پاور ڈایڈس

الیکٹران ہول کا مرکب

زیادہ تر سیمی کنڈکٹر ڈیوائسز کے آپریشن کا اصول مظاہر اور عمل پر مبنی ہوتا ہے جو مختلف قسم کی برقی چالکتا کے ساتھ سیمی کنڈکٹر کے دو خطوں کے درمیان سرحد پر واقع ہوتے ہیں - الیکٹران (n-type) اور سوراخ (p-type)۔ این قسم کے خطے میں، الیکٹران غالب رہتے ہیں، جو برقی چارجز کے اہم کیریئر ہیں، پی ریجن میں، یہ مثبت چارجز (سوراخ) ہیں۔ مختلف چالکتا کی اقسام کے دو خطوں کے درمیان حد کو پی این جنکشن کہا جاتا ہے۔

عملی طور پر، ڈایڈڈ (تصویر 1) کو یک طرفہ ترسیل کے ساتھ ایک بے قابو الیکٹرانک سوئچ سمجھا جا سکتا ہے۔ ایک ڈائیوڈ کنڈکٹنگ حالت میں ہوتا ہے (بند سوئچ) اگر اس پر فارورڈ وولٹیج لگایا جاتا ہے۔

چاول۔ 1. ڈایڈڈ کا روایتی گرافک عہدہ

iF ڈایڈڈ کے ذریعے کرنٹ کا تعین بیرونی سرکٹ کے پیرامیٹرز سے کیا جاتا ہے، اور سیمی کنڈکٹر ڈھانچے میں وولٹیج ڈراپ کی کوئی اہمیت نہیں ہے۔ اگر ڈائیوڈ پر ریورس وولٹیج لگائی جاتی ہے، تو یہ غیر کنڈکٹنگ حالت (اوپن سوئچ) میں ہوتا ہے اور اس میں سے ایک چھوٹا کرنٹ بہتا ہے۔ اس معاملے میں ڈایڈڈ میں وولٹیج کی کمی کا تعین بیرونی سرکٹ کے پیرامیٹرز سے ہوتا ہے۔

ڈایڈس کا تحفظ

ڈائیوڈ کی برقی خرابی کی سب سے عام وجوہات میں فارورڈ کرنٹ diF/dt کے آن ہونے پر اوور وولٹیج کا بڑھ جانا، آف ہونے پر اوور وولٹیج، فارورڈ کرنٹ کی زیادہ سے زیادہ قدر سے تجاوز کرنا اور ناقابل قبول حد سے زیادہ ریورس وولٹیج کے ساتھ ڈھانچے کا ٹوٹ جانا ہے۔

diF/dt کی اعلیٰ اقدار پر، ڈایڈڈ ڈھانچے میں چارج کیریئرز کا غیر مساوی ارتکاز ظاہر ہوتا ہے اور اس کے نتیجے میں، ساخت کو نقصان پہنچنے کے ساتھ مقامی حد سے زیادہ گرمی۔ diF / dt کی اعلی اقدار کی بنیادی وجہ چھوٹی ہے۔ انڈکٹنس ایک سرکٹ میں جس میں فارورڈ وولٹیج کا ذریعہ اور ایک آن ڈائیوڈ ہوتا ہے۔ diF/dt کی قدروں کو کم کرنے کے لیے، ایک انڈکٹینس کو ڈائیوڈ کے ساتھ سیریز میں جوڑا جاتا ہے، جو کرنٹ کے بڑھنے کی شرح کو محدود کرتا ہے۔

سرکٹ بند ہونے پر ڈائیوڈ پر لگنے والے وولٹیجز کے طول و عرض کی قدروں کو کم کرنے کے لیے، ایک سیریز سے منسلک ریزسٹر R استعمال کیا جاتا ہے اور capacitor C ایک نام نہاد RC سرکٹ ہے جو ڈایڈڈ کے ساتھ متوازی طور پر جڑا ہوا ہے۔

ایمرجنسی موڈ میں موجودہ اوورلوڈز سے ڈائیوڈس کی حفاظت کے لیے، تیز رفتار برقی فیوز استعمال کیے جاتے ہیں۔

پاور ڈایڈس کی اہم اقسام

بنیادی پیرامیٹرز اور مقصد کے مطابق، ڈایڈس کو عام طور پر تین گروپوں میں تقسیم کیا جاتا ہے: عام مقصد کے ڈایڈس، فاسٹ ریکوری ڈایڈس اور Schottky diodes۔

عام مقصد کے ڈایڈس

ڈائیوڈس کے اس گروپ کو ریورس وولٹیج کی اعلیٰ اقدار (50 V سے 5 kV تک) اور فارورڈ کرنٹ (10 A سے 5 kA تک) سے ممتاز کیا جاتا ہے۔ ڈایڈس کا بڑا سیمی کنڈکٹر ڈھانچہ ان کی کارکردگی کو کم کرتا ہے۔ اس لیے، ڈائیوڈس کا ریورس ریکوری ٹائم عام طور پر 25-100 μs کی حد میں ہوتا ہے، جو 1 kHz سے اوپر کی فریکوئنسی والے سرکٹس میں ان کے استعمال کو محدود کرتا ہے۔ایک اصول کے طور پر، وہ 50 (60) Hz کی فریکوئنسی کے ساتھ صنعتی نیٹ ورکس میں کام کرتے ہیں۔ اس گروپ کے ڈائیوڈس میں مسلسل وولٹیج ڈراپ 2.5-3 V ہے۔

پاور ڈایڈس مختلف پیکجوں میں آتے ہیں۔ سب سے زیادہ وسیع پیمانے پر پھانسی کی دو قسمیں ہیں: ایک پن اور ایک گولی (تصویر 2 اے، بی)۔

چاول۔ 2. ڈائیوڈ باڈیز کی تعمیر: a — پن؛ b - گولی

فاسٹ ریکوری ڈایڈس۔ ڈایڈس کے اس گروپ کی تیاری میں، ریورس ریکوری کے وقت کو کم کرنے کے لیے مختلف تکنیکی طریقے استعمال کیے جاتے ہیں۔ خاص طور پر، سونے یا پلاٹینم کے پھیلاؤ کا طریقہ استعمال کرتے ہوئے سلیکون ڈوپنگ کا استعمال کیا جاتا ہے۔ اس سے بحالی کے وقت کو 3-5 μs تک کم کرنا ممکن ہوتا ہے۔ تاہم، یہ فارورڈ کرنٹ اور ریورس وولٹیج کی قابل اجازت قدروں کو کم کرتا ہے۔ قابل اجازت موجودہ اقدار 10 A سے 1 kA تک ہیں، ریورس وولٹیج - 50 V سے 3 kV تک۔ تیز ترین ڈائیوڈس کا ریورس ریکوری ٹائم 0.1-0.5 μs ہوتا ہے۔ اس طرح کے ڈائیوڈز 10 کلو ہرٹز اور اس سے زیادہ کی فریکوئنسی والے پلس اور ہائی فریکونسی سرکٹس میں استعمال ہوتے ہیں۔ اس گروپ میں ڈائیوڈز کا ڈیزائن عام مقصد کے ڈائیوڈز سے ملتا جلتا ہے۔

ڈایڈڈ شوٹکی۔

Schottky diodes کے آپریشن کا اصول دھات اور سیمی کنڈکٹر مواد کے درمیان منتقلی کے علاقے کی خصوصیات پر مبنی ہے. پاور ڈایڈس کے لیے، n-قسم کے ختم شدہ سلکان کی ایک تہہ کو بطور سیمی کنڈکٹر استعمال کیا جاتا ہے۔ اس صورت میں، دھات کی طرف منتقلی کے علاقے میں منفی چارج ہے اور سیمی کنڈکٹر کی طرف مثبت چارج ہے۔

Schottky diodes کی ایک خاصیت یہ ہے کہ فارورڈ کرنٹ صرف اہم کیریئرز یعنی الیکٹران کی حرکت کی وجہ سے ہے۔ اقلیتی کیریئر کے جمع ہونے کی کمی نمایاں طور پر Schottky diodes کے inertia کو کم کرتی ہے۔بحالی کا وقت عام طور پر 0.3 μs سے زیادہ نہیں ہوتا ہے، فارورڈ وولٹیج کا ڈراپ تقریباً 0.3 V ہوتا ہے۔ ان ڈائیوڈز میں ریورس کرنٹ ویلیوز p-n-junction diodes کے مقابلے میں 2-3 آرڈرز کی شدت سے زیادہ ہیں۔ معکوس وولٹیج کو محدود کرنا عام طور پر 100 V سے زیادہ نہیں ہوتا ہے۔ یہ اعلی تعدد اور کم وولٹیج پلس سرکٹس میں استعمال ہوتے ہیں۔