जेनर डायोड

जेनर डायोड एक प्रकार का डायोड है जो एक साधारण डायोड की तरह बिजली को आगे की दिशा में बहने की ही नहीं बल्कि यदि वोल्टेज, ब्रेकडाउन वोल्टेज से, जिसे "जेनर नी वोल्टेज" या "जेंनेर वोल्टेज" भी कहा जाता है, ज्यादा हुआ तो उलटी दिशा में भी बहने की अनुमति देता है। इस उपकरण को क्लारेंस जेनर के नाम पर नामित किया गया है, जिसने इस विद्युत गुण की खोज की। एक पारंपरिक ठोस-अवस्था वाला डायोड पर्याप्त बिजली की अनुमति नहीं देगा यदि वह रिवर्स ब्रेकडाउन वोल्टेज से नीचे रिवर्स-बायस्ड है। जब रिवर्स-बायस्ड ब्रेकडाउन वोल्टेज बढ़ जाता है, तो ऐवलांश ब्रेकडाउन के कारण एक पारंपरिक डायोड उच्च बिजली के अधीन हो जाता है। यदि यह विद्युत प्रवाह बाह्य परिपथाकार द्वारा सीमित नहीं किया जाता, तो यह डायोड स्थायी रूप से क्षतिग्रस्त हो जाता है। भारी मात्रा में फोरवर्ड बायस्ड की अवस्था में (तीर की दिशा में विद्युत), डायोड अपने जंक्शन अन्तस्थ वोल्टेज और आंतरिक प्रतिरोध के कारण वोल्टेज में गिरावट प्रदर्शित करता है। वोल्टेज की गिरावट की राशि, अर्धचालक पदार्थ और डोपिंग सांद्रता पर निर्भर करती है। एक जेनर डायोड लगभग यही गुण प्रदर्शित करता है, सिवाय इसके कि इस उपकरण को न्यूनीकृत भंग वोल्टेज के लिए डिज़ाइन किया गया है, तथाकथित जेनर वोल्टेज . एक जेनर डायोड में भारी मात्रा में डोप्ड पी एन जंक्शन सम्मिलित हैं जो इलेक्ट्रन को p-वर्ग पदार्थ के संयोजन बैंड से n-वर्ग पदार्थ के चालन बैंड तक टनल बनाने की अनुमति देते हैं। परमाणु पैमाने में, यह टनेलिंग, संयोजन बैंड इलेक्ट्रॉन के खाली चालन बैंड स्थिति में अंतरण से मेल रखता है; इसका कारण है, इन बैंडों के बीच घटित बाधा और उच्च बिजली क्षेत्र जो दोनों तरफ के अपेक्षाकृत उच्च स्तर की डोपिंग से प्रेरित होता है। एक रिवर्स-बायस्ड जेनर डायोड एक नियंत्रित भंग का प्रदर्शन करता है और बिजली को अनुमति देता है कि वह जेनर डायोड में वोल्टेज को जेनर वोल्टेज पर रखे । उदाहरण के लिए, यदि जेनर वोल्टेज से अधिक रिवर्स-बायस्ड वोल्टेज प्रयोग किया जाता है तो एक डायोड जिसका जेनर निपात वोल्टेज 3.2V है, 3.2 V वोल्टेज ड्रॉप का प्रदर्शन करेगा। हालांकि, बिजली असीमित नहीं है, इसलिए जेनर डायोड को आमतौर पर एक प्रवर्धक चरण के लिए एक संदर्भ वोल्टेज उत्पन्न करने या कम-बिजली अनुप्रयोगों के लिए एक वोल्टेज स्टेबलाइज़र के रूप में प्रयोग किया जाता है। डोपिंग प्रक्रिया के द्वारा निपात वोल्टेज को पर्याप्त रूप में नियंत्रित किया जा सकता हैं। जबकि क्षमता 0.05% के भीतर उपलब्ध है, सबसे अधिक व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली क्षमता 5% और 10% है। एक और व्यवस्था, जो ऐसे ही समान प्रभाव उत्पन्न करते हैं, अवधाव प्रभाव है, जैसा कि अवधाव डायोड में होता है वास्तव में दोनों प्रकार के डायोड एक ही तरह से बनाए गए हैं और इस तरह के डायोड में दोनों प्रभाव मौजूद हैं। 5.6 वोल्ट तक के सिलिकॉन डायोड में जेनर प्रभाव एक प्राधान्य प्रभाव है और एक चिह्नित प्रतिकूल तापमान गुणांक दिखाता है। 5.6 वोल्ट से ऊपर, अवधाव प्रभाव प्रबल हो जाता है और धनात्मक तापमान गुणांक प्रदर्शित करता है। एक 5.6 डायोड में, दो प्रभाव एक साथ होते हैं और उनके तापमान गुणांक बड़े सुव्यवस्थित ढंग से एक दूसरे को रद्द कर देते हैं इसलिए 5.6 V डायोड तापमान संबंधित महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों में पसंदीदा घटक है। आधुनिक निर्माण तकनीक ने 5.6 V से कम वोल्टेज वाले नगण्य तापमान गुणांक के उपकरणों का उत्पादन किया है, लेकिन जब उच्च वोल्टेज उपकरणों का सामना किया गया तो तापमान गुणांक प्रभावशाली रूप से बढ़ जाता है। एक 75V के डायोड में 12V के डायोड के गुणांक से 10 गुना ज्यादा है। ऐसे सभी डायोड अपने ब्रेकडाउन वोल्टेज की परवाह न करते हुए, सामान्य रूप से जेनर डायोड के नाम के अंतर्गत विपणन किये जाते हैं। जेनर डायोड का व्यापक रूप से प्रयोग एक सर्किट में वोल्टेज को नियंत्रित रखने के लिए किया जाता है। रिवर्स-बायस्ड करने के लिए जब इसे एक परिवर्ती वोल्टेज के स्रोत के साथ समानांतर रूप से जोड़ा जाता है तो वोल्टेज, डायोड के रिवर्स ब्रेकडाउन वोल्टेज तक पहुंचने से जेनर डायोड संचालित होता है। उस बिंदु से वह वोल्टेज को उसी मूल्य पर रखता है। इस दिखाए गए सर्किट में प्रतिरोधक R, UIN और UOUT के बीच वोल्टेज ड्रॉप प्रदान करता है। R के मूल्य को दो नियमों को पूरा करना चाहिए: के जितना ही उच्च हो सकता है। R की गणना करते वक़्त, सम्पूर्ण UOUT में जोड़े गए बाहरी लोड के माध्यम से किसी भी करेंट को छूट दी जानी चाहिए, इस चित्र में नहीं दिखाया गया है। इस प्रकार इस्तेमाल किये गए एक जेनर डायोड को शंट वोल्टेज रेगुलेटर कहा जाता है, (इस संदर्भ में शंट का अर्थ समानांतर रूप से जुड़ा है और वोल्टेज रेगुलेटर का अर्थ, सर्किट का एक वर्ग जो किसी भी लोड में एक स्थिर वोल्टेज का उत्पादन करता है) एक अर्थ में, प्रतिरोधक के माध्यम से विद्युत का एक हिस्सा जेनर डायोड के द्वारा भेजा जाता है और शेष, लोड के माध्यम से भेजा जाता है। लोड द्वारा महसूस किये जाने वाले वोल्टेज को करेंट के कुछ हिस्से को ऊर्जा स्रोत से जनित कर बाईपास करने के लिए नियंत्रित किया जाता है- अतः इंजन के स्विच बिंदु से समानता की वजह से यह नाम दिया गया है। इन उपकरणों का भी सामना होता है, विशिष्ट रूप से एक श्रृंखला के रूप में बेस-एमिटर जंक्शन के साथ ट्रांजिस्टर स्टेज में, जहां अवधाव/जेनर पॉइंट पर केंद्रित चुनिंदा उपकरण को ट्रांजिस्टर के पी एन जंक्शन पर तापमान गुणांक संतुलन क्षतिपूर्ति को परिचालित करने के लिए लागू किया जा सकता है। इस तरह के उपयोग का उदाहरण एक DC त्रुटि प्रवर्धक होगा, जिसका प्रयोग एक स्थाई बिजली आपूर्ति परिपथ पुनर्निवेश लूप प्रणाली में होता है।