జెనర్ డయోడ్ ఎలా పని చేస్తుంది

జెనర్ డయోడ్ లేదా జెనర్ డయోడ్ (సెమీకండక్టర్ జెనర్ డయోడ్) అనేది pn జంక్షన్ యొక్క రివర్స్ బయాస్ పరిస్థితుల్లో స్థిరమైన బ్రేక్‌డౌన్ మోడ్‌లో పనిచేసే ఒక ప్రత్యేక డయోడ్. ఈ విచ్ఛిన్నం జరిగే వరకు, క్లోజ్డ్ జెనర్ డయోడ్ యొక్క అధిక నిరోధకత కారణంగా జెనర్ డయోడ్, లీకేజ్ కరెంట్ ద్వారా చాలా చిన్న కరెంట్ మాత్రమే ప్రవహిస్తుంది.

కానీ లోపం సంభవించినప్పుడు, కరెంట్ తక్షణమే పెరుగుతుంది ఎందుకంటే జెనర్ యొక్క అవకలన నిరోధకత ఈ సమయంలో భిన్నాల నుండి వందల ఓంల వరకు ఉంటుంది. ఈ విధంగా, జెనర్ డయోడ్ అంతటా వోల్టేజ్ సాపేక్షంగా విస్తృత శ్రేణి రివర్స్ కరెంట్‌లలో చాలా ఖచ్చితంగా నిర్వహించబడుతుంది.

సొరంగం విచ్ఛిన్నం యొక్క దృగ్విషయాన్ని మొదటిసారి కనుగొన్న శాస్త్రవేత్త, అమెరికన్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త క్లారెన్స్ మెల్విన్ జెనర్ (1905 - 1993) గౌరవార్థం జెనర్ డయోడ్‌ను జెనర్ డయోడ్ (ఇంగ్లీష్ జెనర్ డయోడ్ నుండి) అని పిలుస్తారు.

టన్నెలింగ్ ప్రభావానికి సంబంధించి జెనర్ కనుగొన్న pn జంక్షన్ యొక్క విద్యుత్ విచ్ఛిన్నం, సన్నని సంభావ్య అవరోధం ద్వారా ఎలక్ట్రాన్ లీకేజ్ యొక్క దృగ్విషయాన్ని ఇప్పుడు జెనర్ ప్రభావం అని పిలుస్తారు, ఇది నేడు సెమీకండక్టర్ జెనర్ డయోడ్‌లలో పనిచేస్తుంది.

ప్రభావం యొక్క భౌతిక చిత్రం క్రింది విధంగా ఉంది.p-n జంక్షన్ యొక్క రివర్స్ బయాస్‌లో, ఎనర్జీ బ్యాండ్‌లు అతివ్యాప్తి చెందుతాయి మరియు ఎలక్ట్రాన్లు p-ప్రాంతం యొక్క వాలెన్స్ బ్యాండ్ నుండి n-ప్రాంతం యొక్క వాహక బ్యాండ్‌కి మారవచ్చు విద్యుత్ క్షేత్రం, ఇది ఉచిత ఛార్జ్ క్యారియర్‌ల సంఖ్యను పెంచుతుంది మరియు రివర్స్ కరెంట్ తీవ్రంగా పెరుగుతుంది.

అందువలన, జెనర్ డయోడ్ యొక్క ముఖ్య ఉద్దేశ్యం వోల్టేజీని స్థిరీకరించడం. పరిశ్రమ 1.8 V నుండి 400 V వరకు స్థిరీకరణ వోల్టేజీలతో సెమీకండక్టర్ జెనర్ డయోడ్‌లను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, అధిక, మధ్యస్థ మరియు తక్కువ శక్తి, ఇది గరిష్టంగా అనుమతించదగిన రివర్స్ కరెంట్‌లో తేడా ఉంటుంది.

ఈ ఆధారంగా సాధారణ వోల్టేజ్ స్టెబిలైజర్లు తయారు చేస్తారు. రేఖాచిత్రాలలో, జెనర్ డయోడ్‌లు డయోడ్ చిహ్నానికి సమానమైన చిహ్నంతో సూచించబడతాయి, ఒకే తేడాతో జెనర్ డయోడ్‌ల కాథోడ్ అక్షరం «G» రూపంలో చిత్రీకరించబడింది.

దాదాపు 7 V స్థిరీకరణ వోల్టేజ్‌తో గుప్త సమీకృత నిర్మాణంతో కూడిన జెనర్ డయోడ్‌లు అత్యంత ఖచ్చితమైన మరియు స్థిరమైన ఘన-స్థితి వోల్టేజ్ సూచన మూలాలు: వాటి ఉత్తమ ఉదాహరణలు సాధారణ వెస్టన్ గాల్వానిక్ సెల్ (పాదరసం కాడ్మియం రిఫరెన్స్ గాల్వానిక్ సెల్)కు దగ్గరగా ఉంటాయి.

అధిక-వోల్టేజ్ అవలాంచ్ డయోడ్‌లు ("TVS-డయోడ్‌లు" మరియు "సప్రెసర్‌లు"), ఇవి అన్ని రకాల పరికరాల ఉప్పెన రక్షణ సర్క్యూట్‌లలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడతాయి, ఇవి ప్రత్యేక రకం జెనర్ డయోడ్‌లకు చెందినవి.

మీరు చూడగలిగినట్లుగా, జెనర్ డయోడ్, సాంప్రదాయ డయోడ్ వలె కాకుండా, I - V లక్షణం యొక్క రివర్స్ శాఖపై పనిచేస్తుంది. ఒక సాధారణ డయోడ్‌లో, దానికి రివర్స్ వోల్టేజ్ వర్తింపజేస్తే, మూడు విధాలుగా (లేదా ఒకేసారి) వైఫల్యం సంభవించవచ్చు: టన్నెల్ బ్రేక్‌డౌన్, హిమపాతం విచ్ఛిన్నం మరియు లీకేజ్ కరెంట్‌ల నుండి థర్మల్ హీటింగ్ కారణంగా బ్రేక్‌డౌన్.

సిలికాన్ జెనర్ డయోడ్‌ల యొక్క థర్మల్ బ్రేక్‌డౌన్ ముఖ్యమైనది కాదు ఎందుకంటే అవి టన్నెల్ బ్రేక్‌డౌన్, హిమపాతం విచ్ఛిన్నం లేదా రెండు రకాల బ్రేక్‌డౌన్ థర్మల్ బ్రేక్‌డౌన్ ట్రెండ్‌కు చాలా కాలం ముందు ఏకకాలంలో సంభవించేలా రూపొందించబడ్డాయి. సిరీస్ జెనర్ డయోడ్‌లు ప్రస్తుతం ఎక్కువగా సిలికాన్‌తో తయారు చేయబడ్డాయి.

5 V కంటే తక్కువ వోల్టేజ్ వద్ద విచ్ఛిన్నం అనేది జెనర్ ప్రభావం యొక్క అభివ్యక్తి, 5 V కంటే ఎక్కువ విచ్ఛిన్నం అనేది హిమపాతం విచ్ఛిన్నం యొక్క అభివ్యక్తి. ఈ రెండు ప్రభావాల కలయిక వల్ల సాధారణంగా 5 V మధ్యస్థ బ్రేక్‌డౌన్ వోల్టేజ్ ఏర్పడుతుంది. జెనర్ డయోడ్ విచ్ఛిన్నమయ్యే సమయంలో విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క బలం సుమారు 30 MV / m.

జెనర్ డయోడ్ బ్రేక్‌డౌన్ మధ్యస్తంగా డోప్ చేయబడిన p-టైప్ సెమీకండక్టర్స్ మరియు హెవీలీ డోప్డ్ n-టైప్ సెమీకండక్టర్లలో సంభవిస్తుంది.జంక్షన్ ఉష్ణోగ్రత పెరిగేకొద్దీ, జెనర్ డయోడ్ స్ట్రిప్పింగ్ తగ్గుతుంది మరియు హిమపాతం విచ్ఛిన్నం సహకారం పెరుగుతుంది.

జెనర్ డయోడ్‌లు క్రింది విలక్షణమైన లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి. Vz - స్థిరీకరణ వోల్టేజ్. డాక్యుమెంటేషన్ ఈ పరామితి కోసం రెండు విలువలను నిర్దేశిస్తుంది: గరిష్ట మరియు కనిష్ట స్థిరీకరణ వోల్టేజ్. Iz అనేది కనీస స్థిరీకరణ కరెంట్. Zz అనేది జెనర్ డయోడ్ యొక్క ప్రతిఘటన. Izk మరియు Zzk — డైరెక్ట్ కరెంట్ వద్ద కరెంట్ మరియు డైనమిక్ రెసిస్టెన్స్. Ir మరియు Vr అనేది ఇచ్చిన ఉష్ణోగ్రత వద్ద గరిష్ట లీకేజ్ కరెంట్ మరియు వోల్టేజ్. Tc అనేది ఉష్ణోగ్రత గుణకం. Izrm — జెనర్ డయోడ్ యొక్క గరిష్ట స్థిరీకరణ కరెంట్.

జెనర్ డయోడ్‌లు స్వతంత్ర స్థిరీకరణ మూలకాలుగా విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి, అలాగే ట్రాన్సిస్టర్ స్టెబిలైజర్‌లలో రిఫరెన్స్ వోల్టేజ్‌ల (రిఫరెన్స్ వోల్టేజీలు) మూలాలు.

చిన్న రిఫరెన్స్ వోల్టేజ్‌లను పొందడానికి, సాధారణ డయోడ్‌ల మాదిరిగానే జెనర్ డయోడ్‌లు కూడా ఫార్వర్డ్ దిశలో ఆన్ చేయబడతాయి, అప్పుడు ఒక జెనర్ డయోడ్ యొక్క స్థిరీకరణ వోల్టేజ్ 0.7 — 0.8 వోల్ట్‌లుగా ఉంటుంది.

జెనర్ డయోడ్ యొక్క శరీరం ద్వారా వెదజల్లబడే గరిష్ట శక్తి సాధారణంగా 0.125 నుండి 1 వాట్ పరిధిలో ఉంటుంది. ఇది, ఒక నియమం వలె, ప్రేరణ శబ్దానికి వ్యతిరేకంగా రక్షిత సర్క్యూట్ల యొక్క సాధారణ ఆపరేషన్ కోసం మరియు తక్కువ-శక్తి స్టెబిలైజర్ల నిర్మాణం కోసం సరిపోతుంది.