डायोड वोल्टेज ड्रॉप (शुरुआती लोगों के लिए समझाया गया): क्या, क्यों, कैसे

इस लेख में, हम डायोड वोल्टेज ड्रॉप पर चर्चा करेंगे कि यह क्यों होता है और हम इसकी गणना कैसे कर सकते हैं। एक डायोड एक अर्धचालक उपकरण है जो एक दिशात्मक प्रवाह की अनुमति देता है और दूसरी तरफ वर्तमान प्रवाह को प्रतिबंधित करता है।

डायोड वोल्टेज ड्रॉप मूल रूप से फॉरवर्ड बायस वोल्टेज ड्रॉप को संदर्भित करता है। यह विद्युत परिपथ में मौजूद डायोड में तब होता है जब इसमें से करंट प्रवाहित होता है। यह आगे पूर्वाग्रह वोल्टेज ड्रॉप एक लागू वोल्टेज के प्रभाव के तहत पीएन जंक्शन द्वारा गठित कमी क्षेत्र की कार्रवाई का परिणाम है।

डायोड वोल्टेज ड्रॉप क्या है?

डायोड वोल्टेज ड्रॉप एनोड से कैथोड तक वर्तमान प्रवाह का परिणाम है। जब डायोड फॉरवर्ड बायस में संचालित होता है, तो इसके पार संभावित गिरावट को डायोड वोल्टेज ड्रॉप या फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रॉप के रूप में जाना जाता है। 

आदर्श रूप से, डायोड में कोई वोल्टेज ड्रॉप नहीं होना चाहिए जब यह डीसी आउटपुट वोल्टेज उत्पन्न करने के लिए चालू और संचालन कर रहा हो। वास्तविक जीवन में, आगे के प्रतिरोध और आगे के ब्रेकडाउन वोल्टेज के कारण एक छोटा वोल्टेज ड्रॉप होता है। सिलिकॉन के लिए, डायोड वोल्टेज ड्रॉप लगभग 0.7 वोल्ट है। 

डायोड वोल्टेज ड्रॉप
डायोड वोल्टेज ड्रॉप

डायोड कितना वोल्टेज गिराता है?

कोई भी डायोड अपने टर्मिनलों पर एक विशेष मात्रा में वोल्टेज गिराता है। 0.7 V के डायोड वोल्टेज ड्रॉप का मतलब है कि सर्किट में मौजूद रेसिस्टर या लोड के माध्यम से वोल्टेज (आपूर्ति वोल्टेज - 0.7) वोल्ट है।

विभिन्न डायोड में वोल्टेज ड्रॉप अलग-अलग होते हैं। आमतौर पर यह एक छोटे सिलिकॉन डायोड के लिए 0.6 से 0.7 वोल्ट तक होता है। स्कूटी डायोड के लिए, वोल्टेज ड्रॉप का मान 0.2 वोल्ट है। प्रकाश उत्सर्जक डायोड या एलईडी के लिए, वोल्टेज ड्रॉप 1.4-4 वोल्ट से होता है। जर्मेनियम डायोड में 0.25-0.3 वोल्ट का वोल्टेज ड्रॉप होता है।

आगे पढ़ें….केबल के लिए वोल्टेज ड्रॉप: गणना कैसे करें और विस्तृत तथ्य

डायोड में वोल्टेज ड्रॉप क्यों होता है?

डायोड, फॉरवर्ड बायस में, एक उपयुक्त वोल्टेज स्तर का चयन करता है ताकि यह इलेक्ट्रॉनिक चार्ज को पीएन जंक्शन की ओर धकेल सके। इसे प्रत्येक गेंद को फर्श से तालिका के शीर्ष तक "उठाने" के समान कहा जा सकता है।

PN जंक्शन पर इलेक्ट्रॉनिक आवेशों को स्थानांतरित करने के लिए आवश्यक ऊर्जा स्तर में अंतर का कारण बनता है वोल्टेज ड्रॉप। इसके अलावा, डायोड में कुछ प्रतिरोध होता है जो एक निश्चित मात्रा में वोल्टेज ड्रॉप के लिए जिम्मेदार होता है। प्रतिरोध के कारण वोल्टेज ड्रॉप पीएन जंक्शन पर स्वीकार्य वर्तमान प्रवाह दर पर निर्भर करता है।

डायोड वोल्टेज ड्रॉप की गणना कैसे करें?

विभिन्न डायोड के वोल्टेज ड्रॉप अलग-अलग होते हैं। एक सिलिकॉन डायोड के लिए, यह लगभग 0.7 वोल्ट है, जर्मेनियम डायोड के लिए यह 0.3 वोल्ट है और इसके लिए स्कूटी डायोड यह लगभग 0.2 वोल्ट है। एल ई डी में विभिन्न वोल्टेज ड्रॉप मान होते हैं। 

अब अगर हम सर्किट में किसी अन्य तत्व में वोल्टेज ड्रॉप की गणना करना चाहते हैं, तो हमें उस तत्व और स्रोत के बीच मौजूद डायोड के वोल्टेज ड्रॉप को स्रोत वोल्टेज से घटाना होगा। तो उस तत्व का वोल्टेज ड्रॉप है (स्रोत वोल्टेज- डायोड वोल्टेज बूंदों का योग)।

डायोड का उपयोग करके वोल्टेज कैसे कम करें?

जेनर डायोड वोल्टेज गिराने के लिए अच्छे होते हैं। हालांकि, डायोड का उपयोग करके वोल्टेज ड्रॉप करने का एक तुच्छ तरीका आपूर्ति के साथ श्रृंखला में कई डायोड को जोड़ना है। प्रत्येक डायोड लगभग 0.7 वोल्ट की वोल्टेज ड्रॉप का कारण बनता है।

डायोड केवल बिजली के एक दिशात्मक प्रवाह की अनुमति देते हैं, लेकिन डायोड बिजली का संचालन तभी करेगा, जब आपूर्ति दहलीज को छू लेगी। मानक सिलिकॉन डायोड थ्रेशोल्ड 0.6 वोल्ट है। ... प्रत्येक डायोड को श्रृंखला में जोड़ने के बाद, वोल्टेज 0.6 वोल्ट कम हो जाता है। इस तकनीक का उपयोग करके, हम डायोड का उपयोग करके सर्किट में वोल्टेज गिरा सकते हैं।

आगे भी पढ़ें…एक श्रृंखला सर्किट में वोल्टेज ड्रॉप की गणना कैसे करें: विस्तृत तथ्य

शॉट्की डायोड वोल्टेज ड्रॉप

मेटल-सेमीकंडक्टर जंक्शन की विशेषता वाले शोट्की डायोड में आमतौर पर 0.15V और 0.45V के बीच V_f होता है। यह सीमा प्रयुक्त धातु (उदाहरण के लिए, प्लैटिनम, क्रोमियम) और अर्धचालक प्रकार (उदाहरण के लिए, एन-प्रकार सिलिकॉन) में भिन्नता के कारण है। निचला V_f अल्पसंख्यक वाहक इंजेक्शन की अनुपस्थिति का परिणाम है, जो पीएन जंक्शन डायोड में प्रचलित है।

अनुप्रयोगों: उनका कम V_f उन्हें उच्च-आवृत्ति अनुप्रयोगों और बिजली सुधार के लिए आदर्श बनाता है, जहां ऊर्जा दक्षता महत्वपूर्ण है।

जेनर डायोड वोल्टेज ड्रॉप

जेनर डायोड को एक स्थिर वोल्टेज ड्रॉप (V_z) के साथ रिवर्स बायस में संचालित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जो 2V से 200V तक हो सकता है। V_z डोपिंग स्तर पर निर्भर करता है; भारी मात्रा में डोप किए गए डायोड में V_z कम होता है। जेनर डायोड लगभग 5.6V तक जेनर ब्रेकडाउन तंत्र का पालन करते हैं, और उससे आगे, हिमस्खलन ब्रेकडाउन हावी हो जाता है।

अनुप्रयोगों: व्यापक वर्तमान सीमा पर निरंतर वोल्टेज बनाए रखने की उनकी क्षमता के कारण वोल्टेज विनियमन और संदर्भ अनुप्रयोगों में उनका बड़े पैमाने पर उपयोग किया जाता है।

जर्मेनियम डायोड वोल्टेज ड्रॉप

जर्मेनियम डायोड, लगभग 0.66 eV की बैंडगैप ऊर्जा के साथ, 0.3V के आसपास V_f प्रदर्शित करते हैं। बढ़ी हुई आंतरिक वाहक सांद्रता के कारण उच्च तापमान पर उनका प्रदर्शन प्रभावित होता है, जिससे सिलिकॉन डायोड की तुलना में उच्च रिसाव धाराएं होती हैं।

अनुप्रयोगों: हालांकि कम आम है, जर्मेनियम डायोड का उपयोग कम वोल्टेज अनुप्रयोगों और पुराने इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की बहाली में किया जाता है।

सिलिकॉन डायोड वोल्टेज ड्रॉप

लगभग 1.1 eV की बैंडगैप ऊर्जा वाले सिलिकॉन डायोड का V_f लगभग 0.7V होता है। डोपिंग सांद्रण और डायोड निर्माण के साथ यह मान थोड़ा भिन्न हो सकता है। जर्मेनियम डायोड की तुलना में सिलिकॉन डायोड व्यापक तापमान सीमा पर अपनी विशेषताओं को बनाए रखते हैं।

अनुप्रयोगों: उनकी विश्वसनीयता और स्थिरता उन्हें बिजली सुधार से लेकर सिग्नल प्रोसेसिंग तक अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए उपयुक्त बनाती है।

सीरीज वोल्टेज ड्रॉप में डायोड

एक श्रृंखला विन्यास में, कुल फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रॉप व्यक्तिगत डायोड ड्रॉप्स का संचयी योग है। उदाहरण के लिए, समान वर्तमान स्तर पर श्रृंखला में तीन सिलिकॉन डायोड का कुल V_f लगभग 2.1V होगा। प्रत्येक डायोड से गुजरने वाली धारा समान होनी चाहिए, क्योंकि विभिन्न धाराएं असमान वोल्टेज ड्रॉप और संभावित डायोड विफलता का कारण बन सकती हैं।

अनुप्रयोगों: श्रृंखला डायोड कॉन्फ़िगरेशन का उपयोग उन अनुप्रयोगों में किया जाता है जिनमें एकल डायोड की तुलना में उच्च वोल्टेज ड्रॉप की आवश्यकता होती है।

समानांतर वोल्टेज ड्रॉप में डायोड

समानांतर कनेक्शन में, प्रत्येक डायोड पर वोल्टेज ड्रॉप एकल डायोड के समान होता है। हालाँकि, डायोड का मिलान महत्वपूर्ण है क्योंकि V_f और I/V विशेषताओं में अंतर असमान वर्तमान साझाकरण का कारण बन सकता है, संभावित रूप से एक डायोड को ओवरलोड कर सकता है जबकि अन्य को कम उपयोग कर सकता है।

आवेदन: विशिष्ट वोल्टेज ड्रॉप को बनाए रखते हुए वर्तमान हैंडलिंग क्षमता को बढ़ाने के लिए समानांतर डायोड कॉन्फ़िगरेशन का उपयोग किया जाता है।

अक्सर पूछे गए प्रश्न

जेनर डायोड से वोल्टेज कैसे कम करें?

जेनर डायोड डायोड का एक विशेष मामला है जो एक निश्चित वोल्टेज में करंट को रिवर्स प्रवाह की अनुमति देता है, जिसे जेनर वोल्टेज के रूप में जाना जाता है। यह रिवर्स को भी कम कर सकता है वोल्टेज और एक कुशल वोल्टेज नियामक के रूप में काम करते हैं.

वोल्टेज को कम करने के लिए जेनर डायोड का उपयोग करने के लिए, हमें इसे सर्किट में लोड के साथ समानांतर में जोड़ना होगा। आपूर्ति वोल्टेज जेनर वोल्टेज से अधिक होना चाहिए और डायोड रिवर्स बायस में होना चाहिए। यह कनेक्शन रिवर्स वोल्टेज को एक विशिष्ट मान तक कम करने और वोल्टेज नियामक के रूप में कार्य करने में मदद करता है।

विभिन्न प्रकार के डायोड
"जेनर डायोड (सीवेबल)" by नवभविष्य के तहत लाइसेंस प्राप्त है सीसी BY-NC-SA 2.0

डायोड वोल्टेज ड्रॉप फॉर्मूला

सरलता के लिए, एक डायोड में आगे वोल्टेज ड्रॉप को 0.7 वी के रूप में माना जाता है। अब, यदि लोड के साथ सर्किट में केवल एक डायोड है, तो लोड के पार वोल्टेज ड्रॉप (आपूर्ति वोल्टेज - 0.7) वोल्ट है। 

एक सर्किट में श्रृंखला में कई डायोड के मामले में, लोड के पार वोल्टेज ड्रॉप (आपूर्ति वोल्टेज - डायोड की संख्या * 0.7) है। उदाहरण के लिए, छवि 1 में, डायोड D1 = (5-0.7) = 4.3 V पर वोल्टेज गिरता है। डायोड D2 पर वोल्टेज ड्रॉप = (5-2 * 0.7) = 3.6 V। डायोड D3 में वोल्टेज गिरता है = (5- 3 * 0.7) = 2.9 वी। 

डायोड वोल्टेज ड्रॉप
छवि 1

आगे पढ़ें….एकल चरण के लिए वोल्टेज ड्रॉप: गणना कैसे करें और विस्तृत तथ्य

डायोड वोल्टेज ड्रॉप चार्ट

नीचे दी गई तालिका विभिन्न प्रकार के डायोड की वोल्टेज ड्रॉप सीमा दर्शाती है।

डायोड का प्रकारवोल्टेज ड्रॉप
सिलिकॉन डायोड0.6-0.7 वोल्ट
जर्मेनियम डायोड0.25-0.3 वोल्ट
शोट्की डायोड0.15-0.45 वोल्ट
लाल एलईडी1.7-2.2 वोल्ट
नीले एलईडी3.5-4 वोल्ट
पीली एलईडी2.1-2.3 वोल्ट
हरे रंग की एलईडी2.1-4 वोल्ट
सफेद एलईडी3.3-4 वोल्ट
ऑरेंज एलईडी2.03-2.20 वोल्ट
वायलेट एलईडी2.76-4 वोल्ट

डायोड वोल्टेज ड्रॉप बनाम तापमान

सिलिकॉन डायोड का नकारात्मक तापमान गुणांक लगभग -2 mV/°C होता है। तापमान वृद्धि के साथ वोल्टेज ड्रॉप में यह कमी बढ़ी हुई वाहक गतिशीलता के कारण है। शोट्की डायोड, कम बाधा ऊंचाई के साथ, एक छोटे तापमान गुणांक प्रदर्शित करते हैं, आमतौर पर -1 एमवी/डिग्री सेल्सियस के आसपास।

अनुप्रयोग अंतर्दृष्टि: यह गुण तापमान-संवेदनशील अनुप्रयोगों में महत्वपूर्ण है, जहां डायोड सर्किट में तापमान सेंसर या कम्पेसाटर के रूप में कार्य कर सकते हैं।

डायोड वोल्टेज ड्रॉप बनाम करंट

RSI वोल्टेज ड्रॉप एक डायोड के पार एक गैर-रेखीय फैशन में करंट के साथ बढ़ता है। लेकिन चूंकि अंतर प्रतिरोध कम है, वृद्धि बहुत धीमी है। हम आगे की वोल्टेज बनाम वर्तमान विशेषताओं पर विचार कर सकते हैं। 

सिलिकॉन डायोड में, जैसे ही करंट 1 mA से 1 A तक बढ़ता है, इलेक्ट्रॉन प्रवाह में वृद्धि के कारण V_f (फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रॉप) आमतौर पर 0.7V से 0.8V तक भिन्न होता है। जर्मेनियम डायोड समान परिस्थितियों में 0.3V से 0.4V तक V_f वृद्धि दिखाते हैं। शॉक्ले समीकरण संबंध का विवरण देता है: V_f = nV_t ln(I/I_s + 1)। यहां, n (आदर्श कारक) 1 (आदर्श डायोड) से 2 (वास्तविक दुनिया की स्थिति) तक है, V_t (थर्मल वोल्टेज) कमरे के तापमान पर लगभग 26 mV है, और I_s (संतृप्ति धारा) नैनोएम्पीयर रेंज में है।

IV वक्र से, हम देख सकते हैं कि वर्तमान में बड़ी मात्रा में वृद्धि से शुरू में वोल्टेज में नगण्य वृद्धि होती है। फिर अधिक तेज़ी से वोल्टेज बढ़ता है, और अंततः बहुत तेज़ी से बढ़ता है। IV वक्र करंट के साथ वोल्टेज की घातीय वृद्धि दर्शाता है। जब तक Vd 0.6/0.7 V को पार करता है, यह तेजी से ऊपर की ओर बढ़ता है।

जब पीएन जंक्शन डायोड में वोल्टेज गिरता है?

जब करंट किसी सर्किट में मौजूद किसी भी कंपोनेंट से होकर गुजरता है, तो वोल्टेज ड्रॉप होता है। इसी प्रकार, जब डायोड से आगे के बायस में करंट प्रवाहित होता है, तो वहाँ होता है a वोल्टेज ड्रॉपआगे वोल्टेज ड्रॉप के रूप में जाना जाता है।

पीएन जंक्शन डायोड बहुत अधिक प्रतिरोध के लिए रिवर्स बायस में जंक्शन से करंट नहीं भेज सकता है। पीएन जंक्शन एक खुले सर्किट की तरह कार्य करता है, इसलिए उस आदर्श पीएन जंक्शन डायोड में वोल्टेज ड्रॉप समान रहता है। यह बैटरी वोल्टेज के बराबर है।

इसके अलावा, कृपया जानने के लिए क्लिक करें कार्बनिक प्रकाश उत्सर्जक डायोड.

डायोड-कनेक्टेड MOSFET वोल्टेज ड्रॉप

एक डायोड-कनेक्टेड MOSFET, जिसमें गेट और स्रोत छोटा होता है, अपने थ्रेशोल्ड वोल्टेज (V_th) के बराबर वोल्टेज ड्रॉप प्रदर्शित करता है, आमतौर पर 0.7V से 1V की सीमा में। MOSFET की V_gs (गेट-टू-सोर्स वोल्टेज) आवश्यकता के कारण यह गिरावट अधिक है। विशिष्ट V_th MOSFET प्रकार और निर्माण पर निर्भर करता है, जिसमें विभिन्न प्रौद्योगिकी नोड्स में भिन्नताएं देखी जाती हैं।

आवेदन: डायोड-कनेक्टेड MOSFETs का उपयोग एनालॉग सर्किट में वोल्टेज संदर्भ के रूप में और डिजिटल सर्किट में लॉजिक लेवल शिफ्टिंग के लिए किया जाता है, जो MOSFET के उच्च इनपुट प्रतिबाधा और नियंत्रित वोल्टेज ड्रॉप से ​​लाभान्वित होता है।