Zener diode क्या है ? काम कैसे करता है ? एवं उपयोग

Zener diode का अविष्कार Clarence Zener ने वर्ष 1934 में किया था। यह कोई युक्ति नहीं है बल्कि यह समान्य P – N Junction की तरह ही होता है। लेकिन इसमें कुछ विशेष गुण होते हैं diode के इस विशेष गुण की खोज सबसे पहले Clarence Zener ने की थी इसलिए इस diode का नाम जेनर diode रखा गया।

Zener diode एक सिलिकॉन Semiconductor device है। इस diode का P – N Junction अत्यधिक डोप (dope) किया हुआ होता है। समान्य diode reverse voltage पर breakdown हो जाते हैं और वो breakdown क्षेत्र (resion) में काम करने के लिए नहीं बनाये जाते लेकिन Zener diode breakdown क्षेत्र में मजबूती से कार्य करते हैं।

zener reverse breakdown  , electron quantum tunneling के कारण  होता है जो कि high power वाले electric field के कारण होता है। zener diode avalanche breakdown पर ज्यादा भरोसा करते हैं। Zener diode में avalanche breakdown और zener effect दोनों breakdown का उपयोग होता है। avalanche breakdown high voltage पर होता है and Zener effect low Voltage में होता है और  है। सभी Type के electronic उपकरणों में जेनर डायोड का उपयोग व्यापक रूप में होता है। इस डायोड का उपयोग स्थिर पावर supply के लिए होता है और इनका उपयोग Circuits (परिपथों) को Overvoltage से बचाने के लिए भी होता है।

Zener diode कैसे काम करता है।

एक general diode , जब रिवर्स (Reverse) breakdown voltage से ऊपर Reverse bias होता है। तब यह कुछ Current (धारा) को प्रवाहित होने देता है। यदि जब Reverse bias ब्रेकडाउन वोल्टेज बढ़ता है। तब diode avalanche breakdown के कारण ज्यादा धारा प्रवाहित (flow) होने देता है। इस कारण diode overheating से हमेशा के लिए damage हो सकता है। Zener diode के गुण भी general diode की तरह ही होते हैं। पर ये कम breakdown Voltage के लिए बनाये जाते हैं। इस Voltage को Zener Voltage कहते हैं। एक general diode के मुकावले एक रिवर्स बायस Zener diode नियंत्रित breakdown प्रदर्शित करता है धारा जो हैं वह Voltage को Zener diode के आर – पार जेनर ब्रेकडाउन Voltage के समीप रखती है।

 Example – एक जेनर डायोड   जिसका Zener breakdown Voltage 3.7 वोल्ट हो तो इसका Voltage drop भी 3.7 वोल्ट के समीप ही रहता है तब जेनर diode का प्रयोग Voltage Stabilizer की तरह किया जा सकता है।

Zener effect ( प्रभाव ) क्या है

यह एक प्रकार का ब्रेकडाउन होता है जो रिवर्स वायस P – N संधि में उत्पन्न होता है। P and N पदार्थों के उच्च मात्रा में doping (अशुद्धि) होने के कारण ये अच्छे सुचालक (good conductor) हो जाते हैं। डिप्लेशन लेयर भी पतली हो जाती है। इस layer के आर – पार विद्युत क्षेत्र मजबूत होता है। इसके फलस्वरूप कम Voltage पर भी इलेक्ट्रॉन तथा होल (holes) डिप्लेशन लेयर को  पार कर जाते हैं। और जुड़ जाते हैं। इससे रिवर्स Current Produce होती है। Zener effect mostly उन Zener diode में होता है। जिनका Reverse breakdown Voltage कम होता है।

Avalanche breakdown क्या है

जिन जेनर diode का breakdown Voltage ज्यादा होता है। उनकी डिप्लेशन (depletion) layer चौड़ी होती है। इस प्रकार के diode में breakdown Voltage में Current बहुत तेजी से बढ़ती है। इस कारण diode  के रिवर्स प्रतिरोध में कमी आ जाती है। रिवर्स लीकेज (leakage) Current हमेशा रिवर्स breakdown Voltage के नीचे बहती है। जिससे holes और electrons डिप्लेशन लेयर में चले जाते हैं। जब एक समय पर जैसी ही Voltage , Reverse breakdown Voltage के equal (बराबर) होता है।

तब डिप्लेशन layer में उपस्थित holes एक strong (मजबूत) विद्युत क्षेत्र के अंदर आ जाते हैं। जिससे ये तेजी से बहने लगते हैं ये holes and electrons दूसरे परमाणु के साथ टकराते हैं। उनके atomic bond से इलेक्ट्रॉन को बाहर निकालते है। इस घटना को impact Ionization के नाम से जाना जाता है इसी तरह और hole or electron युग्म बनते हैं। जो electric field (विद्युत क्षेत्र) के द्वारा बहुत ज्यादा बहने लगते हैं। ये hole इलेक्ट्रॉन बदले में दूसरे atom को Ionize करते हैं। इससे diode के Reverse Current में तेजी से वृद्धि होती है। इस प्रकार की घटना को Avalanche ब्रेकडाउन के नाम से जाना जाता है।

Zener diode के Characteristics

जब Zener diode को (Reverse bias) पश्च अभिनति में जोड़ा जाता है। तो एक उच्च उत्क्रम Voltage पर अर्थात परिभाषित Zener Voltage पर इसमें जेनर भंजन उत्पन्न हो जाता है लेकिन जब इसे अग्र अभिनति (forward bias) में जोड़ा जाता है तो यह समान्य P -N Junction diode की तरह कार्य करता है। जेनर भंजन के बाद धारा में तीक्ष्ण वृद्धि होती है और Voltage तीक्ष्ण हो जाता है

Zener diode के उपयोग (Uses)

इसका व्यापक रूप से प्रयोग एक Circuit में Voltage को Control (नियत्रिंत) रखने के लिए किया जाता है। Zener diode के और उपयोग के बारे में जानते हैं।-

1. इसका उपयोग Voltage regulate करनें में किया जाता है। इस diode को Voltage regulator Circuit में load में लगाये गये Voltage को नियंत्रित करने के लिए लगाया जाता है। Example – linear Regulator.
2. इस diode का उपयोग waveform को clip करने में किया जाता है।
3. Zener diode का उपयोग Voltage shifter में किया जाता है किसी Circuit में Zener diode को Resistor (प्रतिरोध) के साथ लगाने पर वह Voltage शिफ्टर की तरह काम करता है।
4. इस diode का उपयोग Surge protector में Transist Voltage Spikes को सीमित करने के लिए किया जाता है।
5. Zener diode का उपयोग Voltage reference और Shunt regulator और छोटे Circuits में Voltage नियंत्रण करनें के लिए होता है।