सर्किट में उपयोग किए जाने वाले विभिन्न प्रकार के अर्धचालक डायोड क्या हैं

डायोड एक महत्वपूर्ण अर्धचालक उपकरण है जो प्रत्येक विद्युत सर्किट में एक दिशा में वर्तमान क्रॉसित करने के लिए उपयोग किया जाता है। हालांकि एक डायोड सभी अर्धचालक सामग्रियों का एक बहुत ही बुनियादी उपकरण है, यह एक विद्युत प्रवाह के प्रवाह को नियंत्रित करने सहित कई महत्वपूर्ण कार्य करता है। सरल शब्दों में, एक डायोड एक स्विच की तरह है जिसका उपयोग करंट को पास करने के लिए किया जाता है, जिसके बिना एक सर्किट अधूरा है।

डायोड्सअपने अंतर्निहित विद्युत क्षेत्र के माध्यम से वर्तमान पास करें और ज्यादातर अर्धचालक सामग्री से बने होते हैं, मुख्य रूप से डोप सिलिकॉन और जर्मेनियम। आधुनिक उपकरणों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, डायोड अत्यधिक उपयोगी तत्व हैं और विभिन्न प्रकारों में उपलब्ध हैं।

विभिन्न प्रकार के अर्धचालक डायोडः

• जेनर डायोड:

यह एक तरह का डायोड है जो करंट को आगे और पीछे दोनों दिशा में प्रवाहित करने की अनुमति देता है। जब रिवर्स वोल्टेज ब्रेकडाउन वोल्टेज से टकराता है तो डायोड करंट को पास करता है, जिसे जेनर वोल्टेज भी कहा जाता है। एक जेनर डायोड में डोपिंग एकाग्रता एक मानक पीएन जंक्शन डायोड की तुलना में हैवी है। नतीजतन, यह एक बहुत ही संकीर्ण कमी क्षेत्र है।

आगे पूर्वाग्रह में, जेनर डायोड एक मानक पीएन जंक्शन डायोड के रूप में कार्य करता है। रिवर्स पूर्वाग्रह मोड में, डायोड ब्लॉक जब तक रिवर्स वोल्टेज टूटने तक पहुँचता है और फिर एक निरंतर वोल्टेज ड्रॉप के साथ वर्तमान के प्रवाह को सक्षम बनाता है। हिमस्खलन और इलेक्ट्रॉन क्वांटम टनलिंग जेनर के रिवर्स ब्रेकडाउन के दो कारण हैं।

जेनर डायोड आमतौर पर रिवर्स पूर्वाग्रह विन्यास में उपयोग किया जाता है क्योंकि यह ओवरवॉल्टेज से सर्किट की रक्षा के लिए एक निरंतर वोल्टेज प्रदान करता है।

• पीएन जंक्शन डायोड:

ये डायोड दो-इलेक्ट्रोड या दो-टर्मिनल सेमीकंडक्टर डिवाइस हैं जो रिवर्स या विपरीत में वर्तमान को अवरुद्ध करते हुए केवल एक दिशा में वर्तमान को पास करते हैं। विद्युत धारा आमतौर पर एक आगे पक्षपातपूर्ण डायोड के माध्यम से बहती है और एक विपरीत पक्षपातपूर्ण डायोड में अवरुद्ध होती है। पीएन जंक्शन डायोड को पीएन जंक्शन सेमीकंडक्टर डिवाइस के रूप में भी जाना जाता है।

एन-प्रकार अर्धचालकों में, अधिकांश प्रभार वाहक मुक्त इलेक्ट्रॉन होते हैं जबकि पी-प्रकार डायोड में अल्पसंख्यक प्रभार वाहक छेद होते हैं। पीएन जंक्शन सेमीकंडक्टर एन-टाइप सेमीकंडक्टर को पी-टाइप सेमीकंडक्टर से जोड़कर बनाया जाता है।

इन डायोडों का निर्माण गैलियम आर्सेनाइड, सिलिकॉन और जर्मेनियम जैसी सेमीकंडक्टर सामग्री के इस्तेमाल से किया जाता है। हालांकि, डायोड के निर्माण के लिए जर्मेनियम पर सिलिकॉन सबसे पसंदीदा सामग्री है। जर्मेनियम पीएन जंक्शन डायोड की तुलना में, सिलिकॉन पीएन जंक्शन अर्धचालक उच्च तापमान पर काम कर सकता है।

• स्कॉटकी डायोड:

इस डायोड में पी-एन टाइप चौराहे की सुविधा नहीं है लेकिन एक धातु और एक एन-टाइप सेमीकंडक्टर के बीच एक छोटा जंक्शन है। schottky डायोड के प्रमुख लाभों में से एक यह है कि यह तेजी से स्विचिंग और एक नियमित रूप से पीएन जंक्शन डायोड की तुलना में कम आगे वोल्टेज ड्रॉप है। schottky डायोड में कम धाराओं पर वोल्टेज ड्रॉप 0.15-0.4 वोल्ट के बीच हो सकता है जबकि एक पी-एन जंक्शन डायोड में 0.6 वोल्ट। इस दक्षता को प्राप्त करने के लिए इन डायोडों का निर्माण विशिष्ट रूप से किया जाता है।

Schottky डायोड स्विचिंग गति तेजी से है क्योंकि उनके पास पीएन जंक्शन (कैपेसिटिव जंक्शन) नहीं है। इन डायोडों की भी एक सीमा होती है क्योंकि इनमें उच्च रिवर्स रिसाव करंट और कम रिवर्स ब्रेकडाउन वोल्टेज होता है। इन डायोड का व्यापक रूप से रेक्टिफायर और क्लैम्पिंग डायोड अनुप्रयोगों के साथ-साथ आरएफ अनुप्रयोगों में भी उपयोग किया जाता है।

• वैरेक्टर डायोड:

वैरिकैप डायोड के रूप में जाना जाता है, वैरेक्टर डायोड वोल्टेज नियंत्रित कैपेसिटर होते हैं, जिसमें एक पीएन जंक्शन होता है जिसमें एक परिवर्तनीय जंक्शन समाई होती है। ये डायोड रिवर्स बायस मोड में काम करते हैं। पी-प्रकार और एन-प्रकार के बीच डायोड की कमी परत को रिवर्स वोल्टेज में परिवर्तन करके विभेदित किया जाता है।

इन डायोडों को सावधानीपूर्वक इंजीनियर और बेहतर बनाया गया है। सभी डायोड के जंक्शन समाई रिवर्स वोल्टेज के साथ बदलता रहता है, लेकिन वारेक्टर डायोड समाई की एक उच्च रेंज के साथ इस हालत से लाभ उठा सकते हैं।

इन डायोड का उपयोग उन अनुप्रयोगों में किया जाता है जहां चर समाई का चयन किया जाता है और वोल्टेज को नियंत्रित करके प्राप्त किया जा सकता है। वैरेक्टर डायोड का उपयोग चरण-लॉक लूप में वोल्टेज विनियमित ऑसिलेटर के साथ-साथ आवृत्ति गुणकों और आरएफ ट्यूनिंग फिल्टर में किया जाता है।

• फोटोडायोड:

यह एक पिन सेमीकंडक्टर या पीएन जंक्शन डिवाइस है, जो लाइट एनर्जी का सेवन करके इलेक्ट्रिक करंट जनरेट करता है। इन्हें फोटो-डिटेक्टर, फोटो-सेंसर या लाइट डिटेक्टर के रूप में भी जाना जाता है, फोटोडियो डिजाइन और संचालन के मामले में एक मानक पीएन जंक्शन डायोड के समान हैं। यह ज्यादातर एक पिन (पी-प्रकार, आंतरिक, एन-प्रकार) संरचना के साथ बनाया जाता है क्योंकि पिन ढांचे में पीएन (पी-प्रकार और एन-प्रकार) की तुलना में तेज प्रतिक्रिया समय होता है। उच्च गति वाले अनुप्रयोगों में पिन फोटोडियोड का उपयोग किया जाता है।

ये डायोड विशेष रूप से रिवर्स पूर्वाग्रह स्थितियों में काम करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। रिवर्स बायस कंडीशन में फोटोडायड के पी-साइड को बैटरी के नेगेटिव टर्मिनल से जोड़ा जाता है, जबकि एन-साइड को पॉजिटिव टर्मिनल से जोड़ा जाता है। Photodiodes प्रकाश के प्रति संवेदनशील होते हैं, जब वे प्रकाश के संपर्क में आते हैं तो वे जल्दी से प्रकाश को विद्युत प्रवाह में बदल देते हैं।

चूंकि सौर कोशिकाएं प्रकाश या सौर ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में बदल देती हैं, इसलिए इन्हें वाइड-एरिया फोटोडायोड भी कहा जाता है। इसके अलावा, पीएन जंक्शन डायोड बिजली के प्रवाह का प्रोडक्टन करने के लिए वोल्टेज का उपयोग करते हैं, जबकि फोटोडियोड्स बिजली के प्रवाह को जारी करने के लिए वोल्टेज और प्रकाश का उपयोग करते हैं।

• गन डायोड:

टेड (ट्रांसफेरेड इलेक्ट्रॉन डिवाइस) के रूप में जाना जाता है, गन डायोड में ओरिजिनल रूप से एक नकारात्मक प्रतिरोध डायोड होता है। गन डायोड में कोई पी-एन जंक्शन नहीं है और यह पूरी तरह से एन-टाइप सामग्री से बना है। पी-टाइप मैटेरियल के न रहने के कारण ये डायोड एसी को ठीक नहीं करते हैं या रेगुलर डायोड का काम नहीं करते हैं। यह एक कारण है कि इसे डायोड के बजाय ट्रांसफर्ड इलेक्ट्रॉन डिवाइस कहा जाता है।

उनके पास तीन एन-प्रकार परतें हैं; टर्मिनल साइड के पास दो उच्च डोपिंग एकाग्रता की सुविधा देते हैं और मध्य पतली परत के पास एक में कम डोपिंग एकाग्रता होती है। जब इस डायोड में वोल्टेज पास हो जाता है, तो वोल्टेज बढ़ने के साथ शुरू में इसका करंट बढ़ जाता है। जैसे-जैसे वोल्टेज बढ़ता है, मध्यम परतों का प्रतिरोध भी बढ़ने लगता है, जिसके परिणामस्वरूप धारा का प्रवाह कम हो जाता है। इस राज्य को नकारात्मक प्रतिरोध क्षेत्र के रूप में जाना जाता है, जहां गन डायोड काम करता है। इन डायोडों का उपयोग उच्च आवृत्ति वाले माइक्रोवेव उत्पन्न करने के लिए एक ऑसीलेटर में किया जाता है।

• पिन डायोड:

इन डायोडों में तीन परतें होती हैं, पी-लेयर, एल-लेयर और एन-लेयर, जहां आंतरिक अर्धचालक परत (I) को पी-प्रकार और एन-प्रकार अर्धचालकों के बीच रखा जाता है। p-प्रकार से n-प्रकार के छिद्रों से इलेक्ट्रॉन आंतरिक क्षेत्र में प्रवाहित होते हैं। एक बार आंतरिक इलेक्ट्रॉन-छेद के साथ भरने के बाद पिन डायोड चालन शुरू होता है।

आंतरिक परत रिवर्स पूर्वाग्रह में उच्च रिवर्स वोल्टेज को रोक और सहन कर सकती है। पिन डायोड उच्च आवृत्ति पर एक रैखिक अवरोधक की तरह काम करते हैं जबकि कम आवृत्ति पर एक सुधारक डायोड के रूप में कार्य करते हैं। उच्च आवृत्ति पर, इन डायोड बुरा रिवर्स वसूली समय है और पर्याप्त समय मिलता है।

इन डायोड का उपयोग उच्च-वोल्टेज सुधार और आरएफ अनुप्रयोग में एक स्विचिंग और एटेन्यूएटर सुविधा के रूप में किया जाता है।

• क्रिस्टल डायोड:

इस डायोड में एन-टाइप सेमीकंडक्टर क्रिस्टल और एक मेटल वायर के बीच एक छोटा पॉइंट जंक्शन होता है। स्प्रिंगी पतली तार टंगस्टन या फॉस्फोरस कांस्य से बना होता है जिसे बिल्ली व्हिस्कर कहा जाता है, जो एन-प्रकार अर्धचालक पर जुड़ता है, जिससे एक बिंदु संपर्क जंक्शन बनता है।

क्रिस्टल डायोड को पॉइंट कॉन्टैक्ट डायोड भी कहा जाता है और छोटे जंक्शन की वजह से इनकी कैपेसिटेंस बहुत खराब होती है। नतीजतन, चार्ज स्टोरेज स्पेस बहुत सीमित है, जिससे यह एक रैपिड स्विचिंग सिस्टम बन जाता है।

जब तार के माध्यम से एक महत्वपूर्ण मात्रा में धारा गुजरती है, तो एन-प्रकार अर्धचालक पर एक छोटा पी-क्षेत्र बनता है। यह छोटा जंक्शन एक पी-एन जंक्शन बनाता है। इनका उपयोग कम वोल्टेज संकेतों के लिए माइक्रोवेव मिक्सर और डिटेक्टरों में किया जाता है।

• वैक्यूम डायोड:

यह सबसे बुनियादी डायोड है, जो दो इलेक्ट्रोड (कैथोड और एनोड) और एक वैक्यूम ट्यूब से उत्पन्न होता है। एनोड और कैथोड दोनों वैक्यूम ट्यूब में मौजूद हैं।

जब गर्म किया जाता है, कैथोड पर मुक्त इलेक्ट्रॉनों आगे पूर्वाग्रह में निर्वात में जारी कर रहे हैं। वर्तमान प्रवाह को जारी रखने वाले एनोड द्वारा इलेक्ट्रॉनों को इकट्ठा किया जाता है। विद्युत धारा रिवर्स पूर्वाग्रह की स्थिति में प्रवाह नहीं करती है क्योंकि एक एनोड नकारात्मक छोर से जुड़ा होता है और वैक्यूम में मौजूद मुक्त इलेक्ट्रॉनों को एनोड द्वारा पीछे हटा दिया जाता है।

• प्रकाश उत्सर्जक डायोड:

LEDs के रूप में जाना जाता है, प्रकाश उत्सर्जक डायोड ऑप्टिकल डायोड हैं जो अन्य प्रकार के अर्धचालकों के बीच व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। वे वोल्टेज के आवेदन पर आगे पक्षपातपूर्ण स्थितियों में दृश्यमान या अदृश्य अवरक्त प्रकाश जारी करते हैं। सरल शब्दों में, LEDs प्रकाश उत्सर्जक डायोड हैं जो विद्युत ऊर्जा को प्रकाश ऊर्जा में बदलते हैं। LEDs जारी करने वाले अदृश्य अवरक्त प्रकाश का उपयोग ज्यादातर रिमोट कंट्रोल में किया जाता है।

जब एलईडी आगे पक्षपाती होता है, तो चालन-बैंड में मौजूद मुक्त इलेक्ट्रॉन वैलेंस-बैंड में मौजूद छेदों के साथ फिर से जुड़ते हैं, प्रकाश ऊर्जा जारी करते हैं। एक मजबूत वर्तमान प्रवाह या मजबूत विद्युत क्षेत्र के खिलाफ प्रकाश ऊर्जा जारी करने की प्रक्रिया को इलेक्ट्रोल्यूमिनिसेंस कहा जाता है।

प्रकाश उत्सर्जक डायोड एन-प्रकार सामग्री को नकारात्मक बिंदु और पी-प्रकार को बैटरी के सकारात्मक बिंदु से जोड़कर बनाया जाता है; जिसका अर्थ है कि एन-प्रकार सामग्री को नकारात्मक रूप से चार्ज किया जाना चाहिए, जबकि पी-प्रकार सामग्री को सकारात्मक रूप से चार्ज किया जाना चाहिए।

एलईडी डायोड संरचना एक मानक पीएन जंक्शन डायोड के समान है। सिलिकॉन या जर्मेनियम की जगह LEDs फास्फोरस, आर्सेनिक और गैलियम प्रोडक्टों से बने हैं क्योंकि सिलिकॉन और जर्मेनियम गर्मी के रूप में ऊर्जा का उत्सर्जन करते हैं न कि प्रकाश के रूप में।

• लेजर डायोड:

इन डायोडों का मुख्य कार्य विद्युत ऊर्जा को प्रकाश ऊर्जा में परिवर्तित करके उच्च-तीव्रता के सुसंगत प्रकाश का प्रोडक्टन करना है। वे ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरण हैं, जिसमें अर्धचालक पीएन जंक्शन एक सक्रिय माध्यम या लेजर माध्यम के रूप में कार्य करता है।

ये डायोड सस्ते, कॉम्पैक्ट और खोजे गए सभी लेज़रों में सबसे छोटे हैं। लेजर डायोड अर्धचालक लेज़रों, जंक्शन लेज़रों, जंक्शन डायोड लेज़रों और इंजेक्शन लेज़रों के नाम से भी जाने जाते हैं। लेजर डायोड एक प्रकाश उत्सर्जक डायोड के समान काम करता है, लेकिन दोनों डायोड के बीच एक अंतर है। LEDs असंगत प्रकाश का प्रोडक्टन करते हैं जबकि लेजर डायोड सुसंगत प्रकाश का प्रोडक्टन करते हैं।

ये डायोड डोप्ड गैलियम आर्सेनाइड की दो परतों से बनाए जाते हैं। डॉप्ड गैलियम आर्सेनाइड की एक परत एन-टाइप सेमीकंडक्टर्स का प्रोडक्टन करती है जबकि डॉप्ड गैलियम आर्सेनाइड की दूसरी परत पी-टाइप सेमीकंडक्टर्स बनाती है। सिलिकॉन, सेलेनियम और मैग्नीशियम लेजर डायोड में डोपिंग एजेंट के रूप में उपयोग किया जाता है।

• कार्बनिक प्रकाश उत्सर्जक डायोडः

ये डायोड ठोस-राज्य मोनोलिथिक उपकरण हैं जो कार्बनिक पतली फिल्मों के अनुक्रम से बने होते हैं जिन्हें दो प्रवाहकीय पतली फिल्म इलेक्ट्रोड के बीच रखा जाता है। एक OLED (कार्बनिक प्रकाश उत्सर्जक डायोड) को बिजली की आपूर्ति के बाद, एक विद्युत क्षेत्र बनाया जाता है। यह विद्युत क्षेत्र छिद्रों और इलेक्ट्रॉनों को इलेक्ट्रोड से कार्बनिक फिल्मों में प्रवाहित होने की अनुमति देता है जब तक कि वे पीयूनः संयोजन और उत्तेजना नहीं बनाते हैं। उत्तेजनाएं प्रकाश और / या अवांछित गर्मी उत्सर्जित करके कम ऊर्जा स्तर तक आराम करती हैं।

ओरिजिनल कार्बनिक प्रकाश उत्सर्जक डायोड की कोशिका संरचना में एनोड और कैथोड के बीच रखी पतली कार्बनिक परतों का ढेर होता है।

ये इलेक्ट्रॉनिक सर्किट को डिजाइन और संचालित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले कुछ सबसे आम प्रकार के डायोड हैं। प्रत्येक डायोड दूसरे से अलग होता है और इसमें विभिन्न अनुप्रयोग होते हैं। डायोड के कुछ मुख्य अनुप्रयोग रेडियो डिमोडुलेशन, बिजली संरक्षण, रिवर्स-वोल्टेज संरक्षण, ओवर-वोल्टेज संरक्षण, तर्क द्वार, तापमान माप और वर्तमान स्टीयरिंग हैं। सेमीकंडक्टर डायोड अपेक्षाकृत सस्ते हैं और विभिन्न आपूर्तिकर्ताओं से आसानी से उपलब्ध हैंमोगलिक्स.