वाक्युम डायोड क्या है?
वैक्युम डायोड क्या है?
वैक्युम डायोड की परिभाषा
वैक्युम डायोड एक प्रकार का इलेक्ट्रॉनिक उपकरण है जो दो इलेक्ट्रोड: कैथोड और एनोड के बीच उच्च वैक्युम में विद्युत धारा को नियंत्रित करता है। कैथोड एक धातु का सिलेंडर होता है जिस पर गर्म होने पर इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित करने वाला सामग्री लगा होता है, जबकि एनोड एक खोखला धातु का सिलेंडर होता है जो कैथोड से इलेक्ट्रॉन संग्रहित करता है। वैक्युम डायोड का प्रतीक नीचे दिखाया गया है।
सर जॉन एम्ब्रोज़ फ्लेमिंग ने 1904 में वैक्युम डायोड का आविष्कार किया था, जिसे फ्लेमिंग वाल्व या थर्मियन वाल्व भी कहा जाता था। यह पहला वैक्युम ट्यूब था और ट्रायोड, टेट्रोड और पेंटोड जैसे अन्य वैक्युम ट्यूब उपकरणों का पूर्ववर्ती था, जिनका 20वीं शताब्दी के पहले आधे वर्षों में इलेक्ट्रॉनिक्स में व्यापक रूप से उपयोग किया गया था। वैक्युम डायोड रेडियो, टेलीविजन, रेडार, साउंड रिकॉर्डिंग और पुनरुत्पादन, दूरस्थ टेलीफोन नेटवर्क, और एनालॉग और प्रारंभिक डिजिटल कंप्यूटरों के विकास के लिए आवश्यक थे।
कार्य सिद्धांत
वैक्युम डायोड थर्मियन उत्सर्जन के सिद्धांत पर कार्य करता है, जहाँ गर्म धातु की सतह से इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित होते हैं। जब कैथोड गर्म किया जाता है, तो इलेक्ट्रॉन वैक्युम में भाग जाते हैं। एनोड पर सकारात्मक वोल्टेज इन इलेक्ट्रॉनों को आकर्षित करता है, जिससे कैथोड से एनोड की ओर धारा एक दिशा में प्रवाहित होती है।
हालांकि, यदि एनोड पर लगाया गया सकारात्मक वोल्टेज पर्याप्त नहीं है, तो गर्म फिलामेंट से उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों को एनोड नहीं आकर्षित कर पाता है। इस परिणामस्वरूप कुछ इलेक्ट्रॉन कैथोड और एनोड के बीच के स्थान में एक ऋणात्मक आवेश के बादल के रूप में संचित हो जाते हैं, जिसे स्पेस चार्ज कहा जाता है। स्पेस चार्ज एक बाधा के रूप में कार्य करता है जो कैथोड से इलेक्ट्रॉनों के अधिक उत्सर्जन को रोकता है और परिपथ में धारा प्रवाह को कम कर देता है।
यदि एनोड और कैथोड के बीच लगाया गया वोल्टेज धीरे-धीरे बढ़ाया जाता है, तो अधिक और अधिक स्पेस चार्ज इलेक्ट्रॉन एनोड की ओर खींचे जाते हैं और इलेक्ट्रॉनों के उत्सर्जन के लिए रिक्त स्थान बनाते हैं। इसलिए, एनोड और कैथोड के बीच वोल्टेज के बढ़ने से हम इलेक्ट्रॉनों के उत्सर्जन दर को बढ़ा सकते हैं और इस प्रकार परिपथ में धारा प्रवाह बढ़ जाती है।
किसी बिंदु पर, जब एनोड वोल्टेज द्वारा सभी स्पेस चार्ज निष्क्रिय हो जाते हैं, तो कैथोड से इलेक्ट्रॉनों के उत्सर्जन के लिए कोई अधिक बाधा नहीं रह जाती है। तब इलेक्ट्रॉनों की एक किरण स्वतंत्र रूप से कैथोड से एनोड तक गुजरने लगती है। इस परिणामस्वरूप, धारा अपने अधिकतम मान पर एनोड से कैथोड की ओर प्रवाहित होती है, जो केवल कैथोड के तापमान पर निर्भर करती है। इसे संतृप्त धारा कहा जाता है।
इसके विपरीत, यदि एनोड को कैथोड के संबंध में ऋणात्मक बनाया जाता है, तो इससे इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन नहीं होता क्योंकि यह ठंडा, गर्म नहीं है। अब, गर्म कैथोड से उत्सर्जित इलेक्ट्रॉन ऋणात्मक एनोड के प्रतिक्रिया के कारण एनोड तक नहीं पहुंचते। एनोड और कैथोड के बीच एक मजबूत स्पेस चार्ज संचित होता है। इस स्पेस चार्ज के कारण, सभी उत्सर्जित इलेक्ट्रॉन वापस कैथोड की ओर धकेले जाते हैं, और इसलिए कोई उत्सर्जन नहीं होता। इसलिए, परिपथ में कोई धारा प्रवाहित नहीं होती। इसलिए, वैक्युम डायोड केवल एक दिशा में धारा को प्रवाहित करने देता है: कैथोड से एनोड की ओर।
जब एनोड पर कोई वोल्टेज लगाया नहीं जाता, तो आदर्श रूप से, परिपथ में कोई धारा नहीं होनी चाहिए। हालांकि, इलेक्ट्रॉनों की गति में सांख्यिकीय उतार-चढ़ाव के कारण कुछ इलेक्ट्रॉन फिर भी एनोड तक पहुंच जाते हैं। इस छोटी धारा को स्प्लैश धारा कहा जाता है।
V-I विशेषताएं
वैक्युम डायोड की V-I विशेषताएं एनोड और कैथोड (V) के बीच लगाये गए वोल्टेज और परिपथ में प्रवाहित होने वाली धारा (I) के बीच के संबंध को दर्शाती हैं। वैक्युम डायोड की V-I विशेषताएं नीचे दिखाई गई हैं।
स्पेस चार्ज 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 हटाने के लिए आवश्यक न्यूनतम ऊर्जा है। कम कार्य फंक्शन वाले धातुओं को इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित करने के लिए कम गर्मी की आवश्यकता होती है, जिससे वे इस उद्देश्य के लिए अधिक कुशल होते हैं।
चित्र में दिखाए गए इस विशेषता के क्षेत्र को संतृप्ति क्षेत्र कहा जाता है। संतृप्त धारा एनोड वोल्टेज पर निर्भर नहीं करती और केवल कैथोड के तापमान पर निर्भर करती है।
जब एनोड पर कोई वोल्टेज लगाया नहीं जाता, तो परिपथ में कोई धारा नहीं होनी चाहिए, लेकिन वास्तव में, कुछ इलेक्ट्रॉनों की गति में सांख्यिकीय उतार-चढ़ाव के कारण एक छोटी धारा होती है। कुछ इलेक्ट्रॉन इतने ऊर्जावान होते हैं कि वे एनोड तक पहुंच जाते हैं, भले ही एनोड पर कोई वोल्टेज नहीं हो। इस घटना से होने वाली छोटी धारा को स्प्लैश धारा कहा जाता है।
वैक्युम डायोड के प्रकार
रेक्टिफायर डायोड
डिटेक्टर डायोड
जेनर डायोड
वेरेक्टर डायोड
शोट्की डायोड
वैक्युम डायोड के अनुप्रयोग
उच्च शक्ति अनुप्रयोग
उच्च आवृत्ति अनुप्रयोग
उच्च तापमान अनुप्रयोग
ऑडियो अनुप्रयोग
निष्कर्ष
वैक्युम डायोड एक प्रकार का इलेक्ट्रॉनिक उपकरण है जो दो इलेक्ट्रोड: कैथोड और एनोड के बीच उच्च वैक्युम में विद्युत धारा को नियंत्रित करता है। कैथोड एक फिलामेंट या अप्रत्यक्ष हीटर द्वारा गर्म किया जाने पर इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित करता है, जबकि एनोड कैथोड से इलेक्ट्रॉन संग्रहित करता है। वैक्युम डायोड थर्मियन उत्सर्जन के सिद्धांत पर कार्य करता है और धारा को केवल एक दिशा में: कैथोड से एनोड की ओर प्रवाहित होने देता है।
सर जॉन एम्ब्रोज़ फ्लेमिंग ने 1904 में वैक्युम डायोड का आविष्कार किया था और 20वीं शताब्दी के पहले आधे वर्षों में इलेक्ट्रॉनिक्स में इनका व्यापक रूप से उपयोग किया गया था। वे रेडियो, टेलीविजन, रेडार, साउंड रिकॉर्डिंग और पुनरुत्पादन, दूरस्थ टेलीफोन नेटवर्क, और एनालॉग और प्रारंभिक डिजिटल कंप्यूटरों के विकास के लिए आवश्यक थे। वैक्युम डायोडों को अधिकांश अनुप्रयोगों में सेमीकंडक्टर डायोडों द्वारा प्रतिस्थापित किया गया है, क्योंकि वे छोटे आकार, कम शक्ति उपभोग, उच्च विश्वसनीयता और कम लागत वाले हैं। हालांकि, वैक्युम डायो
