Diode: परिभाषा, प्रतीक, उपयोग और प्रकार

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Diod in Hindi

Diode in Hindi

इस आर्टिकल में, आप Diode के मूलभूत संचालन के बारे में जानेंगे। इसके साथ ही आप कुछ विभिन्न प्रकार के Diode भी देखेंगे।

 

Definition of a Diode in Hindi

Diode की परिभाषा?

कल्पना करें कि आप रात में अपने दोस्त के घर की तलाश में एक व्यस्त शहर से गुजर रहे हैं। आप मैप पर उसका लोकशन देखते हैं लेकिन वास्तविक सड़कों पर आपको एक ‘one way’ दिखाई देता हैं, जो केवल एक दिशा में यातायात की अनुमति देते हैं।

एक Diode इलेक्ट्रिकल सर्किट के लिए ‘one way’ संकेत है। Diode के माध्यम से जाने वाले करंट को केवल एक दिशा में जाने की अनुमति है। प्रत्येक Diode का एक positive एंड (anode) और एक negative एंड (cathode) होता हैं। Anode से cathode तक करंट प्रवाहित होता है, लेकिन उल्टी दिशा से नहीं।

ऊपर दिए गए उदाहरण में करंट के बजाय, हमारे पास विद्युत प्रवाह है, दूसरे शब्दों में, एक स्रोत से ऊर्जा प्रवाहित होती है, जैसे बैटरी। एक closed circuit में यह ऊर्जा तारों से बहती है और वापस स्रोत पर लौट आती है।

और सड़क के संकेत में एरो की तरह, Diode के प्रतीक में करंट की दिशा दिखाने के लिए एक एरो है।

 

What is a Diode in Hindi

Diode in Hindi – Diode क्या है?

Diode एक semiconductor डिवाइस है जो अनिवार्य रूप से करंट के लिए एक तरफ़ा स्विच के रूप में कार्य करता है। यह करंट को एक दिशा में आसानी से प्रवाहित होने की अनुमति देता है, लेकिन विपरीत दिशा में प्रवाहित होने से करंट को गंभीर रूप से प्रतिबंधित करता है।

Diode को rectifiers के रूप में भी जाना जाता है क्योंकि वे Alternating Current (ac) को Direct Current (dc) में बदलते हैं। Diode को उनके प्रकार, वोल्टेज और करंट क्षमता के अनुसार रेट किया गया है।

 

Diode Meaning in Hindi

Meaning of Diode in Hindi

Diode को दो-टर्मिनल इलेक्ट्रॉनिक घटक के रूप में परिभाषित किया गया है जो केवल एक दिशा में करंट का संचालन करता है (इसलिए जब तक यह एक निर्दिष्ट वोल्टेज के भीतर संचालित होता है)। एक आदर्श Diode में एक दिशा में शून्य प्रतिरोध होगा, और उल्टी दिशा में अनंत प्रतिरोध होगा।

एक Diode एक विशेष इलेक्ट्रॉनिक घटक है जिसमें दो इलेक्ट्रोड होते हैं जिन्हें anode और cathode कहा जाता है। अधिकांश Diode सिलिकॉन, जर्मेनियम या सेलेनियम जैसे सेमीकंडक्टर पदार्थों से बने होते हैं। कुछ Diode एक चेंबर में धातु के इलेक्ट्रोड से बने होते हैं, जो या तो खाली होते हैं या कम दबाव में शुद्ध एलिमेंटल गैस से भरा जाता है।

Diode का उपयोग रेक्टीफायर्स, सिग्नल लिमिटर्स, वोल्टेज रेगुलेटर, स्विच, सिग्नल मॉड्यूलेटर, सिग्नल मिक्सर, सिग्नल डेमोडुलेटर और ऑसिलेटर के रूप में किया जा सकता है।

 

Electric Current

इलेक्ट्रिक करंट

स्ट्रीट मैप का उपयोग करने जैसा, इलेक्ट्रिकल इंजीनियर एक schematic का उपयोग करते हैं, जो डयॉक्‍युमेंट होते हैं जो दिखाते हैं कि तार और घटक कैसे जुड़े हैं। जब हम किसी घर में टॉर्च या लाइट स्विच ऑन करते हैं, तो हम में से अधिकांश योजनाबद्ध नहीं सोचते हैं। बस मज़े के लिए, एक flashlight को ऑन करते हैं।

एक टॉर्च में एक या अधिक सेल होते हैं (सेल्‍स का एक ग्रुप जिसे आमतौर पर बैटरी कहा जाता है), एक स्विच, कुछ तार और एक लाइट बल्ब। बहुत सुंदर तरीका यह एक सदी के लिए किया गया है। आइए इस टॉर्च के लिए एक schematic ड्रा करें।

Diod in Hindi

हमारे पहले सर्किट में एक बैटरी, कुछ तार (हरी लाइनें) और एक प्रकाश बल्ब है। करंट (नारंगी तीर) बैटरी को ‘+’ छोर पर छोड़ता है और सर्किट से बहता है। यह एक क्‍लोज सर्किट है क्योंकि बैटरी से, तार के माध्यम से, प्रकाश बल्ब के माध्यम से, और बैटरी पर वापस आने का एक निरंतर मार्ग है। करंट प्रवाहित होता हैं और प्रकाश बल्ब जल जाता हैं। ग्रेट!

क्या होगा अगर हम सर्किट में बैटरी को उलट दें? करंट पहले की तरह positive से बहता है। हमारे पास अभी भी एक क्‍लोज सर्किट है। लाइट बल्ब अभी भी जल रहा हैं। तो Diode कहां आता है? सबसे पहले, हम Diode को बैटरी से जोड़ते हैं और लाइट बल्ब को उसी दिशा में इशारा करते हुए Diode से जोड़ते हैं, जैसे बैटरी का करंट प्रवाह। Diode एक स्विच की तरह काम करता है जो चालू या बंद हो सकता है। Diode के माध्यम से करंट प्रवाहित होता है और सर्किट बंद हो जाता है। लाइट बल्ब की रोशनी। कोई आश्चर्य नहीं।

पहले की तरह, अपने अगले सर्किट में हम बैटरी को उल्टा करते हैं। इस समय हमारे पास करंट पथ में एक Diode है। लाइट बल्ब प्रकाश नहीं करता है! करंट बैटरी के positive एंड को छोड़ना चाहता है, लेकिन Diode के ‘one way’ के कारण गलत दिशा से नहीं गुजर सकता। यह एक ओपन सर्किट है। कोई इलेक्ट्रिक करंट सर्किट से नहीं गुजरता और लाइट बल्ब नहीं जलता। यह हमें गलती से बैटरी को गलत तरीके से डालकर हमारे सर्किट को बर्बाद होने से बचा सकता है।

मानव शरीर कितने करंट को सहन कर सकता है?

 

Diode Symbol in Hindi

Diod in Hindi

Symbol of Diode in Hindi

एक Diode का सिम्‍बल नीचे दिखाया गया है। एरोहेड forward biased condition में पारंपरिक करंट प्रवाह की दिशा को इंगित करता है। इसका मतलब है कि anode, p साइड से जुड़ा है और cathode n साइड से जुड़ा हुआ है।

 

Working Principle of Diode

Working Principle of Diode in Hindi – Diode का कार्य सिद्धांत

Diode का कार्य सिद्धांत n-type और p-type सेमीकंडक्टर्स के इंटरैशन पर निर्भर करता है। एक n-type सेमीकंडक्टर में बहुत सारे मुक्त इलेक्ट्रॉन और बहुत कम संख्या में छेद होते हैं। दूसरे शब्दों में, हम कह सकते हैं कि मुक्त इलेक्ट्रॉनों की सघनता अधिक है और छिद्रों की संख्या n- type के सेमीकंडक्टर में बहुत कम है। N-type सेमीकंडक्टर में मुक्त इलेक्ट्रॉनों को majority charge carriers के रूप में संदर्भित किया जाता है, और n-type सेमीकंडक्टर में छेद को minority charge carriers के रूप में संदर्भित किया जाता है।

एक p-type सेमीकंडक्टर में छिद्रों की उच्च एकाग्रता और मुक्त इलेक्ट्रॉनों की कम एकाग्रता होती है। p-type सेमीकंडक्टर में छेद majority charge carriers हैं, और p-type सेमीकंडक्टर में मुक्त इलेक्ट्रॉन minority charge carriers हैं।

 

Formation of P and N-type semiconductors:

N-Type Semiconductor:

यदि pentavalent एलिमेंट (वैलेंस इलेक्ट्रॉनों की संख्या पाँच हैं) को Si या Ge में जोड़ा जाता है तो फ्री इलेक्ट्रॉन उपलब्ध होते हैं। चूंकि इलेक्ट्रॉन (negatively charged carriers) संख्या में अधिक होते हैं इसलिए इन्हें N-type सेमीकंडक्टर कहा जाता है। N-type में, सेमी-कंडक्टर इलेक्ट्रॉन majority charge carriers हैं और होल minority charge carriers हैं।

Diod in Hindi

Formation of N-Type Semiconductor

कुछ पेंटावैलेंट एलिमेंट फॉस्फोरस, आर्सेनिक, एंटीमनी और बिस्मथ हैं। चूँकि इनमें अतिरिक्त वैलेंस इलेक्ट्रॉन होते हैं और बाहरी positively charged particle के साथ पेयर के लिए तैयार होते हैं इसलिए इन एलिमेंट को Donors कहा जाता है।

 

P-Type Semiconductor

इसी तरह, यदि बोरान, एल्युमिनियम, इंडियम और गैलियम जैसे ट्रिटेंट एलिमेंट को Si या Ge में जोड़ा जाता है, तो एक होल बनाया जाता है क्योंकि इसमें वैलेंस इलेक्ट्रॉनों की संख्या तीन होती है। चूंकि एक होल एक इलेक्ट्रॉन को स्वीकार करने के लिए तैयार है और पेयर हो जाता है, इसलिए इसे Acceptors कहा जाता है। चूंकि नवगठित सामग्री में होल की संख्या अधिक होती है इसलिए इन्हें P-type semiconductors कहा जाता है। P-type के सेमी- कंडक्टर में, होल majority charge carriers होते हैं और इलेक्ट्रॉन minority charge carriers होते हैं।

Diod in Hindi

Formation of P-Type Semiconductor

 

P-N Junction Diode in Hindi:

P-N Junction Diode in Hindi

अब, यदि हम P-type और N-type दोनों प्रकार के सेमी- कंडक्टर को एक साथ जोड़ते हैं तो एक नया डिवाइस बनता है जिसे P-N junction diode कहा जाता है। चूंकि P type और N type के मटेरियल के बीच एक जंक्शन बनता है, इसलिए इसे P-N junction कहा जाता है।

डायोड शब्द की व्याख्या ’Di’ का अर्थ है दो और इलेक्ट्रोड से ‘ode’ प्राप्त होता है। चूंकि नवगठित घटक में दो टर्मिनल या इलेक्ट्रोड हो सकते हैं (एक P-type से जुड़ा होता है और दूसरा N-type से जुड़ा होता है) इसे diode या P-N junction diode या semi-conductor diode कहा जाता है।

Diod in Hindi

P-type मटेरियल से जुड़े टर्मिनल को Anode कहा जाता है और N-type मटेरियल से जुड़े टर्मिनल को Cathode कहा जाता है।

सफेद रेखा Cathode या निगेटिव टर्मिनल (IN4007) को इंगित करती है

डायोड का symbolic representationइस प्रकार है।

Diod in Hindi

एरो इसके माध्यम से करंट के प्रवाह को इंगित करता है जब डायोड फॉरवर्ड बायस्ड मोड में होता है, एरो की नोक पर डैश या ब्लॉक विपरीत दिशा से वर्तमान के रुकावट को इंगित करता है।

 

P-N Junction Theory:

Theory of P-N Junction  Diode in Hindi

हमने देखा है कि P और N सेमी-कंडक्टर के साथ एक डायोड कैसे बनाया जाता है, लेकिन हमें यह जानने की जरूरत है कि केवल एक दिशा में करंट की अनुमति देने की एक अनूठी विशेषता बनाने के लिए इसके अंदर क्या होता है और इसके जंक्शन पर शुरू में पॉइंट-ऑफ-कौन्‍टेंक्‍ट पर क्या होता है।

 

Junction Formation:

प्रारंभ में, जब दोनों मटेरियल को एक साथ मिलाया जाता है (बिना किसी बाहरी वोल्टेज के) N-type में अतिरिक्त इलेक्ट्रॉनों और P-type में अतिरिक्त छेद एक-दूसरे के लिए आकर्षित हो जाएंगे और पुनर्संयोजित हो जाएंगे जहां immobile ions का गठन होता है (Donor ion और Acceptor ion) नीचे दी गई इमेज के अनुसार दिखाया गया है।

ये immobile ions इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह या छिद्रों के माध्यम से होते हैं, जो अब दो मटेरियल के बीच एक अवरोधक का काम करता है (बैरियर के बनने का मतलब है कि immobile ions, P और N क्षेत्रों में भिन्न होते हैं)। अब जो अवरोध बनता है उसे Depletion region कहा जाता है। इस मामले में depletion region की चौड़ाई मटेरियल में doping घनता पर निर्भर करती है।

यदि डोपिंग घनता दोनों मटेरियल में समान है, तो immobile ions, P और N दोनों मटेरियल में समान रूप से diffuse होते हैं।

 

What if the doping concentration differs with each other?

क्या होगा अगर doping घनता एक-दूसरे से भिन्न हो?

ठीक है, अगर डोपिंग अगल हैं, तो depletion region की चौड़ाई भी अलग है। इसका प्रसार कम doped क्षेत्र में अधिक है और भारी doped वाले क्षेत्र में कम है।

अब उचित वोल्टेज लागू होने पर डायोड के व्यवहार को देखें।

 

Diode in Forward Bias:

डायोड कंडक्‍ट करने के लिए पहले हमें मार्ग में बने अवरोध को तोड़ने की आवश्यकता है। एक सामान्य डायोड के भीतर एक अवरोध को तोड़ने के लिए +0.7 वोल्ट (सिलिकॉन के लिए) और +0.3 वोल्ट (जर्मेनियम के लिए) बाहरी वोल्टेज को टर्मिनलों पर लागू किया जाना चाहिए।

इन वोल्टेज को कट-इन वोल्टेज या ऑफसेट वोल्टेज या ब्रेक-पॉइंट वोल्टेज या फायरिंग वोल्टेज या थ्रेसहोल्ड वोल्टेज कहा जाता है। जब तक ये वोल्टेज बहुत कम होते हैं, तब तक डायोड (आदर्श रूप से शून्य) से प्रवाह होता है।

यदि बैटरी के पॉजिटिव टर्मिनल या वोल्टेज स्रोत को diode के anode या P क्षेत्र में लागू किया जाता हैं और निगेटिव टर्मिनल को डायोड के कैथोड या N क्षेत्र पर लागू किया जाता है, तो इसे forward biased कहा जाता है।

Forward biased के कारण, दोनों क्षेत्रों में बहुसंख्यक चार्ज वाहक repelled हो जाते हैं (क्योंकि पॉजिटिव वोल्टेज P क्षेत्र पर लागू होता है और N क्षेत्र के लिए निगेटिव होता है) और depletion region में प्रवेश करता है। इसलिए immobile ions में वापस खोए हुए कैरियर प्राप्त हो जाते हैं और neutral हो जाते हैं और undepleted क्षेत्र में चले जाते हैं इसलिए बैरियर की चौड़ाई धीरे-धीरे कम हो जाती है। जब लागू वोल्टेज कट-इन वोल्टेज के बराबर या उससे अधिक होता है, तो पूरा अवरोध नष्ट हो जाता है और इलेक्ट्रॉनों और होल्‍स, मुक्त हो जाते है जंक्शन को पार करते हैं जो तब एक क्‍लोज सर्किट बनाता है और करंट के प्रवाह को सक्षम करता है। यहां हमने नीचे दिए गए एनीमेशन का उपयोग करके फॉरवर्ड बायस्ड डायोड के बारे में बताया है:

Forward bias में Diode

Diode in Forward bias क्‍लोज्‍ड स्विच के रूप में कार्य करता है और इसमें कुछ ohms (लगभग 20 Ω) का forward resistance होता है।

 

Diode in Reverse bias:

यदि वोल्टेज स्रोत के निगेटिव टर्मिनल को anode या डायोड के P क्षेत्र को लागू किया जाता हैं और पॉजिटिव टर्मिनल को कैथेड या डायोड के N क्षेत्र को लागू किया जाता हैं, तो इसे Reverse biased कहा जाता है।

जब इस तरह के वोल्टेज को लागू किया जाता है, तो दोनों क्षेत्रों में बहुसंख्यक चार्ज वाहक स्रोत की ओर आकर्षित हो जाते हैं, जैसे कि बड़ी संख्या में immobile ions बनाए जाते हैं और P और N क्षेत्रों में प्रवेश करते हैं। इसलिए, depletion क्षेत्र की चौड़ाई भी धीरे-धीरे बढ़ जाती है जो अब इलेक्ट्रॉनों और छेदों के लिए जंक्शन को पार करना मुश्किल है इसलिए ओपन सर्किट बनता हैं और करंट का प्रवाह होता हैं।

लेकिन अगर हम वोल्टेज में वृद्धि करते हैं, तो एक बिंदु पर अवरोध या depletion क्षेत्र बाहरी बल को रोक नहीं सकता और जंक्शन टूट जाता है जो कभी-कभी सामान्य डायोड को स्थायी रूप से नुकसान पहुंचा सकता है। इसे दूर करने के लिए हम क्षेत्रों को भारी रूप से dope कर सकते हैं और डायोड को सुरक्षित रख सकते हैं, इस एप्लिकेशन को zener diodes में देखा जा सकता है।

रिवर्स वोल्टेज जिस पर डायोड का संचालन होता है उसे Break down voltage कहा जाता है।

जैसा कि रिवर्स बायस में डायोड एक ओपन स्विच के रूप में कार्य करता है, इसका resistance, Megaohms के क्रम में है। यहां हमने नीचे दिए गए एनीमेशन का उपयोग करके रिवर्स बायस्ड डायोड के बारे में बताया है:

जब diode पर रिवर्स वोल्टेज को लागू किया जाता है, तो सर्किट में minority charge carriers के कारण थोड़ी मात्रा में करंट का प्रवाह होता हैं जिसे आम तौर पर Reverse saturation current कहा जाता है। इन करंट को Leakage currents के रूप में भी कहा जाता है क्योंकि जब डायोड ओपन हुआ होता है तब भी, सर्किट में करंट मौजूद होता है इसलिए इसे leakage कहा जाता है।

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Types of Diode

Diode कई प्रकार के होते है जिसका निर्माण समान होता है लेकिन प्रयुक्त सामग्री का प्रकार भिन्न होता है। उदाहरण के लिए, यदि हम एक Light Emitting diode का विचार करते हैं, तो यह एल्युमिनियम, गैलियम और आर्सेनाइड सामग्रियों से बना होता है, जो उत्तेजित होने पर प्रकाश के रूप में ऊर्जा छोड़ता है। इसी प्रकार, डायोड के गुणों में internal capacitance, threshold voltage आदि की भिन्नता पर विचार किया जाता है और एक विशेष डायोड को उन पर आधारित बनाया गया है।

Diode के प्रकारों में शामिल हैं:

Light Emitting Diode (LED)

जब इलेक्ट्रोड के बीच विद्युत प्रवाह इस Diode से गुजरता है, तो प्रकाश उत्पन्न होता है। दूसरे शब्दों में, प्रकाश तब उत्पन्न होता है जब forwarding current की पर्याप्त मात्रा इसके माध्यम से गुजरती है। कई Diode में, यह उत्पन्न प्रकाश दिखाई नहीं होता है क्योंकि वे फ्रीक्वेंसी स्तर होते हैं जो दृश्यता की अनुमति नहीं देते हैं। एलईडी विभिन्न रंगों में उपलब्ध हैं। तीन रंग के एलईडी हैं जो एक बार में तीन रंगों का उत्सर्जन कर सकते हैं। हल्का रंग उपयोग किए गए सेमीकंडक्टर की एनर्जी गैप पर निर्भर करता है।

 

Laser Diode in Hindi

यह एक अलग प्रकार का Diode है क्योंकि यह coherent प्रकाश पैदा करता है। यह सीडी ड्राइव, डीवीडी और लेजर डिवाइसेस में अत्यधिक उपयोग किया जाता है। LED की तुलना में ये महंगे हैं और अन्य लेजर जनरेटर की तुलना में सस्ता है। सीमित जीवन ही इन Diode का एकमात्र दोष है।

 

Avalanche Diode in Hindi

यह Diode एक रिवर्स बायस प्रकार का है और avalanche प्रभाव का उपयोग करके संचालित होता है। जब वोल्टेज ड्रॉप स्थिर होता है और करंट से स्वतंत्र होता है, तो avalanche का टूटना होता है। वे संवेदनशीलता के उच्च स्तर का प्रदर्शन करते हैं और इसलिए फोटोडेटेक्शन के लिए उपयोग किया जाता है।

 

Zener Diode in Hindi

यह Diode का सबसे उपयोगी प्रकार है क्योंकि यह एक स्थिर रेफरेंस वोल्टेज प्रदान कर सकता है। ये reverse bias में संचालित होते हैं और एक निश्चित वोल्टेज के आगमन पर टूट जाते हैं। यदि resistor से गुजरने वाला करंट सीमित है, तो एक स्थिर वोल्टेज उत्पन्न होता है। Zener Diode का उपयोग व्यापक रूप से विद्युत आपूर्ति में संदर्भ वोल्टेज प्रदान करने के लिए किया जाता है।

 

Schottky Diode in Hindi

इसमें अन्य सिलिकॉन PN जंक्शन Diode की तुलना में lower forward voltage है। ड्रॉप वहाँ होगा जहां कम करंट है और उस स्तर पर, वोल्टेज 0.15 और 0.4 वोल्ट के बीच है। उस प्रदर्शन को प्राप्त करने के लिए इनका निर्माण एक अलग तरीके से किया जाता है। रेक्टिफायर एप्लिकेशन में Schottky Diode का अत्यधिक उपयोग किया जाता है।

 

Photodiode in Hindi

एक photo-diode प्रकाश से उत्पन्न करंट प्रवाह की थोड़ी मात्रा की भी पहचान कर सकता है। ये प्रकाश का पता लगाने में बहुत सहायक होते हैं। यह एक रिवर्स बायस Diode है और इसका इस्तेमाल सोलर सेल और फोटोमीटर में किया जाता है। यहां तक ​​कि वे बिजली पैदा करने के लिए भी इस्तेमाल किए जाते हैं।

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