पावर डायोड क्या हैं?
पावर डायोड क्या हैं?
पावर डायोड
पावर डायोड को पावर इलेक्ट्रॉनिक्स सर्किट में उपयोग किए जाने वाले डायोड के रूप में परिभाषित किया जाता है, जो सामान्य डायोडों की तुलना में अधिक विद्युत धारा को संभालने में सक्षम होता है। इसमें दो टर्मिनल होते हैं और यह एक दिशा में विद्युत धारा का चालन करता है, जिसकी निर्माण उच्च शक्ति के अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन की गई है।
पावर डायोड को बेहतर समझने के लिए, आइए सामान्य डायोड की कार्यविधि को फिर से देखें। डायोड को सबसे सरल अर्धचालक उपकरण के रूप में परिभाषित किया जाता है, जिसमें दो परतें, दो टर्मिनल और एक जंक्शन होता है।
सामान्य सिग्नल डायोडों में एक पी-टाइप अर्धचालक और एक एन-टाइप अर्धचालक के बीच एक जंक्शन बना होता है। पी-टाइप से जुड़ा लीड ऐनोड कहलाता है, और एन-टाइप से जुड़ा लीड कैथोड कहलाता है।
नीचे दिए गए चित्र में सामान्य डायोड की संरचना और इसका प्रतीक दिखाया गया है।
पावर डायोड भी सामान्य डायोडों के समान होते हैं, हालांकि उनकी निर्माण में थोड़ा अंतर होता है।
सामान्य डायोड (जिन्हें "सिग्नल डायोड" भी कहा जाता है) में, पी और एन दोनों ओर की डोपिंग स्तर समान होता है और इसलिए हमें एक पीएन जंक्शन मिलता है, लेकिन पावर डायोड में, हमें एक भारी रूप से डोपित पी और एक हल्की रूप से डोपित एन+ के बीच एक जंक्शन मिलता है - जो एक भारी रूप से डोपित एन परत पर एपिटैक्सियल रूप से उगाया जाता है। इसलिए संरचना नीचे दिए गए चित्र की तरह दिखती है।
एन- परत पावर डायोड की एक प्रमुख विशेषता है जो इसे उच्च शक्ति के अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाती है। यह परत बहुत हल्की रूप से डोपित होती है, लगभग अंतरंग और इसलिए यह उपकरण पीआईएन डायोड के रूप में भी जाना जाता है, जहाँ आई अंतरंग का अर्थ होता है।
जैसा कि हम ऊपर दिए गए चित्र में देख सकते हैं, स्पेस चार्ज रिजन का नेट चार्ज न्यूट्रेलिटी अभी भी बनी रहती है जैसा कि सिग्नल डायोड में था, लेकिन स्पेस चार्ज रिजन की मोटाई बहुत अधिक होती है और गहराई से एन- परत में प्रवेश करती है।
यह इसके हल्के डोपिंग सांद्रता के कारण है, जैसा कि हम जानते हैं कि स्पेस चार्ज रिजन की मोटाई डोपिंग सांद्रता के घटने के साथ बढ़ती है।
स्पेस चार्ज रिजन या डिप्लेशन रिजन की बढ़ी हुई मोटाई डायोड को बड़े विपरीत-प्रवृत्त वोल्टेज को रोकने में मदद करती है और इसलिए इसका ब्रेकडाउन वोल्टेज अधिक होता है।
हालांकि, इस एन- परत को जोड़ने से डायोड का ओहमिक प्रतिरोध बहुत बढ़ जाता है, जिससे फॉरवर्ड चालन अवस्था के दौरान अधिक गर्मी उत्पन्न होती है। इसलिए पावर डायोड में विभिन्न बनावटों के साथ आते हैं जिससे ठीक से गर्मी का निस्सरण हो सके।
एन- परत का महत्व
पावर डायोड में एन- परत हल्की रूप से डोपित होती है, जिससे स्पेस चार्ज रिजन की मोटाई बढ़ जाती है और अधिक विपरीत-प्रवृत्त वोल्टेज को संभालने की अनुमति देती है।
वी-आई विशेषताएँ
नीचे दिए गए चित्र में पावर डायोड की वी-आई विशेषताएँ दिखाई गई हैं, जो सिग्नल डायोड की वी-आई विशेषताओं के लगभग समान हैं।
सिग्नल डायोड में फॉरवर्ड प्रवृत्त अवस्था में धारा घातांकीय रूप से बढ़ती है, लेकिन पावर डायोड में उच्च फॉरवर्ड धारा उच्च ओहमिक गिरावट का कारण बनती है जो घातांकीय विकास को घेरती है और वक्र लगभग रैखिक रूप से बढ़ता है।
डायोड द्वारा सहन किए जा सकने वाले अधिकतम विपरीत-प्रवृत्त वोल्टेज VRRM, अर्थात् शिखर विपरीत-प्रवृत्त लगातार वोल्टेज द्वारा दर्शाया गया है।
इस वोल्टेज से ऊपर, विपरीत-प्रवृत्त धारा अचानक बहुत अधिक हो जाती है और डायोड ऐसी उच्च मात्रा की गर्मी को निस्सरित करने के लिए डिज़ाइन नहीं किया गया होता, इसलिए यह नष्ट हो सकता है। इस वोल्टेज को शिखर विपरीत वोल्टेज (PIV) भी कहा जा सकता है।
विपरीत-प्रवृत्त पुनर्प्राप्ति समय
चित्र में पावर डायोड की विपरीत-प्रवृत्त पुनर्प्राप्ति विशेषता दिखाई गई है। जब डायोड को बंद किया जाता है, तो धारा IF से शून्य तक घटती है और फिर स्पेस चार्ज रिजन और अर्धचालक रिजन में संचित चार्जों के कारण विपरीत दिशा में जारी रहती है।
यह विपरीत-प्रवृत्त धारा IRR तक पहुंचती है और फिर शून्य मान की ओर दौड़ना शुरू करती है और अंत में trr समय के बाद डायोड बंद हो जाता है।
यह समय विपरीत-प्रवृत्त पुनर्प्राप्ति समय के रूप में परिभाषित किया जाता है और यह फॉरवर्ड धारा शून्य पहुंचने के समय और विपरीत-प्रवृत्त धारा IRR के 25% तक घटने के समय के बीच का समय है। इस समय के बाद डायोड अपनी विपरीत-प्रवृत्त ब्लॉकिंग क्षमता प्राप्त कर लेता है।
सॉफ्टनेस गुणांक
पावर डायोड का सॉफ्टनेस गुणांक अर्धचालक और डिप्लेशन क्षेत्रों से चार्ज हटाने के समयों का अनुपात है, जो ऑफ-स्थिति पर वोल्टेज के अस्थायी परिवर्तनों को दर्शाता है।
