ಝೀನರ್ ಡಯೋಡ್ ಹೇಗೆ ಕೆಲಸ ಮಾಡುತ್ತದೆ

ಝೀನರ್ ಡಯೋಡ್ ಅಥವಾ ಝೀನರ್ ಡಯೋಡ್ (ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಝೀನರ್ ಡಯೋಡ್) ಒಂದು ವಿಶೇಷ ಡಯೋಡ್ ಆಗಿದ್ದು ಅದು pn ಜಂಕ್ಷನ್‌ನ ರಿವರ್ಸ್ ಬಯಾಸ್ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಸ್ಥಿರವಾದ ಸ್ಥಗಿತ ಕ್ರಮದಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಸ್ಥಗಿತವು ಸಂಭವಿಸುವವರೆಗೆ, ಮುಚ್ಚಿದ ಝೀನರ್ ಡಯೋಡ್ನ ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರತಿರೋಧದಿಂದಾಗಿ ಝೀನರ್ ಡಯೋಡ್, ಸೋರಿಕೆ ಪ್ರವಾಹದ ಮೂಲಕ ಕೇವಲ ಒಂದು ಚಿಕ್ಕ ವಿದ್ಯುತ್ ಹರಿಯುತ್ತದೆ.

ಆದರೆ ದೋಷ ಸಂಭವಿಸಿದಾಗ, ಪ್ರವಾಹವು ತಕ್ಷಣವೇ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ ಏಕೆಂದರೆ ಝೀನರ್ನ ವಿಭಿನ್ನ ಪ್ರತಿರೋಧವು ಈ ಹಂತದಲ್ಲಿ ಭಿನ್ನರಾಶಿಗಳಿಂದ ನೂರಾರು ಓಮ್ಗಳವರೆಗೆ ಇರುತ್ತದೆ. ಈ ರೀತಿಯಾಗಿ, ಝೀನರ್ ಡಯೋಡ್‌ನಲ್ಲಿನ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅನ್ನು ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ವ್ಯಾಪಕವಾದ ಹಿಮ್ಮುಖ ಪ್ರವಾಹಗಳ ಮೇಲೆ ನಿಖರವಾಗಿ ನಿರ್ವಹಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಝೀನರ್ ಡಯೋಡ್ ಅನ್ನು ಝೀನರ್ ಡಯೋಡ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ (ಇಂಗ್ಲಿಷ್ ಝೀನರ್ ಡಯೋಡ್ನಿಂದ) ಸುರಂಗ ಸ್ಥಗಿತದ ವಿದ್ಯಮಾನವನ್ನು ಮೊದಲು ಕಂಡುಹಿಡಿದ ವಿಜ್ಞಾನಿ, ಅಮೇರಿಕನ್ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞ ಕ್ಲಾರೆನ್ಸ್ ಮೆಲ್ವಿನ್ ಝೀನರ್ (1905 - 1993).

ತೆಳುವಾದ ಸಂಭಾವ್ಯ ತಡೆಗೋಡೆಯ ಮೂಲಕ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸೋರಿಕೆಯ ವಿದ್ಯಮಾನವಾದ ಸುರಂಗ ಪರಿಣಾಮಕ್ಕೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದ ಝೀನರ್ ಕಂಡುಹಿಡಿದ pn ಜಂಕ್ಷನ್‌ನ ವಿದ್ಯುತ್ ಸ್ಥಗಿತವನ್ನು ಈಗ ಝೀನರ್ ಪರಿಣಾಮ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಇಂದು ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಝೀನರ್ ಡಯೋಡ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ.

ಪರಿಣಾಮದ ಭೌತಿಕ ಚಿತ್ರ ಹೀಗಿದೆ.p-n ಜಂಕ್ಷನ್‌ನ ಹಿಮ್ಮುಖ ಪಕ್ಷಪಾತದಲ್ಲಿ, ಶಕ್ತಿ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ಗಳು ಅತಿಕ್ರಮಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು p-ಪ್ರದೇಶದ ವೇಲೆನ್ಸ್ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ನಿಂದ n-ಪ್ರದೇಶದ ವಹನ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ಗೆ ಚಲಿಸಬಹುದು ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರ, ಇದು ಉಚಿತ ಚಾರ್ಜ್ ವಾಹಕಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ರಿವರ್ಸ್ ಕರೆಂಟ್ ತೀವ್ರವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ.

ಹೀಗಾಗಿ, ಝೀನರ್ ಡಯೋಡ್ನ ಮುಖ್ಯ ಉದ್ದೇಶವೆಂದರೆ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅನ್ನು ಸ್ಥಿರಗೊಳಿಸುವುದು. ಉದ್ಯಮವು ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಝೀನರ್ ಡಯೋಡ್ಗಳನ್ನು 1.8 V ನಿಂದ 400 V ವರೆಗಿನ ಸ್ಥಿರೀಕರಣ ವೋಲ್ಟೇಜ್ಗಳೊಂದಿಗೆ ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ, ಹೆಚ್ಚಿನ, ಮಧ್ಯಮ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ಶಕ್ತಿ, ಇದು ಗರಿಷ್ಠ ಅನುಮತಿಸುವ ರಿವರ್ಸ್ ಕರೆಂಟ್ನಲ್ಲಿ ಭಿನ್ನವಾಗಿರುತ್ತದೆ.

ಈ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಸರಳ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಸ್ಟೇಬಿಲೈಸರ್ಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ರೇಖಾಚಿತ್ರಗಳಲ್ಲಿ, ಝೀನರ್ ಡಯೋಡ್ಗಳನ್ನು ಡಯೋಡ್ ಚಿಹ್ನೆಯನ್ನು ಹೋಲುವ ಚಿಹ್ನೆಯಿಂದ ಸೂಚಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಝೀನರ್ ಡಯೋಡ್ಗಳ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಅನ್ನು "ಜಿ" ಅಕ್ಷರದ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಚಿತ್ರಿಸಲಾಗಿದೆ ಎಂಬ ಏಕೈಕ ವ್ಯತ್ಯಾಸದೊಂದಿಗೆ.

ಸುಪ್ತ ಸಂಯೋಜಿತ ರಚನೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಝೀನರ್ ಡಯೋಡ್‌ಗಳು, ಸುಮಾರು 7 V ಯ ಸ್ಥಿರೀಕರಣ ವೋಲ್ಟೇಜ್‌ನೊಂದಿಗೆ, ಅತ್ಯಂತ ನಿಖರವಾದ ಮತ್ತು ಸ್ಥಿರವಾದ ಘನ-ಸ್ಥಿತಿಯ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಉಲ್ಲೇಖ ಮೂಲಗಳಾಗಿವೆ: ಅವುಗಳ ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಉದಾಹರಣೆಗಳು ವಿಶಿಷ್ಟವಾಗಿ ಸಾಮಾನ್ಯ ವೆಸ್ಟನ್ ಗಾಲ್ವನಿಕ್ ಕೋಶಕ್ಕೆ (ಪಾದರಸ ಕ್ಯಾಡ್ಮಿಯಮ್ ಉಲ್ಲೇಖ ಗಾಲ್ವನಿಕ್ ಕೋಶ) ಹತ್ತಿರದಲ್ಲಿವೆ.

ಹೆಚ್ಚಿನ-ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅವಲಾಂಚ್ ಡಯೋಡ್‌ಗಳು ("ಟಿವಿಎಸ್-ಡಯೋಡ್‌ಗಳು" ಮತ್ತು "ಸಪ್ರೆಸರ್‌ಗಳು"), ಇದು ಎಲ್ಲಾ ರೀತಿಯ ಸಲಕರಣೆಗಳ ಉಲ್ಬಣ ರಕ್ಷಣೆ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸಲ್ಪಡುತ್ತದೆ, ವಿಶೇಷ ರೀತಿಯ ಝೀನರ್ ಡಯೋಡ್‌ಗಳಿಗೆ ಸೇರಿದೆ.

ನೀವು ನೋಡುವಂತೆ, ಝೀನರ್ ಡಯೋಡ್, ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಡಯೋಡ್ಗಿಂತ ಭಿನ್ನವಾಗಿ, I - V ಗುಣಲಕ್ಷಣದ ಹಿಮ್ಮುಖ ಶಾಖೆಯಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ. ಸಾಮಾನ್ಯ ಡಯೋಡ್‌ನಲ್ಲಿ, ಅದಕ್ಕೆ ರಿವರ್ಸ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅನ್ನು ಅನ್ವಯಿಸಿದರೆ, ವೈಫಲ್ಯವು ಮೂರು ವಿಧಾನಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದರಲ್ಲಿ ಸಂಭವಿಸಬಹುದು (ಅಥವಾ ಒಂದೇ ಬಾರಿಗೆ): ಸುರಂಗ ಸ್ಥಗಿತ, ಹಿಮಪಾತದ ಸ್ಥಗಿತ ಮತ್ತು ಸೋರಿಕೆ ಪ್ರವಾಹಗಳಿಂದ ಉಷ್ಣ ತಾಪನದಿಂದಾಗಿ ಸ್ಥಗಿತ.

ಸಿಲಿಕಾನ್ ಝೀನರ್ ಡಯೋಡ್‌ಗಳ ಥರ್ಮಲ್ ಬ್ರೇಕ್‌ಡೌನ್ ಮುಖ್ಯವಲ್ಲ ಏಕೆಂದರೆ ಅವುಗಳು ಸುರಂಗ ಸ್ಥಗಿತ, ಹಿಮಕುಸಿತ ಸ್ಥಗಿತ ಅಥವಾ ಎರಡೂ ವಿಧದ ಸ್ಥಗಿತವು ಥರ್ಮಲ್ ಬ್ರೇಕ್‌ಡೌನ್ ಪ್ರವೃತ್ತಿಗಿಂತ ಮುಂಚೆಯೇ ಏಕಕಾಲದಲ್ಲಿ ಸಂಭವಿಸುವಂತೆ ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಲಾಗಿದೆ. ಸರಣಿ ಝೀನರ್ ಡಯೋಡ್‌ಗಳನ್ನು ಪ್ರಸ್ತುತ ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಸಿಲಿಕಾನ್‌ನಿಂದ ತಯಾರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

5 V ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ವೋಲ್ಟೇಜ್‌ನಲ್ಲಿನ ಸ್ಥಗಿತವು ಝೀನರ್ ಪರಿಣಾಮದ ಅಭಿವ್ಯಕ್ತಿಯಾಗಿದೆ, 5 V ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸ್ಥಗಿತವು ಹಿಮಪಾತದ ಸ್ಥಗಿತದ ಅಭಿವ್ಯಕ್ತಿಯಾಗಿದೆ. ಸುಮಾರು 5 V ನ ಮಧ್ಯಂತರ ಸ್ಥಗಿತ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಈ ಎರಡು ಪರಿಣಾಮಗಳ ಸಂಯೋಜನೆಯಿಂದ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ. ಝೀನರ್ ಡಯೋಡ್ನ ಸ್ಥಗಿತದ ಕ್ಷಣದಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಶಕ್ತಿಯು ಸುಮಾರು 30 MV / m ಆಗಿದೆ.

ಝೀನರ್ ಡಯೋಡ್ ಸ್ಥಗಿತವು ಮಧ್ಯಮ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಡೋಪ್ ಮಾಡಿದ p-ಟೈಪ್ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಮತ್ತು ಭಾರೀ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಡೋಪ್ಡ್ n-ಟೈಪ್ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ ಜಂಕ್ಷನ್ ತಾಪಮಾನವು ಹೆಚ್ಚಾದಂತೆ, ಝೀನರ್ ಡಯೋಡ್ ಸ್ಟ್ರಿಪ್ಪಿಂಗ್ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಹಿಮಪಾತದ ಸ್ಥಗಿತ ಕೊಡುಗೆ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ.

ಝೀನರ್ ಡಯೋಡ್‌ಗಳು ಈ ಕೆಳಗಿನ ವಿಶಿಷ್ಟ ಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ. Vz - ಸ್ಥಿರೀಕರಣ ವೋಲ್ಟೇಜ್. ದಸ್ತಾವೇಜನ್ನು ಈ ನಿಯತಾಂಕಕ್ಕಾಗಿ ಎರಡು ಮೌಲ್ಯಗಳನ್ನು ನಿರ್ದಿಷ್ಟಪಡಿಸುತ್ತದೆ: ಗರಿಷ್ಠ ಮತ್ತು ಕನಿಷ್ಠ ಸ್ಥಿರೀಕರಣ ವೋಲ್ಟೇಜ್. Iz ಕನಿಷ್ಠ ಸ್ಥಿರೀಕರಣ ಪ್ರವಾಹವಾಗಿದೆ. Zz ಎಂಬುದು ಝೀನರ್ ಡಯೋಡ್ನ ಪ್ರತಿರೋಧವಾಗಿದೆ. Izk ಮತ್ತು Zzk - ನೇರ ಪ್ರವಾಹದಲ್ಲಿ ಪ್ರಸ್ತುತ ಮತ್ತು ಡೈನಾಮಿಕ್ ಪ್ರತಿರೋಧ. Ir ಮತ್ತು Vr ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಗರಿಷ್ಠ ಸೋರಿಕೆ ಪ್ರಸ್ತುತ ಮತ್ತು ವೋಲ್ಟೇಜ್. Tc ಎಂಬುದು ತಾಪಮಾನ ಗುಣಾಂಕವಾಗಿದೆ. Izrm - ಝೀನರ್ ಡಯೋಡ್ನ ಗರಿಷ್ಠ ಸ್ಥಿರೀಕರಣ ಪ್ರವಾಹ.

ಝೀನರ್ ಡಯೋಡ್‌ಗಳನ್ನು ಸ್ವತಂತ್ರ ಸ್ಥಿರಗೊಳಿಸುವ ಅಂಶಗಳಾಗಿ ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಹಾಗೆಯೇ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್ ಸ್ಟೇಬಿಲೈಜರ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಉಲ್ಲೇಖ ವೋಲ್ಟೇಜ್‌ಗಳ ಮೂಲಗಳು (ಉಲ್ಲೇಖ ವೋಲ್ಟೇಜ್‌ಗಳು).

ಸಣ್ಣ ಉಲ್ಲೇಖ ವೋಲ್ಟೇಜ್‌ಗಳನ್ನು ಪಡೆಯಲು, ಸಾಮಾನ್ಯ ಡಯೋಡ್‌ಗಳಂತೆ ಝೀನರ್ ಡಯೋಡ್‌ಗಳನ್ನು ಸಹ ಫಾರ್ವರ್ಡ್ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಆನ್ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ, ನಂತರ ಒಂದು ಝೀನರ್ ಡಯೋಡ್‌ನ ಸ್ಥಿರೀಕರಣ ವೋಲ್ಟೇಜ್ 0.7 - 0.8 ವೋಲ್ಟ್‌ಗಳಾಗಿರುತ್ತದೆ.

ಝೀನರ್ ಡಯೋಡ್‌ನ ದೇಹದಿಂದ ಹರಡುವ ಗರಿಷ್ಠ ಶಕ್ತಿಯು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ 0.125 ರಿಂದ 1 ವ್ಯಾಟ್ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ. ಇದು ನಿಯಮದಂತೆ, ಉದ್ವೇಗ ಶಬ್ದದ ವಿರುದ್ಧ ರಕ್ಷಣಾತ್ಮಕ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ಗಳ ಸಾಮಾನ್ಯ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಗೆ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ-ಶಕ್ತಿಯ ಸ್ಥಿರಕಾರಿಗಳ ನಿರ್ಮಾಣಕ್ಕೆ ಸಾಕಾಗುತ್ತದೆ.