آپریشن کے اصول اور زینر ڈایڈڈ کی اہم خصوصیات

ایک سیمی کنڈکٹر ڈایڈڈ میں بہت سے "پیشہ" ہوتے ہیں۔ یہ وولٹیج کو درست کر سکتا ہے، برقی سرکٹس کو کھول سکتا ہے، آلات کو بجلی کی غلط فراہمی سے بچا سکتا ہے۔ لیکن ڈایڈڈ کا کوئی عام قسم کا "کام" نہیں ہے، جب اس کی یک طرفہ ترسیل کی خاصیت کو بالواسطہ طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔ ایک سیمی کنڈکٹر ڈیوائس جس کے لیے نارمل موڈ ریورس بائیس ہوتا ہے اسے زینر ڈائیوڈ کہتے ہیں۔

زینر ڈائیوڈ کیا ہے، یہ کہاں استعمال ہوتا ہے اور کیا ہیں؟

زینر ڈائیوڈ، یا زینر ڈائیوڈ (جس کا نام ایک امریکی سائنسدان کے نام پر رکھا گیا ہے جس نے اس سیمی کنڈکٹر ڈیوائس کی خصوصیات کا مطالعہ کرنے اور اس کی وضاحت کرنے والے پہلے شخص تھے)، p-n جنکشن کے ساتھ ایک روایتی ڈایڈڈ ہے۔اس کی خصوصیت منفی تعصب کے ساتھ خصوصیت کے حصے میں کام کرنا ہے، یعنی جب وولٹیج کو ریورس پولرٹی میں لاگو کیا جاتا ہے۔ اس طرح کے ڈایڈڈ کو ایک آزاد سٹیبلائزر کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے جو لوڈ کرنٹ میں تبدیلیوں اور ان پٹ وولٹیج میں اتار چڑھاو سے قطع نظر صارفین کے وولٹیج کو مستقل رکھتا ہے۔ نیز، زینر ڈائیوڈس پر نوڈس کو ترقی یافتہ سرکٹ والے دیگر سٹیبلائزرز کے لیے حوالہ وولٹیج کے ذرائع کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔ کم عام طور پر، ایک ریورس ڈایڈڈ پلس کی شکل دینے والے عنصر یا سرج محافظ کے طور پر استعمال ہوتا ہے۔

روایتی زینر ڈایڈس اور دو اینوڈ والے ہیں۔ دو اینوڈ زینر ڈائیوڈ دو ڈایڈس ہیں جو ایک گھر میں پیچھے سے جڑے ہوئے ہیں۔ اسے مناسب اسکیم کے مطابق دو الگ الگ ڈیوائسز سے تبدیل کیا جاسکتا ہے۔

زینر ڈائیوڈ کی وولٹ-ایمپیئر خصوصیت اور اس کے آپریشن کے اصول

زینر ڈائیوڈ کے آپریشن کے اصول کو سمجھنے کے لیے، اس کی مخصوص کرنٹ وولٹیج خصوصیت (CVC) کا مطالعہ کرنا ضروری ہے۔

اگر ایک وولٹیج کو آگے کی سمت میں ایک روایتی ڈایڈڈ کی طرح زینر پر لاگو کیا جاتا ہے، تو یہ ایک روایتی ڈایڈڈ کی طرح برتاؤ کرے گا۔ تقریباً 0.6 V کے وولٹیج پر (سلیکون ڈیوائس کے لیے)، یہ کھلے گا اور I–V خصوصیت کے لکیری حصے میں داخل ہوگا۔ مضمون کے موضوع پر، زینر ڈائیوڈ کا رویہ اس وقت زیادہ دلچسپ ہوتا ہے جب ریورس پولرٹی کا وولٹیج لگایا جاتا ہے (خصوصیت کی منفی شاخ)۔ سب سے پہلے، اس کی مزاحمت تیزی سے بڑھ جائے گی، اور آلہ کرنٹ کو گزرنا بند کر دے گا۔ لیکن جب وولٹیج کی ایک خاص قدر تک پہنچ جاتی ہے، تو کرنٹ میں تیز اضافہ ہوتا ہے، جسے بریک ڈاؤن کہتے ہیں۔ اس میں برفانی تودے کا کردار ہے، اور بجلی ہٹانے کے بعد غائب ہو جاتا ہے۔اگر آپ ریورس وولٹیج کو بڑھاتے رہتے ہیں، تو p-n جنکشن گرم ہونا شروع ہو جائے گا اور تھرمل بریک ڈاؤن موڈ میں داخل ہو جائے گا۔ تھرمل بریک ڈاؤن ناقابل واپسی ہے اور اس کا مطلب زینر ڈائیوڈ کی ناکامی ہے، لہذا آپ کو اس موڈ میں ڈائیوڈ نہیں ڈالنا چاہیے۔

برفانی تودے کے ٹوٹنے کے موڈ میں سیمی کنڈکٹر ڈیوائس کے آپریشن کا ایک دلچسپ علاقہ۔ اس کی شکل لکیری کے قریب ہے، اور اس میں اونچی کھڑکی ہے۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ کرنٹ (ΔI) میں بڑی تبدیلی کے ساتھ، زینر ڈائیوڈ میں وولٹیج ڈراپ میں تبدیلی نسبتاً چھوٹی (ΔU) ہے۔ اور یہ استحکام ہے۔

ریورس وولٹیج کا اطلاق کرتے وقت یہ سلوک کسی بھی ڈایڈڈ کے لیے عام ہے۔ لیکن زینر ڈائیوڈ کی خاصیت یہ ہے کہ CVC کے اس حصے میں اس کے پیرامیٹرز کو نارمل کیا جاتا ہے۔ اس کا اسٹیبلائزیشن وولٹیج اور ڈھلوان دیا گیا ہے (ایک خاص پھیلاؤ کے ساتھ) اور یہ اہم پیرامیٹرز ہیں جو سرکٹ میں ڈیوائس کی مناسبیت کا تعین کرتے ہیں۔ آپ انہیں حوالہ جاتی کتابوں میں تلاش کر سکتے ہیں۔ عام ڈایڈس کو زینر ڈائیوڈ کے طور پر بھی استعمال کیا جا سکتا ہے - اگر آپ ان کا CVC ہٹاتے ہیں اور ان میں ایک مناسب خصوصیت موجود ہے۔ لیکن یہ ایک لمبا، محنت طلب عمل ہے جس کا نتیجہ غیر ضمانتی ہے۔

زینر ڈایڈڈ کی اہم خصوصیات

موجودہ مقاصد کے لیے Zener ڈایڈڈ کا انتخاب کرنے کے لیے، آپ کو کئی اہم پیرامیٹرز جاننے کی ضرورت ہے۔ یہ خصوصیات کاموں کو حل کرنے کے لیے منتخب کردہ ڈیوائس کی مناسبیت کا تعین کریں گی۔

شرح شدہ استحکام وولٹیج

زینر کا پہلا پیرامیٹر، جس کا انتخاب کرتے وقت آپ کو توجہ دینے کی ضرورت ہے، استحکام وولٹیج ہے، جس کا تعین برفانی تودے کے ٹوٹنے کے نقطہ آغاز سے ہوتا ہے۔ یہ سرکٹ میں استعمال کے لیے ایک ڈیوائس کے انتخاب سے شروع ہوتا ہے۔عام زینر ڈائیوڈس کی مختلف مثالوں کے لیے، یہاں تک کہ ایک ہی قسم کے، وولٹیج کا پھیلاؤ کئی فیصد کے علاقے میں ہوتا ہے، درستگی والے کے لیے فرق کم ہوتا ہے۔ اگر برائے نام وولٹیج نامعلوم ہے، تو اس کا تعین ایک سادہ سرکٹ کو جمع کر کے کیا جا سکتا ہے۔ آپ کو تیار کرنا چاہئے:

• بیلسٹ ریزسٹر 1 ... 3 kOhm؛
• سایڈست وولٹیج ذریعہ؛
• وولٹ میٹر (آپ ٹیسٹر استعمال کر سکتے ہیں)۔

وولٹ میٹر کا استعمال کرتے ہوئے زینر ڈائیوڈ پر وولٹیج کی ترقی کو کنٹرول کرتے ہوئے، بجلی کے منبع کے وولٹیج کو صفر سے بڑھانا ضروری ہے۔ کسی وقت، یہ ان پٹ وولٹیج میں مزید اضافے کے باوجود رک جائے گا۔ یہ اصل اسٹیبلائزیشن وولٹیج ہے۔ اگر کوئی ریگولیٹڈ ذریعہ نہیں ہے تو، آپ مستقل آؤٹ پٹ وولٹیج کے ساتھ بجلی کی فراہمی کا استعمال کر سکتے ہیں جو ظاہر ہے کہ اسٹیبلائزیشن سے زیادہ ہے۔ اسکیم اور پیمائش کا اصول وہی رہتا ہے۔ لیکن آپریٹنگ کرنٹ کی زیادتی کی وجہ سے سیمی کنڈکٹر ڈیوائس کے ناکام ہونے کا خطرہ ہے۔

Zener diodes 2 ... 3 V سے 200 V تک کے وولٹیج کے ساتھ کام کرنے کے لیے استعمال کیے جاتے ہیں۔ اس حد سے نیچے ایک مستحکم وولٹیج بنانے کے لیے، دیگر آلات استعمال کیے جاتے ہیں - سی وی سی کے براہ راست حصے میں کام کرنے والے سٹیبسٹر۔

آپریٹنگ موجودہ رینج

کرنٹ جس پر زینر ڈائیوڈ اپنا کام انجام دیتے ہیں وہ اوپر اور نیچے سے محدود ہے۔ نیچے سے، یہ CVC کی ریورس برانچ کے لکیری حصے کے آغاز تک محدود ہے۔ کم کرنٹ پر، خصوصیت مستقل وولٹیج موڈ فراہم نہیں کرتی ہے۔

اوپری قدر زیادہ سے زیادہ بجلی کی کھپت سے محدود ہے جس کے لیے ایک سیمی کنڈکٹر ڈیوائس قابل ہے اور اس کے ڈیزائن پر منحصر ہے۔ ایک دھاتی کیس میں Zener diodes زیادہ کرنٹ کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے، لیکن گرمی کے سنک کے استعمال کے بارے میں مت بھولنا.ان کے بغیر، زیادہ سے زیادہ قابل اجازت کھپت کی طاقت نمایاں طور پر کم ہوگی۔

امتیازی مزاحمت

ایک اور پیرامیٹر جو زینر ڈائیوڈ کے آپریشن کا تعین کرتا ہے وہ ہے تفریق مزاحمت Rst۔ اس کی تعریف وولٹیج کی تبدیلی ΔU اور موجودہ تبدیلی ΔI کے تناسب کے طور پر کی گئی ہے جس کی وجہ سے یہ ہوا۔ اس قدر میں مزاحمت کا طول و عرض ہے اور اسے اوہم میں ماپا جاتا ہے۔ گرافک طور پر، یہ خصوصیت کے ورکنگ سیکشن کی ڈھلوان کا ٹینجنٹ ہے۔ ظاہر ہے، مزاحمت جتنی کم ہوگی، استحکام کا معیار اتنا ہی بہتر ہوگا۔ ایک مثالی (عملی طور پر موجود نہیں) زینر ڈائیوڈ کے لیے، Rst صفر کے برابر ہے - کرنٹ میں کوئی بھی اضافہ وولٹیج میں کسی قسم کی تبدیلی کا سبب نہیں بنے گا، اور I–V خصوصیت والا حصہ y-axis کے متوازی ہوگا۔

زینر ڈائیوڈ مارکنگ

دھاتی کیس میں گھریلو اور درآمد شدہ زینر ڈائیوڈ کو سادہ اور واضح طور پر نشان زد کیا گیا ہے۔ ان پر آلہ کے نام اور انوڈ اور کیتھوڈ کے مقام کے ساتھ اسکیمیٹک عہدہ کی شکل میں نشان لگا دیا گیا ہے۔

پلاسٹک کیس میں موجود آلات کو کیتھوڈ اور اینوڈ سائیڈز پر مختلف رنگوں کے انگوٹھیوں اور نقطوں سے نشان زد کیا جاتا ہے۔ رنگ اور حروف کے امتزاج سے آپ ڈیوائس کی قسم کا تعین کر سکتے ہیں، لیکن اس کے لیے آپ کو حوالہ جاتی کتابیں دیکھنا ہوں گی یا کیلکولیٹر پروگرام استعمال کرنا ہوں گے۔ دونوں انٹرنیٹ پر مل سکتے ہیں۔

بعض اوقات کم طاقت والے زینر ڈائیوڈس پر اسٹیبلائزیشن وولٹیج کا اطلاق ہوتا ہے۔

زینر ڈایڈڈ سوئچنگ سرکٹس

زینر ڈایڈڈ پر سوئچ کرنے کا مرکزی سرکٹ اس کے ساتھ سیریز میں ہے۔ مزاحم، جو سیمی کنڈکٹر ڈیوائس کے ذریعے کرنٹ سیٹ کرتا ہے اور اضافی وولٹیج لیتا ہے۔ دو عناصر بناتے ہیں۔ مشترکہ تقسیم کرنے والا. جب ان پٹ وولٹیج تبدیل ہوتا ہے، تو زینر ڈائیوڈ کے آر پار ڈراپ مستقل رہتا ہے، جب کہ ریزسٹر کے آر پار ڈراپ تبدیل ہوتا ہے۔

اس طرح کے سرکٹ کو آزادانہ طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے اور اسے پیرامیٹرک سٹیبلائزر کہا جاتا ہے۔ یہ ان پٹ وولٹیج یا کرنٹ میں اتار چڑھاو کے باوجود (مخصوص حدود کے اندر) لوڈ کنسٹنٹ پر وولٹیج کو برقرار رکھتا ہے۔ اسی طرح کے بلاک کو ایک معاون سرکٹ کے طور پر بھی استعمال کیا جاتا ہے جہاں ایک حوالہ وولٹیج ذریعہ کی ضرورت ہوتی ہے۔

اس طرح کی شمولیت کو حساس آلات (سینسر وغیرہ) کے تحفظ کے طور پر بھی استعمال کیا جاتا ہے بجلی یا پیمائش کی لائن (مستقل یا بے ترتیب تسلسل) میں ہائی وولٹیج کی غیر معمولی موجودگی سے۔ سیمی کنڈکٹر ڈیوائس کے اسٹیبلائزیشن وولٹیج سے اوپر کی کوئی بھی چیز "کٹ آف" ہے۔ ایسی اسکیم کو "زینر رکاوٹ" کہا جاتا ہے۔

اس سے پہلے، وولٹیج کی چوٹیوں کو "کاٹنے" کے لیے زینر ڈائیوڈ کی خاصیت پلس شیپر سرکٹس میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتی تھی۔ موجودہ سرکٹس کو تبدیل کرنے میں دو اینوڈ آلات استعمال کیے گئے تھے۔

لیکن ٹرانزسٹر ٹیکنالوجی کی ترقی اور مربوط سرکٹس کی آمد کے ساتھ، یہ اصول شاذ و نادر ہی استعمال ہوتا تھا۔

اگر مطلوبہ وولٹیج کے لیے ہاتھ میں کوئی زینر ڈائیوڈ نہیں ہے، تو اسے دو سے بنایا جا سکتا ہے۔ کل اسٹیبلائزیشن وولٹیج دو وولٹیج کے مجموعے کے برابر ہوگا۔

اہم! آپریٹنگ کرنٹ کو بڑھانے کے لیے متوازی طور پر زینر ڈائیوڈس کو مت جوڑیں! کرنٹ وولٹیج کی خصوصیات کا پھیلاؤ تھرمل بریک ڈاؤن کے زون میں ایک زینر ڈائیوڈ کی آؤٹ پٹ کا باعث بنے گا، پھر دوسرا لوڈ کرنٹ کی زیادتی کی وجہ سے ناکام ہو جائے گا۔

اگرچہ سوویت یونین کے زمانے کی تکنیکی دستاویزات میں اس کی اجازت ہے۔ متوازی شمولیت zeners متوازی طور پر، لیکن اس شرط کے ساتھ کہ آلات ایک ہی قسم کے ہونے چاہئیں اور آپریشن کے دوران کل اصل ضائع ہونے کی طاقت ایک واحد zener diode کے لیے قابل اجازت سے زیادہ نہیں ہونی چاہیے۔ یعنی اس حالت میں آپریٹنگ کرنٹ میں اضافہ حاصل نہیں کیا جا سکتا۔

قابل قبول لوڈ کرنٹ کو بڑھانے کے لیے، ایک اور اسکیم استعمال کی جاتی ہے۔ پیرامیٹرک اسٹیبلائزر کو ٹرانجسٹر کے ساتھ ضمیمہ کیا جاتا ہے، اور ایک ایمیٹر فالوور کو ایمیٹر سرکٹ میں بوجھ اور ایک مستحکم کے ساتھ حاصل کیا جاتا ہے۔ ٹرانجسٹر بیس وولٹیج.

اس صورت میں، اسٹیبلائزر کا آؤٹ پٹ وولٹیج ایمیٹر جنکشن پر وولٹیج ڈراپ کی مقدار سے اسٹیبلائزیشن سے کم ہوگا - ایک سلیکون ٹرانجسٹر کے لیے، تقریباً 0.6 V۔ اس کمی کو پورا کرنے کے لیے، آپ سیریز میں ڈائیوڈ کو آن کر سکتے ہیں۔ آگے کی سمت میں زینر ڈایڈڈ۔

اس طرح (ایک یا زیادہ ڈائیوڈس کو آن کرکے)، آپ اسٹیبلائزر کے آؤٹ پٹ وولٹیج کو ایک چھوٹی رینج میں اوپر کی طرف ایڈجسٹ کر سکتے ہیں۔ اگر آپ کو Uout کو یکسر بڑھانے کی ضرورت ہے، تو بہتر ہے کہ سیریز میں ایک اور zener diode آن کریں۔

الیکٹرانک سرکٹس میں زینر ڈایڈڈ کا دائرہ وسیع ہے۔ انتخاب کے بارے میں شعوری نقطہ نظر کے ساتھ، یہ سیمی کنڈکٹر ڈیوائس ڈویلپر کو تفویض کردہ بہت سے مسائل کو حل کرنے میں مدد کرے گا۔

ملتے جلتے مضامین: