ஜீனர் டையோடு

ஜீனர் இருமுனையம் (Zener diode, ஜீனர் டயோட்) என்பது சாதாரண இருமுனையத்தைப் போலவே மின்சாரத்தை முன் திசையில் செல்ல அனுமதிக்கும், ஆனால் அதே நேரத்தில் மின்னழுத்தமானது முறிவு மின்னழுத்தத்தை விட அதிகமாகும் போது எதிர்த்திசையிலும் செல்ல அனுமதிக்கும் ஒரு வகை டையோடு ஆகும், இந்த முறிவு மின்னழுத்தமானது "ஜீனர் சந்திப்பு மின்னழுத்தம்" அல்லது "ஜீனர் மின்னழுத்தம்" என்றும் அழைக்கப்படும். இந்த மின் பண்பைக் கண்டறிந்தவரான கிளாரன்ஸ் ஜீனர் (Clarence Zener) என்பவரின் நினைவாக இச்சாதனம் இப்பெயரைக் கொண்டுள்ளது.

ஜீனர் டையோடு திட்டக் குறியீடு

17 வோல்ட் முறிவு மின்னழுத்தம் கொண்டுள்ள ஜீனர் டையோடின் மின்னோட்டம்-மின்னழுத்தம் பண்புவிளக்கம். நேர் பயாஸ் (நேர்க்குறி) திசை மற்றும் எதிர் பயாஸ் (எதிர்க்குறி) திசை ஆகியவற்றின் மின்னழுத்த அளவு மாற்றங்களைக் காண்க.

வழக்கமான ஒரு திட நிலை டையோடு, குறிப்பிட்ட அளவு மின்சாரமானது அதன் எதிர் முறிவு மின்னழுத்தத்தை விடக் குறைவான மின்னழுத்தத்தில் எதிர்-பயாஸ் தன்மை கொண்டதாக இருந்தால் அதை அனுமதிக்காது. மின்னழுத்தமானது எதிர் பயாஸ் முறிவு மின்னழுத்தத்தை மீறும் போது, ஒரு வழக்கமான டையோடானது அதன் பேரிறக்க மின்னழுத்தத்தின் காரணமாக உயர் மின்சாரத்திற்குட்படுகிறது. இந்த மின்சாரமானது வெளிப்புற சுற்றினால் கட்டுப்படுத்தப்படாவிட்டால், டையோடானது நிரந்தரமாக சேதமடையும். அதிக முன் திசை பயாஸ் மின்சாரம் வரும் போது, (அம்புக்குறியின் திசையில் வரும் மின்சாரம்), இந்த டையோடானது அதன் சந்தி உட்கட்டமைக்கப்பட்ட மின்னழுத்தம் அல்லது அக மின்தடையின் காரணமாக ஒரு மின்னழுத்த வீழ்ச்சியை ஏற்படுத்துகிறது. மின்னழுத்த வீழ்ச்சியின் அளவானது, குறைக்கடத்திப் பொருளையும் மாசுக்கலப்பு செறிவுகளையும் பொறுத்தது.

ஒரு ஜீனர் டையோடும் ஏறக்குறைய இதே போன்ற பண்புகளையே கொண்டுள்ளது, ஆனால் இது மிகவும் குறைவான முறிவு மின்னழுத்தம் கொண்டிருக்கும் வகையில் தனித்தன்மையுடன் வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது, அந்த மின்னழுத்தம் ஜீனர் மின்னழுத்தம் எனப்படுகிறது. ஜீனர் டையோடு அதிக மாசுக்கலப்பு செய்யப்பட்ட p-n சந்தியைக் கொண்டுள்ளது, அது p-வகை பொருளின் இணைதிறன் பட்டையிலிருந்து n-வகைப் பொருளின் கடத்துப் பட்டைக்கு எலக்ட்ரான்கள் ஊடுருவிச் செல்ல அனுமதிக்கிறது. அணுவியலில், இணைதிறன் மற்றும் கடத்துப் பட்டைகள் ஆகியவற்றுக்கிடையே உள்ள தடை குறைதல் மற்றும் இரு பக்கங்களிலும் உள்ள அதிக ஒப்புமை மாசுக்கலப்பு அளவின் காரணமாக தூண்டப்படும் உயர் மின் புலங்கள் ஆகியவற்றின் விளைவாக, இணைதிறன் பட்டையில் உள்ள எலக்ட்ரான்கள் வெறுமையாக உள்ள கடத்துப் பட்டையின் மட்டங்களுக்குக் கடத்தப்படுவதையே இந்த ஊடுருவல் என்பது குறிப்பிடுகிறது. எதிர் பயாஸ் தன்மை கொண்ட ஜீனர் டையோடானது, கட்டுப்படுத்தப்பட்ட முறிவு மின்னழுத்ததைக் கொண்டிருக்கும், மேலும் ஜீனர் டையோடின் வழிச்செல்லும் மின்னோட்டத்தின் மின்னழுத்தத்தை ஜீனர் மின்னழுத்தத்திற்குள் இருக்குமாறு கண்காணித்துக் கொள்கிறது. எடுத்துக்காட்டாக, 3.2 V என்ற ஜீனர் முறிவு மின்னழுத்தத்தைக் கொண்டுள்ள ஒரு ஜீனர் டையோடானது அதன் குறுக்கே நிலவும் எதிர் பயாஸ் தன்மை கொண்ட மின்னழுத்தமானது அதன் ஜீனர் மின்னழுத்தத்தை விட அதிகமாக இருந்தால், 3.2 V மின்னழுத்த வீழ்ச்சியை ஏற்படுத்துகிறது. இருப்பினும், மின்னோட்டமானது வரம்பில்லாததல்ல, ஆகவே ஜீனர் டையோடானது ஒரு பெருக்கியின் நிலைக்கு குறிப்பு மின்னழுத்தத்தை உருவாக்கவோ அல்லது குறை மின்னோட்டப் பயன்பாடுகளுக்கு ஒரு மின்னழுத்த நிலைப்படுத்தியாகவோ பயன்படுத்தப்பட்டது.

மாசுக்கலப்பு செயல்பாட்டின் போது, இந்த முறிவு மின்னழுத்தத்தை மிகத் துல்லியமாகக் கட்டுப்படுத்த முடியும். 0.05% க்கு உட்பட்ட அனுமதிக்கப்பட்ட மாறுபாடு வழக்கமானது, மேலும் அதிகம் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் அனுமதிக்கப்பட்ட மாறுபாடு 5% மற்றும் 10% ஆகும்.

பேரிறக்க டையோடில் நிகழும் பேரிறக்க விளைவும் இதே போன்ற விளைவை ஏற்படுத்தும் மற்றொரு செயலமைப்பாகும். இரு வகை டையோடுகளுமே ஒரே முறையிலேயே உருவாக்கப்படுகின்றன, மேலும் இந்த வகை டையோடுகளில் இரு விளைவுகளுமே இருக்கின்றன. சிலிகான் டையோடுகளில் 5.6 வோல்டுகள் வரை, ஜீனர் விளைவானது பொதுவானதாக உள்ளது, மேலும் அது குறிப்பிடுமளவிலுள்ள எதிர்க்குறி வெப்பநிலைக் குணகத்தைக் கொண்டுள்ளது. 5.6 வோல்டுக்கு மேல், பேரிறக்க விளைவானது பொதுவானதாக உள்ளது, மேலும் அது நேர்க்குறி வெப்பநிலைக் குணகத்தைக் கொண்டுள்ளது.

ஜீனர் மின்னழுத்தத்தைப் பொறுத்த TC

5.6 V டையோடில், இரு விளைவுகளும் ஒருங்கே நிகழ்கின்றன, மேலும் அவற்றின் வெப்பநிலைக் குணகங்கள் ஒன்றையொன்று துல்லியமாகச் சமன் செய்துவிடுகின்றன, இதனால் 5.6 V டையோடானது வெப்பநிலை சார்ந்த பயன்பாடுகளில் அதிகமாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

நவீன உற்பத்தி நுட்பங்களால் 5.6 V க்குக் குறைவான மற்றும் புறக்கணிக்கத்தக்க அளவு வெப்பநிலைக் குணகங்களையும் கொண்டுள்ள சாதனங்களை உற்பத்தி செய்துள்ளன, ஆனால் அதிக மின்னழுத்த சாதனங்களின் பயன்பாட்டின் போது வெப்பநிலைக் குணகங்கள் பெருமளவு உயர்கின்றன. ஒரு 75 V டையோடு 12 V டையோடைவிட 10 மடங்கு குணகத்தைக் கொண்டுள்ளது.

இது போன்ற எல்லா டையோடுகளும், முறிவு மின்னழுத்தத்தைக் கருத்தில் கொள்ளாமல், "ஜீனர் டையோடு" என்ற பெயரின் கீழ் சந்தைப்படுத்தப்படுகின்றன.

பயன்கள்

வழக்கமான தொகுப்புடன் கூடிய ஜீனர் டையோடு. எதிர் மின்னோட்டம் -i_Z காண்பிக்கப்பட்டுள்ளது.

ஒரு மின்சுற்றின் குறுக்கே மின்னழுத்தத்தை நிலைப்படுத்த ஜீனர் டையோடுகள் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. எதிர் பயாஸ் தன்மை கொண்டதாக இருக்கும் வகையில், ஒரு மாறும் மின்னழுத்த மூலத்துடன் இணை சுற்றில் இணைக்கப்படும்போது, எதிர் முறிவு மின்னழுத்தத்தை அந்தச் சுற்று அடையும் போது ஜீனர் டையோடு மின்னோட்டத்தைக் கடத்துகிறது. அந்தப் புள்ளியிலிருந்து, அது மின்னழுத்தத்தை அந்த மதிப்பிலேயே பராமரிக்கிறது.

காண்பிக்கப்பட்டுள்ள மின்சுற்றில், மின்தடை R U_IN மற்றும் U_OUT ஆகியவற்றுக்கிடையே மின்னழுத்த வீழ்ச்சியைக் கொடுக்கிறது. R இன் மதிப்பு இரு நிபந்தனைகளை நிறைவு செய்ய வேண்டும்:

1. D வழியேயான மின்னோட்டமானது D ஐ எதிர் முறிவிலேயே வைத்திருக்கும்படியாக இருக்குமளவுக்கு R இன் மதிப்பு குறைவாக இருக்க வேண்டும். இந்த மின்னோட்டத்தின் மதிப்பு D க்கான தரவுத் தாளில் கொடுக்கப்பட்டுள்ளது. எடுத்துக்காட்டாக, பொதுவான BZX79C5V6 சாதனம், ஒரு 5.6 V 0.5 W ஜீனர் டையோடானது, பரிந்துரைக்கப்பட்டபடி 5 mA எதிர் மின்னோட்டம் கொண்டுள்ளது. D இல் போதுமான அளவுக்குக் குறைவான மின்னோட்டம் இருந்தால், U_OUT சீராக்கப்படாமல் இருக்கும், மேலும் முறிவு மின்னழுத்தத்தை விடக் குறைவாகவும் இருக்கும் (வெளியீடு மின்னழுத்தம் சராசரி மின்னழுத்தத்தை விட அதிகமாகவும் U_IN இன் அளவிற்கு உயரக் கூடியதுமான மின்னழுத்தச் சீராக்கி டியூப்களுக்கு வேறுபடுகிறது). R ஐக் கணக்கிடும் போது, இந்தப் படத்தில் காண்பிக்கப்படாத, மேலும் U_OUT க்குக் குறுக்கே இணைக்கப்படும் புறச் சுமையின் வழியே வரும் எந்த மின்னோட்டத்திற்கும் அனுமதி இருக்க வேண்டும்.
2. D வழியே செல்லும் மின்னோட்டம் சாதனத்தை அழித்துவிடாதபடிக்கு R போதுமான அளவு அதிகமாக இருக்க வேண்டும். D வழியே செல்லும் மின்னோட்டமானது I _D, அதன் முறிவு மின்னழுத்தம் V _B மேலும் அதன் அதிகபட்ச ஆற்றல் விரவல் P _MAX, எனில் $I_{D}V_{B}$.

இவ்விதமாகப் பயன்படுத்தப்படும் ஒரு ஜீனர் டையோடு பக்கவழி மின்னழுத்தச் சீராக்கி என அறியப்படுகிறது, மேலும் (பக்கவழி என்பது, இந்த இடத்தில், இணையாக இணைக்கப்பட்டுள்ளது என்பதைக் குறிக்கும், மேலும் மின்னழுத்தச் சீராக்கி என்பது ஏதேனும் ஒரு சுமைக்கு நிலையான மின்னழுத்தத்தைக் கொடுக்கும் ஒரு வகை மின்சுற்றாகும்). அதாவது, மின்தடையின் வழியே பாயும் மின்னோட்டத்தின் ஒரு பகுதி, ஜீனர் டையோடின் வழியே திசை திருப்பப்பட்டு பாய்கிறது, மேலும் மற்ற பகுதி சுமையின் வழியே பாய்கிறது. இவ்வாறு, சுமைக்கான மின்னழுத்தமானது ஆற்றல் மூலத்திலிருந்து வரும் மின்னோட்டத்தில் ஒரு பகுதி சுமையைத் தவிர்த்துச் செல்லுமாறு செய்து கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது இரயில் பாதைகளின் மாற்றும் புள்ளிகளை ஒத்ததாக உள்ளதால் இந்தப் பெயர் ஏற்பட்டது.

இந்தச் சாதனங்களும், டிரான்ஸிஸ்டர் அமைப்புகளில், பொதுவாக அடிமனை-உமிழி சந்தியுடன் தொடரிணைப்பில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, இவ்வமைப்புகளில் பேரிறக்க/ஜீனர் புள்ளியில், தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட குறிப்பிட்ட சாதனத்தைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் டிரான்ஸிஸ்டரின் PN சந்தியின் நிரப்பு வெப்பநிலைக் குணகச் சமநிலையை வழங்க முடிகிறது. நிலைப்படுத்தப்பட்ட மின் வழங்குச் சுற்று பின்னூட்டச் சுழல் அமைப்பில் பயன்படுத்தப்படும் DC பிழைப் பெருக்கி இவ்வகைப் பயன்பாட்டிற்கு ஓர் எடுத்துக்காட்டாகும்.