్లు ఉన్నాయి - పిఎన్ మరియు పిన్ ఫోటోడియోడ్లు. వారి పనితీరులో తేడా ఉంది. పిన్ ఫోటోడియోడ్ అంతర్గత పొరను కలిగి ఉంది, కాబట్టి ఇది రివర్స్ బయాస్డ్ అయి ఉండాలి. రివర్స్ బయాసింగ్ ఫలితంగా, క్షీణత ప్రాంతం యొక్క వెడల్పు పెరుగుతుంది మరియు p-n జంక్షన్ యొక్క కెపాసిటెన్స్ తగ్గుతుంది. ఇది క్షీణత ప్రాంతంలో ఎక్కువ ఎలక్ట్రాన్లు మరియు రంధ్రాల ఉత్పత్తిని అనుమతిస్తుంది. కానీ రివర్స్ బయాసింగ్ యొక్క ఒక ప్రతికూలత ఏమిటంటే ఇది శబ్దం ప్రవాహాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది, అది S / N నిష్పత్తిని తగ్గిస్తుంది. కాబట్టి రివర్స్ బయాసింగ్ ఎక్కువ అవసరమయ్యే అనువర్తనాల్లో మాత్రమే అనుకూలంగా ఉంటుంది బ్యాండ్విడ్త్ . పిఎన్ ఫోటోడియోడ్ తక్కువ కాంతి అనువర్తనాలకు అనువైనది ఎందుకంటే ఆపరేషన్ నిష్పాక్షికంగా ఉంటుంది.
ఫోటోడియోడ్ ఫోటోవోల్టాయిక్ మోడ్ మరియు ఫోటోకాండక్టివ్ మోడ్ అనే రెండు రీతుల్లో పనిచేస్తుంది. కాంతివిపీడన మోడ్‌లో (జీరో బయాస్ మోడ్ అని కూడా పిలుస్తారు), పరికరం నుండి ఫోటోకరెంట్ పరిమితం చేయబడింది మరియు వోల్టేజ్ ఏర్పడుతుంది. ఫోటోడియోడ్ ఇప్పుడు ఫార్వర్డ్ పక్షపాత స్థితిలో ఉంది మరియు 'డార్క్ కరెంట్' p-n జంక్షన్ అంతటా ప్రవహిస్తుంది. చీకటి ప్రవాహం యొక్క ఈ ప్రవాహం ఫోటోకరెంట్ దిశకు విరుద్ధంగా జరుగుతుంది. కాంతి లేనప్పుడు చీకటి ప్రవాహం ఉత్పత్తి అవుతుంది. డార్క్ కరెంట్ అనేది బ్యాక్ గ్రౌండ్ రేడియేషన్ మరియు పరికరంలోని సంతృప్త ప్రవాహం ద్వారా ప్రేరేపించబడిన ఫోటోకరెంట్.
ఫోటోడియోడ్ రివర్స్ బయాస్ అయినప్పుడు ఫోటోకాండక్టివ్ మోడ్ సంభవిస్తుంది. దీని ఫలితంగా, క్షీణత పొర యొక్క వెడల్పు పెరుగుతుంది మరియు p-n జంక్షన్ యొక్క కెపాసిటెన్స్ తగ్గుతుంది. ఇది డయోడ్ యొక్క ప్రతిస్పందన సమయాన్ని పెంచుతుంది. ప్రతిస్పందన కాంతి శక్తికి ఉత్పత్తి అయ్యే ఫోటోకరెంట్ యొక్క నిష్పత్తి. ఫోటోకాండక్టివ్ మోడ్‌లో, డయోడ్ దాని దిశలో సాచురేషన్ కరెంట్ లేదా బ్యాక్ కరెంట్ అని పిలువబడే చిన్న ప్రవాహాన్ని మాత్రమే ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ఈ స్థితిలో ఫోటోకరెంట్ అదే విధంగా ఉంటుంది. ఫోటోకరెంట్ ఎల్లప్పుడూ కాంతికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది. కాంతివిపీడన మోడ్ కంటే ఫోటోకాండక్టివ్ మోడ్ వేగంగా ఉన్నప్పటికీ, ఫోటోకండక్టివ్ మోడ్‌లో ఎలక్ట్రానిక్ శబ్దం ఎక్కువ. సిలికాన్-ఆధారిత ఫోటోడియోడ్లు జెర్మేనియం ఆధారిత ఫోటోడియోడ్ల కంటే తక్కువ శబ్దాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తాయి, ఎందుకంటే సిలికాన్ ఫోటోడియోడ్లు ఎక్కువ బ్యాండ్‌గ్యాప్ కలిగి ఉంటాయి.
3. జెనర్ డయోడ్
జెనర్ డయోడ్ అనేది ఒక రకమైన డయోడ్, ఇది రెక్టిఫైయర్ డయోడ్ మాదిరిగానే ముందుకు వెళ్లే దిశలో ప్రవాహాన్ని అనుమతిస్తుంది, అయితే అదే సమయంలో, వోల్టేజ్ జెనర్ యొక్క బ్రేక్డౌన్ విలువ కంటే ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు కరెంట్ యొక్క రివర్స్ ప్రవాహాన్ని అనుమతిస్తుంది. ఇది సాధారణంగా జెనర్ యొక్క రేటెడ్ వోల్టేజ్ కంటే ఒకటి నుండి రెండు వోల్ట్ల అధికం మరియు దీనిని జెనర్ వోల్టేజ్ లేదా అవలాంచ్ పాయింట్ అంటారు. డయోడ్ యొక్క విద్యుత్ లక్షణాలను కనుగొన్న క్లారెన్స్ జెనర్ పేరు మీద జెనర్‌కు పేరు పెట్టారు. జెనర్ డయోడ్లు వోల్టేజ్ నియంత్రణలో మరియు సెమీకండక్టర్ పరికరాలను వోల్టేజ్ హెచ్చుతగ్గుల నుండి రక్షించడానికి అనువర్తనాలను కనుగొంటాయి. జెనర్ డయోడ్లను వోల్టేజ్ రిఫరెన్స్‌లుగా మరియు సర్క్యూట్లలో వోల్టేజ్‌ను నియంత్రించడానికి షంట్ రెగ్యులేటర్లుగా విస్తృతంగా ఉపయోగిస్తారు.
జెనర్ డయోడ్ దాని పి-ఎన్ జంక్షన్‌ను రివర్స్ బయాస్ మోడ్‌లో జెనర్ ఎఫెక్ట్‌ను ఉపయోగిస్తుంది. జెనర్ ప్రభావం లేదా జెనర్ విచ్ఛిన్నం సమయంలో, జెనర్ వోల్టేజ్‌ను జెనర్ వోల్టేజ్ అని పిలువబడే స్థిరమైన విలువకు దగ్గరగా ఉంచుతుంది. సాంప్రదాయిక డయోడ్ రివర్స్ బయాస్ యొక్క ఆస్తిని కూడా కలిగి ఉంది, కానీ రివర్స్ బయాస్ వోల్టేజ్ మించి ఉంటే, డయోడ్ అధిక విద్యుత్తుకు లోబడి ఉంటుంది మరియు అది దెబ్బతింటుంది. మరోవైపు, జెనర్ డయోడ్, జెనర్ వోల్టేజ్ అని పిలువబడే తగ్గిన బ్రేక్డౌన్ వోల్టేజ్ కలిగి ఉండటానికి ప్రత్యేకంగా రూపొందించబడింది. జెనర్ డయోడ్ నియంత్రిత విచ్ఛిన్నం యొక్క ఆస్తిని కూడా ప్రదర్శిస్తుంది మరియు జెనర్ డయోడ్ అంతటా వోల్టేజ్‌ను బ్రేక్డౌన్ వోల్టేజ్కు దగ్గరగా ఉంచడానికి కరెంట్‌ను అనుమతిస్తుంది. ఉదాహరణకు, 10 వోల్ట్ల జెనర్ విస్తృత శ్రేణి రివర్స్ ప్రవాహాలలో 10 వోల్ట్లను పడిపోతుంది.
జెనర్ డయోడ్ రివర్స్ బయాస్డ్ అయినప్పుడు, దాని పి-ఎన్ జంక్షన్ హిమసంపాత విచ్ఛిన్నతను అనుభవిస్తుంది మరియు జెనర్ రివర్స్ దిశలో నిర్వహిస్తుంది. అనువర్తిత విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క ప్రభావంలో, వాలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్లు ఇతర ఎలక్ట్రాన్లను కొట్టడానికి మరియు విడుదల చేయడానికి వేగవంతం చేయబడతాయి. ఇది హిమపాతం ప్రభావంతో ముగుస్తుంది. ఇది సంభవించినప్పుడు, వోల్టేజ్‌లో ఒక చిన్న మార్పు వల్ల పెద్ద ప్రవాహం వస్తుంది. జెనర్ విచ్ఛిన్నం అనువర్తిత విద్యుత్ క్షేత్రంతో పాటు వోల్టేజ్ వర్తించే పొర యొక్క మందంపై ఆధారపడి ఉంటుంది.
జెనర్ ద్వారా ప్రస్తుత ప్రవాహాన్ని పరిమితం చేయడానికి జెనర్ డయోడ్‌కు సిరీస్‌లో ప్రస్తుత పరిమితి నిరోధకం అవసరం. సాధారణంగా జెనర్ కరెంట్ 5 mA గా నిర్ణయించబడుతుంది. ఉదాహరణకు, 12 వోల్ట్ సరఫరాతో 10 V జెనర్ ఉపయోగించినట్లయితే, జెనర్ కరెంట్‌ను 5 mA గా ఉంచడానికి 400 ఓంలు (సమీప విలువ 470 ఓంలు) అనువైనది. సరఫరా 12 వోల్ట్లు అయితే, జెనర్ డయోడ్ అంతటా 10 వోల్ట్లు మరియు రెసిస్టర్ అంతటా 2 వోల్ట్లు ఉన్నాయి. 400 ఓంస్ రెసిస్టర్‌లో 2 వోల్ట్‌లతో, అప్పుడు రెసిస్టర్ మరియు జెనర్ ద్వారా కరెంట్ 5 mA గా ఉంటుంది. కాబట్టి నియమం ప్రకారం 220 ఓంస్ నుండి 1 కె రెసిస్టర్లు సరఫరా వోల్టేజ్‌ను బట్టి జెనర్‌తో సిరీస్‌లో ఉపయోగించబడతాయి. జెనర్ ద్వారా కరెంట్ సరిపోకపోతే, అవుట్పుట్ క్రమబద్ధీకరించబడదు మరియు నామమాత్రపు బ్రేక్డౌన్ వోల్టేజ్ కంటే తక్కువగా ఉంటుంది.
జెనర్ ద్వారా కరెంట్‌ను నిర్ణయించడానికి క్రింది సూత్రం ఉపయోగపడుతుంది:
జెనర్ = (VIn - V అవుట్) / R ఓమ్స్
రెసిస్టర్ R యొక్క విలువ రెండు షరతులను సంతృప్తి పరచాలి.
- జెనర్ ద్వారా తగినంత విద్యుత్తును అనుమతించడానికి ఇది తక్కువ విలువగా ఉండాలి
- జెనర్‌ను రక్షించడానికి రెసిస్టర్ యొక్క శక్తి రేటింగ్ తగినంతగా ఉండాలి.
ఫోటో క్రెడిట్:
- ద్వారా జెనర్ వికీమీడియా
- ద్వారా P-N జంక్షన్ డయోడ్ యొక్క ఫంక్షనల్ రేఖాచిత్రం తోలు
