ડાયોડ
ઈલેક્ટ્રોનિક ઘટકોમાં, બે ઈલેક્ટ્રોડ ધરાવતું ઉપકરણ કે જે માત્ર એક જ દિશામાં વિદ્યુતપ્રવાહને વહેવા દે છે તેનો ઉપયોગ તેના સુધારણા કાર્ય માટે થાય છે. અને વેરેક્ટર ડાયોડ્સનો ઉપયોગ ઇલેક્ટ્રોનિક એડજસ્ટેબલ કેપેસિટર તરીકે થાય છે. મોટાભાગના ડાયોડ્સ દ્વારા કબજામાં રહેલી વર્તમાન દિશાને સામાન્ય રીતે "સુધારણા" કાર્ય તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. ડાયોડનું સૌથી સામાન્ય કાર્ય કરંટને માત્ર એક જ દિશામાં પસાર થવા દેવાનું છે (જેને ફોરવર્ડ બાયસ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે), અને તેને રિવર્સ (વિપરીત પૂર્વગ્રહ તરીકે ઓળખાય છે)માં અવરોધિત કરવું. તેથી, ડાયોડને ચેક વાલ્વના ઇલેક્ટ્રોનિક સંસ્કરણ તરીકે વિચારી શકાય છે.
પ્રારંભિક વેક્યુમ ઇલેક્ટ્રોનિક ડાયોડ્સ; તે એક ઈલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણ છે જે દિશાવિહીન પ્રવાહનું સંચાલન કરી શકે છે. સેમિકન્ડક્ટર ડાયોડની અંદર બે લીડ ટર્મિનલ સાથે PN જંકશન છે, અને આ ઈલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણમાં લાગુ વોલ્ટેજની દિશા અનુસાર દિશાહીન વર્તમાન વાહકતા છે. સામાન્ય રીતે કહીએ તો, ક્રિસ્ટલ ડાયોડ એ pn જંકશન ઇન્ટરફેસ છે જે સિન્ટરિંગ p-ટાઈપ અને n-ટાઈપ સેમિકન્ડક્ટર દ્વારા રચાય છે. સ્પેસ ચાર્જ સ્તરો તેના ઇન્ટરફેસની બંને બાજુઓ પર રચાય છે, સ્વ-નિર્મિત ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર બનાવે છે. જ્યારે લાગુ થયેલ વોલ્ટેજ શૂન્યની બરાબર હોય છે, ત્યારે pn જંકશનની બંને બાજુએ ચાર્જ કેરિયર્સના સાંદ્રતા તફાવતને કારણે થતો પ્રસરણ પ્રવાહ અને સ્વ-નિર્મિત વિદ્યુત ક્ષેત્રને કારણે ડ્રિફ્ટ કરંટ સમાન હોય છે અને ઇલેક્ટ્રિક સંતુલન સ્થિતિમાં હોય છે, જે પણ છે. સામાન્ય સ્થિતિમાં ડાયોડની લાક્ષણિકતા.
પ્રારંભિક ડાયોડ્સમાં "કેટ વ્હિસ્કર ક્રિસ્ટલ્સ" અને વેક્યુમ ટ્યુબ (યુકેમાં "થર્મલ આયનાઇઝેશન વાલ્વ" તરીકે ઓળખાય છે)નો સમાવેશ થતો હતો. આજકાલ સૌથી સામાન્ય ડાયોડ મોટે ભાગે સિલિકોન અથવા જર્મેનિયમ જેવી સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રીનો ઉપયોગ કરે છે.

લાક્ષણિકતા
હકારાત્મકતા
જ્યારે ફોરવર્ડ વોલ્ટેજ લાગુ કરવામાં આવે છે, ત્યારે ફોરવર્ડ લાક્ષણિકતાની શરૂઆતમાં, ફોરવર્ડ વોલ્ટેજ ખૂબ નાનું હોય છે અને PN જંકશનની અંદર ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની અવરોધિત અસરને દૂર કરવા માટે પૂરતું નથી. આગળનો પ્રવાહ લગભગ શૂન્ય છે, અને આ વિભાગને ડેડ ઝોન કહેવામાં આવે છે. ફોરવર્ડ વોલ્ટેજ કે જે ડાયોડ વાહક બનાવી શકતું નથી તેને ડેડ ઝોન વોલ્ટેજ કહેવાય છે. જ્યારે ફોરવર્ડ વોલ્ટેજ ડેડ ઝોન વોલ્ટેજ કરતા વધારે હોય છે, ત્યારે PN જંકશનની અંદરનું વિદ્યુત ક્ષેત્ર કાબુમાં આવે છે, ડાયોડ આગળની દિશામાં વહન કરે છે, અને વોલ્ટેજના વધારા સાથે પ્રવાહ ઝડપથી વધે છે. વર્તમાન વપરાશની સામાન્ય શ્રેણીમાં, વહન દરમિયાન ડાયોડનું ટર્મિનલ વોલ્ટેજ લગભગ સ્થિર રહે છે, અને આ વોલ્ટેજને ડાયોડનું ફોરવર્ડ વોલ્ટેજ કહેવામાં આવે છે. જ્યારે ડાયોડમાં ફોરવર્ડ વોલ્ટેજ ચોક્કસ મૂલ્ય કરતાં વધી જાય છે, ત્યારે આંતરિક ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર ઝડપથી નબળું પડી જાય છે, લાક્ષણિક પ્રવાહ ઝડપથી વધે છે, અને ડાયોડ આગળની દિશામાં વહન કરે છે. તેને થ્રેશોલ્ડ વોલ્ટેજ અથવા થ્રેશોલ્ડ વોલ્ટેજ કહેવામાં આવે છે, જે સિલિકોન ટ્યુબ માટે લગભગ 0.5V અને જર્મેનિયમ ટ્યુબ માટે લગભગ 0.1V છે. સિલિકોન ડાયોડ્સનો ફોરવર્ડ વહન વોલ્ટેજ ડ્રોપ લગભગ 0.6-0.8V છે, અને જર્મેનિયમ ડાયોડ્સનો ફોરવર્ડ વહન વોલ્ટેજ ડ્રોપ લગભગ 0.2-0.3V છે.
રિવર્સ પોલેરિટી
જ્યારે લાગુ રિવર્સ વોલ્ટેજ ચોક્કસ શ્રેણી કરતાં વધી જતું નથી, ત્યારે ડાયોડમાંથી પસાર થતો વર્તમાન એ લઘુમતી વાહકોની ડ્રિફ્ટ ગતિ દ્વારા રચાયેલ વિપરીત પ્રવાહ છે. નાના વિપરીત પ્રવાહને લીધે, ડાયોડ કટ-ઓફ સ્થિતિમાં છે. આ રિવર્સ કરંટને રિવર્સ સેચ્યુરેશન કરંટ અથવા લિકેજ કરંટ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે અને ડાયોડનો રિવર્સ સેચ્યુરેશન કરંટ તાપમાનથી ખૂબ પ્રભાવિત થાય છે. સામાન્ય સિલિકોન ટ્રાન્ઝિસ્ટરનો વિપરીત પ્રવાહ જર્મેનિયમ ટ્રાન્ઝિસ્ટર કરતા ઘણો નાનો હોય છે. લો-પાવર સિલિકોન ટ્રાન્ઝિસ્ટરનો રિવર્સ સેચ્યુરેશન કરંટ nA ના ક્રમમાં હોય છે, જ્યારે ઓછી શક્તિવાળા જર્મેનિયમ ટ્રાન્ઝિસ્ટરનો μA ના ક્રમમાં હોય છે. જ્યારે તાપમાન વધે છે, સેમિકન્ડક્ટર ગરમીથી ઉત્તેજિત થાય છે, સંખ્યા લઘુમતી વાહકો વધે છે, અને વિપરીત સંતૃપ્તિ વર્તમાન પણ તે મુજબ વધે છે.

ભંગાણ
જ્યારે લાગુ રિવર્સ વોલ્ટેજ ચોક્કસ મૂલ્ય કરતાં વધી જાય છે, ત્યારે વિપરીત પ્રવાહ અચાનક વધશે, જેને ઇલેક્ટ્રિકલ બ્રેકડાઉન કહેવામાં આવે છે. નિર્ણાયક વોલ્ટેજ જે વિદ્યુત ભંગાણનું કારણ બને છે તેને ડાયોડ રિવર્સ બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ કહેવાય છે. જ્યારે ઇલેક્ટ્રિકલ બ્રેકડાઉન થાય છે, ત્યારે ડાયોડ તેની દિશાહીન વાહકતા ગુમાવે છે. જો વિદ્યુત ભંગાણને કારણે ડાયોડ વધુ ગરમ ન થાય, તો તેની દિશાહીન વાહકતા કાયમ માટે નાશ પામી શકતી નથી. લાગુ કરેલ વોલ્ટેજને દૂર કર્યા પછી પણ તેનું પ્રદર્શન પુનઃસ્થાપિત કરી શકાય છે, અન્યથા ડાયોડને નુકસાન થશે. તેથી, ઉપયોગ દરમિયાન ડાયોડ પર વધુ પડતા રિવર્સ વોલ્ટેજને ટાળવું જોઈએ.
ડાયોડ એ દિશાહીન વાહકતા સાથેનું બે ટર્મિનલ ઉપકરણ છે, જેને ઇલેક્ટ્રોનિક ડાયોડ અને ક્રિસ્ટલ ડાયોડમાં વિભાજિત કરી શકાય છે. ફિલામેન્ટની ગરમીના નુકશાનને કારણે ઇલેક્ટ્રોનિક ડાયોડમાં ક્રિસ્ટલ ડાયોડ કરતાં ઓછી કાર્યક્ષમતા હોય છે, તેથી તે ભાગ્યે જ જોવા મળે છે. ક્રિસ્ટલ ડાયોડ વધુ સામાન્ય અને સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાય છે. ડાયોડ્સની યુનિડાયરેક્શનલ વાહકતા લગભગ તમામ ઇલેક્ટ્રોનિક સર્કિટમાં વપરાય છે, અને સેમિકન્ડક્ટર ડાયોડ્સ ઘણા સર્કિટમાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. તેઓ સૌથી પહેલાના સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણોમાંના એક છે અને તેમાં વિશાળ શ્રેણીના કાર્યક્રમો છે.
સિલિકોન ડાયોડનો ફોરવર્ડ વોલ્ટેજ ડ્રોપ (બિન લ્યુમિનસ પ્રકાર) 0.7V છે, જ્યારે જર્મેનિયમ ડાયોડનો ફોરવર્ડ વોલ્ટેજ ડ્રોપ 0.3V છે. પ્રકાશ ઉત્સર્જિત ડાયોડનો ફોરવર્ડ વોલ્ટેજ ડ્રોપ વિવિધ તેજસ્વી રંગો સાથે બદલાય છે. ત્યાં મુખ્યત્વે ત્રણ રંગો છે, અને ચોક્કસ વોલ્ટેજ ડ્રોપ સંદર્ભ મૂલ્યો નીચે મુજબ છે: લાલ પ્રકાશ-ઉત્સર્જન કરતા ડાયોડનો વોલ્ટેજ ડ્રોપ 2.0-2.2V છે, પીળો પ્રકાશ-ઉત્સર્જન કરતા ડાયોડનો વોલ્ટેજ ડ્રોપ 1.8-2.0V છે, અને વોલ્ટેજ ગ્રીન લાઇટ-એમિટિંગ ડાયોડનો ડ્રોપ 3.0-3.2V છે. સામાન્ય પ્રકાશ ઉત્સર્જન દરમિયાન રેટ કરેલ પ્રવાહ લગભગ 20mA છે.
ડાયોડનું વોલ્ટેજ અને વર્તમાન રેખીય રીતે સંબંધિત નથી, તેથી જ્યારે વિવિધ ડાયોડને સમાંતરમાં જોડતા હોય, ત્યારે યોગ્ય પ્રતિરોધકો જોડાયેલા હોવા જોઈએ.

લાક્ષણિક વળાંક
PN જંકશનની જેમ, ડાયોડ્સમાં દિશાહીન વાહકતા હોય છે. સિલિકોન ડાયોડનો લાક્ષણિક વોલ્ટ એમ્પીયર લાક્ષણિક વળાંક. જ્યારે ડાયોડ પર ફોરવર્ડ વોલ્ટેજ લાગુ કરવામાં આવે છે, જ્યારે વોલ્ટેજ મૂલ્ય ઓછું હોય ત્યારે વર્તમાન અત્યંત નાનો હોય છે; જ્યારે વોલ્ટેજ 0.6V કરતાં વધી જાય છે, ત્યારે વર્તમાન ઝડપથી વધવા લાગે છે, જેને સામાન્ય રીતે ડાયોડના ટર્ન-ઓન વોલ્ટેજ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે; જ્યારે વોલ્ટેજ લગભગ 0.7V સુધી પહોંચે છે, ત્યારે ડાયોડ સંપૂર્ણ વાહક સ્થિતિમાં હોય છે, જેને સામાન્ય રીતે ડાયોડના વહન વોલ્ટેજ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે, જે પ્રતીક UD દ્વારા રજૂ થાય છે.
જર્મેનિયમ ડાયોડ્સ માટે, ટર્ન-ઓન વોલ્ટેજ 0.2V છે અને વહન વોલ્ટેજ UD લગભગ 0.3V છે. જ્યારે ડાયોડ પર રિવર્સ વોલ્ટેજ લાગુ કરવામાં આવે છે, ત્યારે વોલ્ટેજ મૂલ્ય ઓછું હોય ત્યારે વર્તમાન અત્યંત નાનો હોય છે, અને તેનું વર્તમાન મૂલ્ય રિવર્સ સેચ્યુરેશન કરંટ IS છે. જ્યારે રિવર્સ વોલ્ટેજ ચોક્કસ મૂલ્ય કરતાં વધી જાય છે, ત્યારે વર્તમાન તીવ્રપણે વધવા લાગે છે, જેને રિવર્સ બ્રેકડાઉન કહેવામાં આવે છે. આ વોલ્ટેજને ડાયોડનું રિવર્સ બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ કહેવામાં આવે છે અને તે પ્રતીક UBR દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે. વિવિધ પ્રકારના ડાયોડ્સના બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ UBR મૂલ્યો મોટા પ્રમાણમાં બદલાય છે, જેમાં દસ વોલ્ટથી લઈને હજાર વોલ્ટ સુધીનો સમાવેશ થાય છે.

રિવર્સ બ્રેકડાઉન
ઝેનર બ્રેકડાઉન
રિવર્સ બ્રેકડાઉનને મિકેનિઝમના આધારે બે પ્રકારમાં વિભાજિત કરી શકાય છે: ઝેનર બ્રેકડાઉન અને હિમપ્રપાત બ્રેકડાઉન. ઉચ્ચ ડોપિંગ સાંદ્રતાના કિસ્સામાં, અવરોધ પ્રદેશની નાની પહોળાઈ અને મોટા રિવર્સ વોલ્ટેજને કારણે, અવરોધ પ્રદેશમાં સહસંયોજક બોન્ડ માળખું નાશ પામે છે, જેના કારણે સંયોજક ઈલેક્ટ્રોન સહસંયોજક બંધનમાંથી મુક્ત થઈ જાય છે અને ઈલેક્ટ્રોન છિદ્રની જોડી પેદા કરે છે, પ્રવાહમાં તીવ્ર વધારો પરિણમે છે. આ ભંગાણને ઝેનર બ્રેકડાઉન કહેવામાં આવે છે. જો ડોપિંગ સાંદ્રતા ઓછી હોય અને અવરોધ પ્રદેશની પહોળાઈ પહોળી હોય, તો ઝેનર બ્રેકડાઉનનું કારણ બને તે સરળ નથી.

હિમપ્રપાત ભંગાણ
બ્રેકડાઉનનો બીજો પ્રકાર હિમપ્રપાત ભંગાણ છે. જ્યારે રિવર્સ વોલ્ટેજ મોટા મૂલ્ય સુધી વધે છે, ત્યારે લાગુ વિદ્યુત ક્ષેત્ર ઇલેક્ટ્રોન ડ્રિફ્ટની ગતિને વેગ આપે છે, જે સહસંયોજક બોન્ડમાં વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોન સાથે અથડામણનું કારણ બને છે, તેમને સહસંયોજક બંધનમાંથી બહાર ફેંકી દે છે અને નવા ઇલેક્ટ્રોન છિદ્ર જોડીઓ ઉત્પન્ન કરે છે. નવા જનરેટ થયેલા ઈલેક્ટ્રોન છિદ્રો ઈલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ દ્વારા વેગ પામે છે અને અન્ય વેલેન્સ ઈલેક્ટ્રોન સાથે અથડાય છે, જેના કારણે હિમપ્રપાત જેવા કે ચાર્જ કેરિયર્સમાં વધારો અને પ્રવાહમાં તીવ્ર વધારો થાય છે. આ પ્રકારના ભંગાણને હિમપ્રપાત બ્રેકડાઉન કહેવામાં આવે છે. ભંગાણના પ્રકારને ધ્યાનમાં લીધા વિના, જો વર્તમાન મર્યાદિત ન હોય, તો તે PN જંકશનને કાયમી નુકસાન પહોંચાડી શકે છે.