वैक्यूम डायोड क्या है?
वैक्यूम डायोड क्या है?
वैक्यूम डायोड की परिभाषा
वैक्यूम डायोड एक प्रकार का इलेक्ट्रॉनिक उपकरण है जो दो इलेक्ट्रोड: कैथोड और ऐनोड के बीच उच्च वैक्यूम में विद्युत धारा को नियंत्रित करता है। कैथोड एक धातु का सिलेंडर होता है जिस पर एक सामग्री लगी होती है जो गर्म होने पर इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित करती है, जबकि ऐनोड एक खोखला धातु का सिलेंडर होता है जो कैथोड से इलेक्ट्रॉन संकलित करता है। वैक्यूम डायोड का प्रतीक नीचे दिखाया गया है।
वैक्यूम डायोड 1904 में सर जॉन एंब्रोस फ्लेमिंग द्वारा आविष्कृत किया गया था और इसे फ्लेमिंग वैल्व या थर्मियोनिक वैल्व के रूप में भी जाना जाता था। यह पहला वैक्यूम ट्यूब था और ट्रायोड, टेट्रोड और पेंटोड जैसे अन्य वैक्यूम ट्यूब उपकरणों का पूर्वगामी था, जिनका 20वीं सदी के पहले आधे भाग में इलेक्ट्रॉनिक्स में व्यापक रूप से उपयोग किया गया था। वैक्यूम डायोड रेडियो, टेलीविज़न, रेडार, ध्वनि रिकॉर्डिंग और प्रतिप्रदर्शन, दूर-दूर टेलीफोन नेटवर्क, और एनालॉग और प्रारंभिक डिजिटल कंप्यूटरों के विकास के लिए आवश्यक थे।
कार्य का सिद्धांत
वैक्यूम डायोड थर्मियोनिक उत्सर्जन के सिद्धांत पर कार्य करता है, जहाँ इलेक्ट्रॉन गर्म धातु सतह से उत्सर्जित होते हैं। जब कैथोड गर्म किया जाता है, तो इलेक्ट्रॉन वैक्यूम में छूट जाते हैं। ऐनोड पर धनात्मक वोल्टेज इन इलेक्ट्रॉनों को आकर्षित करता है, जिससे कैथोड से ऐनोड तक एक दिशा में धारा प्रवाहित होती है।
हालांकि, यदि ऐनोड पर लगाया गया धनात्मक वोल्टेज पर्याप्त नहीं है, तो गर्म फिलामेंट से उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों को ऐनोड नहीं आकर्षित कर पाता है। इस परिणामस्वरूप कुछ इलेक्ट्रॉन कैथोड और ऐनोड के बीच की रिक्त स्थान में एकत्र होते हैं, जिसे रिक्त स्थान आवेश कहा जाता है। यह रिक्त स्थान आवेश कैथोड से इलेक्ट्रॉनों के उत्सर्जन को रोकने वाला एक बाधा का कार्य करता है और सर्किट में धारा प्रवाह को कम कर देता है।
यदि ऐनोड और कैथोड के बीच लगाया गया वोल्टेज धीरे-धीरे बढ़ाया जाता है, तो अधिक और अधिक रिक्त स्थान इलेक्ट्रॉन ऐनोड तक आकर्षित होते हैं और इलेक्ट्रॉनों के उत्सर्जन के लिए रिक्त स्थान बनाते हैं। इस प्रकार ऐनोड और कैथोड के बीच वोल्टेज के बढ़ने से इलेक्ट्रॉनों के उत्सर्जन दर और सर्किट में धारा प्रवाह में वृद्धि होती है।
किसी बिंदु पर, जब ऐनोड वोल्टेज द्वारा सभी रिक्त स्थान आवेश न्यूट्रल कर दिए जाते हैं, तो इलेक्ट्रॉनों के कैथोड से उत्सर्जन के लिए कोई अवरोध नहीं रह जाता है। तब इलेक्ट्रॉनों की एक बीम रिक्त स्थान द्वारा कैथोड से ऐनोड तक स्वतंत्र रूप से प्रवाहित होना शुरू होती है। इस परिणामस्वरूप ऐनोड से कैथोड तक अपने अधिकतम मान पर धारा प्रवाहित होती है, जो केवल कैथोड के तापमान पर निर्भर करता है। इसे संतृप्त धारा कहा जाता है।
इसके विपरीत, यदि ऐनोड को कैथोड के सापेक्ष ऋणात्मक बनाया जाता है, तो इससे इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन नहीं होता क्योंकि यह ठंडा होता है, नहीं तो गर्म। अब, गर्म किए गए कैथोड से उत्सर्जित इलेक्ट्रॉन ऋणात्मक ऐनोड के प्रतिकर्षण के कारण ऐनोड तक नहीं पहुंचते। कैथोड और ऐनोड के बीच एक मजबूत रिक्त स्थान आवेश एकत्र होता है। इस रिक्त स्थान आवेश के कारण, सभी आगे उत्सर्जित इलेक्ट्रॉन कैथोड की ओर वापस धकेल दिए जाते हैं, और इसलिए कोई उत्सर्जन नहीं होता। इसलिए, सर्किट में कोई धारा प्रवाहित नहीं होती। इस प्रकार, वैक्यूम डायोड केवल एक दिशा में धारा प्रवाहित करने की अनुमति देते हैं: कैथोड से ऐनोड तक।
जब ऐनोड पर कोई वोल्टेज नहीं लगाया जाता, तो आदर्श रूप से, सर्किट में कोई धारा नहीं होनी चाहिए। हालांकि, इलेक्ट्रॉन वेग के सांख्यिकीय उतार-चढ़ाव के कारण, कुछ इलेक्ट्रॉन ऐनोड तक पहुंच जाते हैं। इस छोटी धारा को स्प्लैश धारा कहा जाता है।
V-I विशेषताएँ
वैक्यूम डायोड की V-I विशेषताएँ ऐनोड और कैथोड (V) के बीच लगाए गए वोल्टेज और सर्किट में प्रवाहित धारा (I) के बीच के संबंध को दर्शाती हैं। वैक्यूम डायोड की V-I विशेषताएँ नीचे दिखाई गई हैं।
रिक्त स्थान आवेश का आकार यह निर्धारित करता है कि कैथोड कितने इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित करता है, जो कैथोड के तापमान और कार्य फंक्शन पर निर्भर करता है। कार्य फंक्शन एक इलेक्ट्रॉन को धातु से निकालने के लिए आवश्यक न्यूनतम ऊर्जा है। निम्न कार्य फंक्शन वाले धातुओं को इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित करने के लिए कम गर्मी की आवश्यकता होती है, जिससे वे इस उद्देश्य के लिए अधिक कार्यक्षम होते हैं।
इस विशेषताओं के क्षेत्र को संतृप्ति क्षेत्र कहा जाता है, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। संतृप्त धारा ऐनोड वोल्टेज पर निर्भर नहीं होती और केवल कैथोड तापमान पर निर्भर करती है।
जब ऐनोड पर कोई वोल्टेज नहीं लगाया जाता, तो सर्किट में कोई धारा नहीं होनी चाहिए, लेकिन वास्तव में, कुछ इलेक्ट्रॉनों के वेग के सांख्यिकीय उतार-चढ़ाव के कारण एक छोटी धारा होती है। कुछ इलेक्ट्रॉन ऐनोड तक पहुंचने के लिए पर्याप्त ऊर्जा रखते हैं, भले ही ऐनोड पर कोई वोल्टेज न हो। इस घटना से उत्पन्न छोटी धारा को स्प्लैश धारा कहा जाता है।
वैक्यूम डायोड के प्रकार
रेक्टिफायर डायोड
डिटेक्टर डायोड
जेनर डायोड
वैरेक्टर डायोड
शोट्की डायोड
वैक्यूम डायोड के अनुप्रयोग
उच्च शक्ति अनुप्रयोग
उच्च आवृत्ति अनुप्रयोग
उच्च तापमान अनुप्रयोग
ऑडियो अनुप्रयोग
निष्कर्ष
वैक्यूम डायोड एक प्रकार का इलेक्ट्रॉनिक उपकरण है जो दो इलेक्ट्रोड: कैथोड और ऐनोड के बीच उच्च वैक्यूम में विद्युत धारा को नियंत्रित करता है। कैथोड फिलामेंट या अप्रत्यक्ष हीटर द्वारा गर्म होने पर इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित करता है, जबकि ऐनोड कैथोड से इलेक्ट्रॉन संकलित करता है। वैक्यूम डायोड थर्मियोनिक उत्सर्जन के सिद्धांत पर कार्य करता है और धारा को केवल एक दिशा में प्रवाहित करने की अनुमति देता है: कैथोड से ऐनोड तक।
वैक्यूम डायोड 1904 में सर जॉन एंब्रोस फ्लेमिंग द्वारा आविष्कृत किया गया था और 20वीं सदी के पहले आधे भाग में इलेक्ट्रॉनिक्स में व्यापक रूप से उपयोग किया गया था। ये रेडियो, टेलीविज़न, रेडार, ध्वनि रिकॉर्डिंग और प्रतिप्रदर्शन, दूर-दूर टेलीफोन नेटवर्क, और एनालॉग और प्रारंभिक डिजिटल कंप्यूटरों के विकास के लिए आवश्यक थे। वैक्यूम डायोड अधिकांश अनुप्रयोगों में अब अर्धचालक डायोडों द्वारा प्रतिस्थापित हो गए हैं, क्योंकि वे छोटे आकार, कम शक्ति उपभोग, उच्
