జెనర్ డయోడ్లు

పరిచయం

డయోడ్లను సాధారణంగా ఒక దిశగా (ఫార్వర్డ్ బయాస్డ్) ప్రవాహాన్ని అనుమతించే పరికరం అని పిలుస్తారు మరియు రివర్స్ బయాస్‌లో ఉపయోగించినప్పుడు కరెంట్ ప్రవాహానికి నిరోధకతను అందిస్తుంది. మరోవైపు జెనర్ డయోడ్ (అమెరికన్ శాస్త్రవేత్త సి. జెనర్ పేరు పెట్టారు), ఫార్వర్డ్ బయాస్‌లో ఉపయోగించినప్పుడు కరెంట్ ప్రవాహాన్ని అనుమతించడమే కాకుండా, రివర్స్డ్ బయాస్‌లో ఉపయోగించినప్పుడు అవి కరెంట్ ప్రవాహాన్ని కూడా అనుమతిస్తాయి. ఇప్పటివరకు అనువర్తిత వోల్టేజ్ జెనర్ బ్రేక్డౌన్ వోల్టేజ్ అని పిలువబడే బ్రేక్డౌన్ వోల్టేజ్ పైన ఉంది. లేదా మరో మాటలో చెప్పాలంటే బ్రేక్డౌన్ వోల్టేజ్ వోల్టేజ్, దీనిపై జెనర్ డయోడ్ రివర్స్ దిశలో నిర్వహించడం ప్రారంభిస్తుంది.

జెనర్ డయోడ్ యొక్క కార్యాచరణ సూత్రం:

సాధారణ డయోడ్లలో, బ్రేక్డౌన్ వోల్టేజ్ చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది మరియు బ్రేక్డౌన్ డయోడ్ పైన ఉన్న వోల్టేజ్ వర్తింపజేస్తే డయోడ్ పూర్తిగా దెబ్బతింటుంది, కానీ జెనర్ డయోడ్లలో, బ్రేక్డౌన్ వోల్టేజ్ అంత ఎక్కువగా ఉండదు మరియు జెనర్ డయోడ్ యొక్క శాశ్వత నష్టానికి దారితీయకపోతే వోల్టేజ్ వర్తించబడుతుంది.

జెనర్ డయోడ్‌కు వర్తించే రివర్స్ వోల్టేజ్ పేర్కొన్న బ్రేక్‌డౌన్ వోల్టేజ్ (Vz) వైపు పెరిగేకొద్దీ, ఒక కరెంట్ డయోడ్ ద్వారా ప్రవహించడం ప్రారంభమవుతుంది మరియు ఈ ప్రవాహాన్ని జెనర్ కరెంట్ అని పిలుస్తారు మరియు ఈ ప్రక్రియను అవలాంచ్ బ్రేక్‌డౌన్ అంటారు. ప్రస్తుత గరిష్టంగా పెరుగుతుంది మరియు స్థిరీకరించబడుతుంది. అనువర్తిత వోల్టేజ్ యొక్క విస్తృత పరిధిలో ఈ ప్రవాహం స్థిరంగా ఉంటుంది మరియు జెనర్ డయోడ్ దెబ్బతినకుండా అధిక వోల్టేజ్‌తో తట్టుకోగలదు. ఈ ప్రవాహం సిరీస్ రెసిస్టర్ ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది.

చర్యలో సాధారణ డయోడ్ క్రింద ఉన్న చిత్రాలను పరిగణించండి.

జెనర్ డయోడ్ యొక్క కార్యకలాపాలను చూపించడానికి, క్రింద ఉన్న రెండు ప్రయోగాలను (A మరియు B) పరిగణించండి.

లో ప్రయోగాలు, ఒక 12V జెనర్ డయోడ్ చిత్రం లో చూపిన మరియు అది తక్కువ ఎందుకంటే జెనర్ డయోడ్ సమర్థవంతంగా వోల్టేజ్ బ్లాక్ చూడవచ్చు ఎత్తివేశారు పక్షపాతంతో కనెక్ట్ / అందువలన వోల్టేజ్ బ్రేక్డౌన్ ప్రత్యేక జెనర్ డయోడ్ మరియు దీపం సమం దూరంగా ఉండిపోయింది.

లో ప్రయోగాలు B, ఒక 6V జెనర్ డయోడ్ ఉపయోగిస్తారు జరుపుతున్న (బల్బ్ న వస్తుంది) అప్లైడ్ వోల్టేజ్ భంగవిరామ విపీడనం దాని కన్నా ఎక్కువ మరియు అందువలన ప్రదర్శనలు ఆ ఎందుకంటే రివర్స్ పక్షపాతంతో లో బ్రేక్డౌన్ ప్రాంతంలో జెనర్ డయోడ్ యొక్క కార్యకలాపాల ప్రాంతం.

జెనర్ డయోడ్ యొక్క కరెంట్-విపీడనం లక్షణం వక్రత క్రింద చూపించాం.

గ్రాఫ్ నుండి, రివర్స్ బయాస్ మోడ్‌లో పనిచేసే జెనర్ డయోడ్ సరఫరా చేయబడిన కరెంట్‌తో సంబంధం లేకుండా చాలా స్థిరమైన వోల్టేజ్ కలిగి ఉంటుందని ed హించవచ్చు.

జెనర్ డయోడ్ యొక్క అనువర్తనాలు:

ఎలక్ట్రానిక్ సర్క్యూట్లలో జెనర్ డయోడ్లు మూడు ప్రధాన అనువర్తనాలలో ఉపయోగించబడతాయి;

1. వోల్టేజ్ నియంత్రణ

2. వేవ్‌ఫార్మ్ క్లిప్పర్

3. వోల్టేజ్ షిఫ్టర్

1. వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్‌గా జెనర్ డయోడ్

ఇది జెనర్ డయోడ్‌ల యొక్క అత్యంత సాధారణ అనువర్తనం.

జెనర్ డయోడ్ల యొక్క ఈ అనువర్తనం సరఫరా లేదా లోడ్ కరెంట్‌లో తేడాలతో సంబంధం లేకుండా స్థిరమైన వోల్టేజ్‌ను నిర్వహించడానికి జెనర్ డయోడ్‌ల సామర్థ్యంపై ఎక్కువగా ఆధారపడుతుంది. వోల్టేజ్ రెగ్యులేషన్ పరికరం యొక్క సాధారణ పని ఏమిటంటే లోడ్ (డ్రాడ్ కరెంట్) లేదా సరఫరా వోల్టేజ్‌లోని వైవిధ్యాలు మరియు అస్థిరతతో సంబంధం లేకుండా దానికి సమాంతరంగా అనుసంధానించబడిన లోడ్‌కు స్థిరమైన అవుట్పుట్ వోల్టేజ్‌ను అందించడం.

జెనర్ డయోడ్ గరిష్ట మరియు కనిష్ట రివర్స్ కరెంట్ పరిధిలో ప్రస్తుత స్థితిలో ఉన్న స్థిరమైన వోల్టేజ్‌ను అందిస్తుంది.

వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్‌గా జెనర్ డయోడ్ ఉపయోగించబడుతున్నట్లు చూపించే సర్క్యూట్ రేఖాచిత్రం క్రింద చూపబడింది.

ఒక రెసిస్టర్, R1 డయోడ్ ద్వారా ప్రవహించే కరెంట్ మొత్తాన్ని పరిమితం చేయడానికి జెనర్ డయోడ్‌తో అనుసంధానించబడి ఉంది మరియు ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ విన్ (ఇది జెనర్ వోల్టేజ్ కంటే ఎక్కువగా ఉండాలి) చిత్రంలో చూపిన విధంగా కనెక్ట్ చేయబడింది మరియు అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ Vout, Vout = Vz (జెనర్ వోల్టేజ్) తో జెనర్ డయోడ్ అంతటా తీసుకోబడుతుంది . వోల్టేజ్‌ను నియంత్రించడానికి జెనర్ డయోడ్ యొక్క రివర్స్ బయాస్ లక్షణాలు అవసరం కాబట్టి, ఇది రివర్స్డ్ బయాస్ మోడ్‌లో అనుసంధానించబడి ఉంటుంది, కాథోడ్ సర్క్యూట్ యొక్క సానుకూల రైలుకు అనుసంధానించబడి ఉంటుంది.

రెసిస్టర్ R1 యొక్క విలువను ఎన్నుకునేటప్పుడు జాగ్రత్త తీసుకోవాలి, ఎందుకంటే ఒక చిన్న విలువ రెసిస్టర్ లోడ్ కనెక్ట్ అయినప్పుడు పెద్ద డయోడ్ కరెంట్ వస్తుంది మరియు ఇది డయోడ్ యొక్క శక్తి వెదజల్లే అవసరాన్ని పెంచుతుంది, ఇది గరిష్ట శక్తి రేటింగ్ కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది జెనర్ మరియు దానిని దెబ్బతీస్తుంది.

ఉపయోగించాల్సిన రెసిస్టర్ యొక్క విలువను క్రింది సూత్రాన్ని ఉపయోగించి నిర్ణయించవచ్చు.

R ₁ = (V _in - V _Z) / I _Z ఎక్కడ; R1 అనేది సిరీస్ నిరోధకత యొక్క విలువ. విన్ ఇన్పుట్ వోల్టేజ్. Vz వలె ఉండే Vz జెనర్ వోల్టేజ్ మరియు Iz జెనర్ కరెంట్.

ఈ సూత్రాన్ని ఉపయోగించడం ద్వారా, ఎంచుకున్న రెసిస్టర్ యొక్క విలువ జెనర్ నిర్వహించగలిగే దానికంటే ఎక్కువ ప్రస్తుత ప్రవాహానికి దారితీయదని నిర్ధారించడం సులభం అవుతుంది.

జెనర్ డయోడ్ ఆధారిత రెగ్యులేటర్ సర్క్యూట్‌లతో అనుభవించిన ఒక చిన్న సమస్య ఏమిటంటే, జెనర్ కొన్నిసార్లు ఇన్పుట్ వోల్టేజ్‌ను నియంత్రించే ప్రయత్నాలు చేస్తున్నప్పుడు సరఫరా రైలులో విద్యుత్ శబ్దాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది. చాలా అనువర్తనాలకు ఇది సమస్య కాకపోవచ్చు, డయోడ్ అంతటా పెద్ద విలువ డికప్లింగ్ కెపాసిటర్‌ను చేర్చడం ద్వారా ఈ సమస్య పరిష్కరించబడుతుంది. ఇది జెనర్ యొక్క అవుట్పుట్ను స్థిరీకరించడానికి సహాయపడుతుంది.

2. వేవ్‌ఫార్మ్ క్లిప్పర్‌గా జెనర్ డయోడ్

సాధారణ డయోడ్‌ల యొక్క ఉపయోగాలలో ఒకటి క్లిప్పింగ్ మరియు బిగింపు సర్క్యూట్‌ల అనువర్తనంలో ఉంది, ఇవి సర్క్యూట్‌లు, ఇవి ఇన్‌పుట్ ఎసి తరంగ రూపాన్ని లేదా సిగ్నల్‌ను ఆకృతి చేయడానికి లేదా సవరించడానికి ఉపయోగిస్తారు, క్లిప్పర్ లేదా క్లాంపర్ యొక్క ప్రత్యేకతలను బట్టి భిన్నంగా ఆకారంలో ఉన్న అవుట్పుట్ సిగ్నల్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది.

క్లిప్పర్స్ సర్క్యూట్లు సాధారణంగా సర్క్యూట్లు, ఇవి సర్క్యూట్ యొక్క అవుట్పుట్ సిగ్నల్ ఇన్పుట్ సిగ్నల్ లేదా తరంగ రూపంలోని ఇతర భాగాలను మార్చకుండా ముందుగా నిర్ణయించిన వోల్టేజ్ విలువకు మించి వెళ్ళకుండా నిరోధించడానికి ఉపయోగిస్తారు.

ఈ సర్క్యూట్లను క్లాంపర్లతో పాటు అనలాగ్ టెలివిజన్ మరియు ఎఫ్ఎమ్ రేడియో ట్రాన్స్మిటర్లలో జోక్యం (క్లాంపింగ్ సర్క్యూట్లు) తొలగించడానికి మరియు ఎత్తైన శిఖరాలను క్లిప్పింగ్ చేయడం ద్వారా శబ్దం శిఖరాలను పరిమితం చేయడానికి విస్తృతంగా ఉపయోగిస్తారు.

అనువర్తిత వోల్టేజ్ బ్రేక్డౌన్ వోల్టేజ్కు సమానం కానప్పుడు జెనర్ డయోడ్లు సాధారణ డయోడ్ల వలె ప్రవర్తిస్తాయి కాబట్టి, అవి క్లిప్పింగ్ సర్క్యూట్లలో కూడా ఉపయోగించబడతాయి.

క్లిప్పింగ్ సర్క్యూట్లను సానుకూల, ప్రతికూల లేదా రెండు ప్రాంతాలలో సిగ్నల్ క్లిప్ చేయడానికి రూపొందించవచ్చు. డయోడ్ సహజంగా ఇతర ప్రాంతాన్ని 0.7V వద్ద క్లిప్ చేస్తుంది, ఇది సానుకూల లేదా ప్రతికూల క్లిప్పర్‌గా రూపొందించబడిందా అనే దానితో సంబంధం లేకుండా.

ఉదాహరణకు, దిగువ సర్క్యూట్‌ను పరిగణించండి.

క్లిప్పర్ సర్క్యూట్ 6.2v వద్ద అవుట్పుట్ సిగ్నల్ను క్లిప్ చేయడానికి రూపొందించబడింది, కాబట్టి 6.2v జెనర్ డయోడ్ ఉపయోగించబడింది. ఇన్పుట్ తరంగ రూపంతో సంబంధం లేకుండా జెనర్ డయోడ్ అవుట్పుట్ సిగ్నల్ జెనర్ వోల్టేజ్ దాటి వెళ్ళకుండా నిరోధిస్తుంది. ఈ ప్రత్యేక ఉదాహరణ కోసం, 20v ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ ఉపయోగించబడింది మరియు పాజిటివ్ స్వింగ్ పై అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ 6.2v జెనర్ డయోడ్ యొక్క వోల్టేజ్కు అనుగుణంగా ఉంటుంది. ఎసి వోల్టేజ్ యొక్క ప్రతికూల స్వింగ్ సమయంలో, జెనర్ డయోడ్ సాధారణ డయోడ్ లాగా ప్రవర్తిస్తుంది మరియు అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ను 0.7 వి వద్ద క్లిప్ చేస్తుంది, సాధారణ సిలికాన్ డయోడ్లకు అనుగుణంగా ఉంటుంది.

సానుకూల మరియు ప్రతికూల స్వింగ్‌లో వోల్టేజ్ వివిధ స్థాయిలలో క్లిప్ అయ్యే విధంగా ఎసి సర్క్యూట్ యొక్క నెగటివ్ స్వింగ్ మరియు పాజిటివ్ స్వింగ్ కోసం క్లిప్పింగ్ సర్క్యూట్‌ను అమలు చేయడానికి, డబుల్ జెనర్ క్లిప్పింగ్ సర్క్యూట్ ఉపయోగించబడుతుంది. డబుల్ జెనర్ క్లిప్పింగ్ సర్క్యూట్ కోసం సర్క్యూట్ రేఖాచిత్రం క్రింద చూపబడింది.

పై క్లిప్పింగ్ సర్క్యూట్లో, వోల్టేజ్ Vz2 అవుట్పుట్ సిగ్నల్ క్లిప్ చేయదలిచిన AC మూలం యొక్క ప్రతికూల స్వింగ్ పై వోల్టేజ్ను సూచిస్తుంది, వోల్టేజ్ Vz1 AC మూలం యొక్క సానుకూల స్వింగ్ పై వోల్టేజ్ను సూచిస్తుంది, దీనిలో అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ క్లిప్ చేయబడాలని కోరుకుంటారు.

3. వోల్టేజ్ షిఫ్టర్‌గా జెనర్ డయోడ్

వోల్టేజ్ షిఫ్టర్ జెనర్ డయోడ్ యొక్క సరళమైన కానీ ఆసక్తికరమైన అనువర్తనాలలో ఒకటి. మీరు 3.Vv సెన్సార్‌ను 5V MCU కి కనెక్ట్ చేయడంలో అనుభవం కలిగి ఉంటే, మరియు రీడింగులలోని లోపాలను మొదటిసారి చూసినట్లయితే, ఇది వారికి దారితీస్తుందని మీరు వోల్టేజ్ షిఫ్టర్ల ప్రాముఖ్యతను అభినందిస్తారు. వోల్టేజ్ షిఫ్టర్లు సిగ్నల్‌ను ఒక వోల్టేజ్ నుండి మరొక వోల్టేజ్‌గా మార్చడానికి సహాయపడతాయి మరియు బ్రేక్డౌన్ ప్రాంతంలో స్థిరమైన అవుట్పుట్ వోల్టేజ్‌ను నిర్వహించడానికి జెనర్ డయోడ్ యొక్క సామర్థ్యంతో, ఇది వాటిని ఆపరేషన్‌కు అనువైన భాగం చేస్తుంది.

ఒక లో జెనర్ డయోడ్ ఆధారంగా వోల్టేజ్ షిఫ్టర్, సర్క్యూట్ను ఉత్పత్తి వోల్టేజ్ తగ్గిస్తుంది వోల్టేజ్ ఉపయోగిస్తారు ఆ ప్రత్యేక జెనర్ డయోడ్ కుదేలైన సమం విలువతో. వోల్టేజ్ షిఫ్టర్ కోసం సర్క్యూట్ రేఖాచిత్రం క్రింద వివరించబడింది.

దిగువ ప్రయోగాన్ని పరిగణించండి,

సర్క్యూట్ 3.3v జెనర్ డయోడ్ ఆధారిత వోల్టేజ్ షిఫ్టర్‌ను వివరిస్తుంది. ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ (7 వి) నుండి జెనర్ డయోడ్ యొక్క బ్రేక్డౌన్ వోల్టేజ్ (3.3 వి) ను తీసివేయడం ద్వారా సర్క్యూట్ యొక్క అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ (3.72 వి) ఇవ్వబడుతుంది.

వౌట్ = విన్ –విజ్

వోట్ = 7 - 3.3 = 3.7 వి

ఇంతకు ముందు వివరించిన విధంగా వోల్టేజ్ షిఫ్టర్ ఆధునిక ఎలక్ట్రానిక్ సర్క్యూట్ల రూపకల్పనలో అనేక అనువర్తనాలను కలిగి ఉంది, ఎందుకంటే డిజైన్ ఇంజనీర్ డిజైన్ ప్రక్రియలో కొన్ని వేర్వేరు వోల్టేజ్ స్థాయిలతో పని చేయాల్సి ఉంటుంది.

జెనర్ డయోడ్ల రకాలు:

జెనర్ డయోడ్లు అనేక పారామితుల ఆధారంగా రకాలుగా వర్గీకరించబడతాయి;

1. నామమాత్రపు వోల్టేజ్
2. శక్తి వెదజల్లు
3. ఫార్వర్డ్ డ్రైవ్ కరెంట్
4. ఫార్వర్డ్ వోల్టేజ్
5. ప్యాకేజింగ్ రకం
6. గరిష్ట రివర్స్ కరెంట్

నామమాత్రపు వోల్టేజ్

జెనర్ డయోడ్ యొక్క నామమాత్రపు ఆపరేషన్ వోల్టేజ్‌ను జెనర్ డయోడ్ యొక్క బ్రేక్‌డౌన్ వోల్టేజ్ అని కూడా పిలుస్తారు, డయోడ్ ఉపయోగించాల్సిన అనువర్తనాన్ని బట్టి, ఇది తరచుగా జెనర్ డయోడ్ ఎంపికకు చాలా ముఖ్యమైన ప్రమాణం.

శక్తి వెదజల్లడం

ఇది జెనర్ కరెంట్ వెదజల్లుతున్న గరిష్ట శక్తిని సూచిస్తుంది. ఈ పవర్ రేటింగ్‌ను మించితే జెనర్ డయోడ్ యొక్క ఉష్ణోగ్రత అధికంగా పెరుగుతుంది, అది దెబ్బతింటుంది మరియు సర్క్యూట్లో దానికి అనుసంధానించబడిన విషయాల వైఫల్యానికి దారితీస్తుంది. అందువల్ల డయోడ్‌ను దృష్టిలో పెట్టుకుని ఎన్నుకునేటప్పుడు ఈ కారకాన్ని పరిగణించాలి.

గరిష్ట జెనర్ కరెంట్

పరికరాన్ని పాడుచేయకుండా జెనర్ వోల్టేజ్ వద్ద జెనర్ డయోడ్ ద్వారా పంపగల గరిష్ట ప్రవాహం ఇది.

కనిష్ట జెనర్ కరెంట్

విచ్ఛిన్నం ప్రాంతంలో జెనర్ డయోడ్ పనిచేయడం ప్రారంభించడానికి అవసరమైన కనీస ప్రవాహాన్ని ఇది సూచిస్తుంది.

డయోడ్ యొక్క స్పెసిఫికేషన్‌గా పనిచేసే ఇతర పారామితులు ఆ విచిత్రమైన డిజైన్‌కు అవసరమైన జెనర్ డయోడ్ రకంపై నిర్ణయం తీసుకునే ముందు పూర్తిగా పరిగణించాల్సిన అవసరం ఉంది.

ముగింపు:

జెనర్ డయోడ్ గురించి మీరు ఎప్పటికీ మరచిపోలేని 5 పాయింట్లు ఇక్కడ ఉన్నాయి.

1. జెనర్ డయోడ్ ఒక సాధారణ డయోడ్ లాగా ఉంటుంది, ఇది పదునైన బ్రేక్డౌన్ వోల్టేజ్ కలిగి ఉండటానికి డోప్ చేయబడింది.
2. జెనర్ డయోడ్ గరిష్ట జెనర్ కరెంట్ మించకపోతే ఇన్పుట్ వోల్టేజ్తో సంబంధం లేకుండా స్థిరమైన అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ను నిర్వహిస్తుంది.
3. ఫార్వర్డ్ బయాస్‌లో కనెక్ట్ చేసినప్పుడు, జెనర్ డయోడ్ సాధారణ సిలికాన్ డయోడ్ లాగా ప్రవర్తిస్తుంది. ఇది సాధారణ డయోడ్ వాడకంతో పాటు అదే 0.7v వోల్టేజ్ డ్రాప్‌తో నిర్వహిస్తుంది.
4. జెనర్ డయోడ్ డిఫాల్ట్ కార్యాచరణ స్థితి విచ్ఛిన్న ప్రాంతంలో ఉంది (రివర్స్డ్ బయాస్డ్). రివర్స్ బయాస్డ్‌లో జెనర్ వోల్టేజ్ కంటే అనువర్తిత వోల్టేజ్ ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు ఇది వాస్తవానికి పనిచేయడం ప్రారంభిస్తుంది.
5. జెనర్ డయోడ్ ఎక్కువగా వోల్టేజ్ రెగ్యులేషన్, క్లిప్పింగ్ సర్క్యూట్లు మరియు వోల్టేజ్ షిఫ్టర్లతో కూడిన అనువర్తనాలలో ఉపయోగించబడుతుంది.