शक्ति डायोड के 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 गया है, जो आम डायोडों की तुलना में अधिक धारा संचालित करने में सक्षम होता है। इसमें दो टर्मिनल होते हैं और यह एक दिशा में धारा संचालित करता है, जिसका निर्माण उच्च शक्ति अनुप्रयोगों के लिए किया गया होता है।

पावर डायोड को बेहतर समझने के लिए, आइए एक मानक डायोड के काम को फिर से देखें। डायोड को सबसे सरल अर्धचालक उपकरण के रूप में परिभाषित किया गया है, जिसमें दो लेयर, दो टर्मिनल और एक जंक्शन होता है।

सामान्य सिग्नल डायोडों में p टाइप अर्धचालक और n टाइप अर्धचालक से बना एक जंक्शन होता है। p-टाइप से जुड़ा लीड एनोड कहलाता है, और n-टाइप से जुड़ा लीड कैथोड कहलाता है।

नीचे दिए गए चित्र में एक सामान्य डायोड की संरचना और इसका प्रतीक दिखाया गया है।

पावर डायोड भी सामान्य डायोड के समान होते हैं, हालांकि उनकी निर्माण में थोड़ा अंतर होता है।

सामान्य डायोड (जिन्हें "सिग्नल डायोड" भी कहा जाता है) में, P और N दोनों तरफ की डोपिंग स्तर समान होता है और इसलिए हमें एक PN जंक्शन मिलता है, लेकिन पावर डायोड में, हमारे पास एक भारी रूप से डोपित P और लाइटली डोपित N+ के बीच एक जंक्शन होता है - जो एक भारी रूप से डोपित N लेयर पर एपिटैक्सियल रूप से बना होता है। इसलिए संरचना नीचे दिखाए गए चित्र की तरह दिखती है।

N– लेयर पावर डायोड की एक प्रमुख विशेषता है जो इसे उच्च शक्ति अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाती है। यह लेयर बहुत हल्का रूप से डोपित होता है, लगभग इन्ट्रिंसिक, इसलिए यह उपकरण PIN डायोड के रूप में भी जाना जाता है, जहाँ i इन्ट्रिंसिक का मतलब होता है।

जैसा कि हम ऊपर दिए गए चित्र में देख सकते हैं, स्पेस चार्ज क्षेत्र की नेट चार्ज न्यूट्रलिटी अभी भी बनी रहती है, जैसा कि सिग्नल डायोड में था, लेकिन स्पेस चार्ज क्षेत्र की मोटाई बहुत अधिक होती है और N– क्षेत्र में गहराई से प्रवेश करती है।

यह इसकी हल्की डोपिंग सांद्रता के कारण है, जैसा कि हम जानते हैं कि स्पेस चार्ज क्षेत्र की मोटाई डोपिंग सांद्रता के घटने के साथ बढ़ती है।

स्पेस चार्ज क्षेत्र या डीप्लेशन क्षेत्र की बढ़ी हुई मोटाई डायोड को बड़ी रिवर्स-बायस्ड वोल्टेज को रोकने में मदद करती है और इसलिए इसकी ब्रेकडाउन वोल्टेज अधिक होती है।

हालांकि, इस N– लेयर को जोड़ने से डायोड की ओहमिक रिजिस्टेंस बहुत बढ़ जाती है, जिससे फोर्वर्ड संचालन अवस्था में अधिक गर्मी उत्पन्न होती है। इसलिए पावर डायोड को विभिन्न माउंटिंग आवश्यकता होती है ताकि उचित गर्मी विसरण हो सके।

N- लेयर का महत्व

पावर डायोड में N- लेयर हल्का रूप से डोपित होता है, जो स्पेस चार्ज क्षेत्र की मोटाई बढ़ाता है और उच्च रिवर्स-बायस्ड वोल्टेज की अनुमति देता है।

V-I विशेषताएँ

नीचे दिए गए चित्र में एक पावर डायोड की V-I विशेषताएँ दिखाई गई हैं, जो सिग्नल डायोड की विशेषताओं के लगभग समान हैं।

सिग्नल डायोड में फोर्वर्ड बायस्ड क्षेत्र में धारा घातांकीय रूप से बढ़ती है, लेकिन पावर डायोड में उच्च फोर्वर्ड धारा उच्च ओहमिक ड्रॉप का कारण बनती है जो घातांकीय वृद्धि को नियंत्रित करती है और वक्र लगभग रेखीय रूप से बढ़ता है।

डायोड द्वारा सहन किए जा सकने वाले अधिकतम रिवर्स वोल्टेज VRRM, यानी शिखर रिवर्स रिपीटिटिव वोल्टेज, द्वारा दर्शाया गया है।

इस वोल्टेज से ऊपर, रिवर्स धारा तेजी से बहुत अधिक हो जाती है और डायोड ऐसी उच्च मात्रा की गर्मी को निकालने के लिए डिजाइन नहीं किया गया है, इसलिए यह नष्ट हो सकता है। इस वोल्टेज को पीक इन्वर्स वोल्टेज (PIV) भी कहा जा सकता है।

रिवर्स रिकवरी समय

चित्र में एक पावर डायोड की रिवर्स रिकवरी विशेषता दिखाई गई है। जब भी डायोड को बंद किया जाता है, तो धारा IF से शून्य तक घटती है और फिर स्पेस चार्ज क्षेत्र और अर्धचालक क्षेत्र में भंडारित चार्जों के कारण रिवर्स दिशा में जारी रहती है।

यह रिवर्स धारा IRR तक शिखर पर पहुंचती है और फिर शून्य मान की ओर आती है और अंत में trr समय के बाद डायोड बंद हो जाता है।

यह समय रिवर्स रिकवरी समय के रूप में परिभाषित किया गया है और यह फोर्वर्ड धारा शून्य पर पहुंचने के समय और रिवर्स धारा IRR का 25% तक घटने के समय के बीच का समय है। इस समय के बाद डायोड अपनी रिवर्स ब्लॉकिंग क्षमता प्राप्त कर लेता है।

सॉफ्टनेस फैक्टर

पावर डायोड का सॉफ्टनेस फैक्टर अर्धचालक और डीप्लेशन क्षेत्रों से चार्ज निकालने के समय का अनुपात है, जो बंद होने पर वोल्टेज ट्रांसिएंट्स को दर्शाता है।