ٹنل ڈایڈڈ - ورکنگ اور ایپلیکیشن سرکٹ

ایک سرنگ ڈایڈڈ ایک قسم کا سیمی کنڈکٹر ڈایڈڈ ہے جس میں سرنگ کے نام سے مشہور کوانٹم میکانی اثر کی وجہ سے ایک منفی مزاحمت پیش کی جاتی ہے۔

اس پوسٹ میں ہم سرنگ ڈائیڈس کی بنیادی خصوصیات اور کام کرنا سیکھیں گے ، اور اس ڈیوائس کا استعمال کرتے ہوئے ایک سادہ ایپلیکیشن سرکٹ بھی سیکھیں گے۔

ہم دیکھیں گے کہ گرمی کو بجلی میں تبدیل کرنے اور چھوٹی بیٹری چارج کرنے کے لئے کس طرح ٹنل ڈایڈڈ کا استعمال کیا جاسکتا ہے۔

تصویری کریڈٹ: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:GE_1N3716_tunnel_diode.jpg

جائزہ

سیمیکمڈکٹر کی دنیا سے ایک طویل گمشدگی کے بعد ، سرنگ ڈایڈڈ ، حقیقت میں اس حقیقت کے نتیجے میں دوبارہ لانچ کیا گیا ہے کہ گرمی کی توانائی کو بجلی میں تبدیل کرنے کے لئے اس پر عمل درآمد کیا جاسکتا ہے۔ سرنگ ڈائیڈس کے نام سے بھی جانا جاتا ہے ایساکی ڈایڈڈ ، اس کے جاپانی موجد کے نام پر رکھا گیا۔

انیس سو پچاس اور ساٹھ کی دہائی میں ، بنیادی طور پر آر ایف سرکٹس میں بہت ساری ایپلی کیشنز میں ٹنل ڈائیڈز کا نفاذ کیا گیا تھا ، جس میں ان کی غیر معمولی خصوصیات سے انتہائی تیز سطح کے سینسرز ، آسکیلیٹر ، مکسر اور اس طرح کی چیزیں تیار کرنے میں فائدہ اٹھایا گیا تھا۔

ٹنل ڈایڈ کیسے کام کرتا ہے

ایک معیاری ڈایڈڈ کے برعکس ، ایک سرنگ ڈائیڈ سیمکمڈکٹر مادہ کا استعمال کرکے کام کرتا ہے جس میں ناقابل یقین حد تک بڑی ڈوپنگ سطح ہوتی ہے ، جس کی وجہ سے P -n جنکشن کے مابین زوال کا تہہ تیز ترین سلیکن ڈایڈس سے بھی قریب 1000 گنا تنگ ہوجاتا ہے۔

ایک بار جب ٹنل ڈایڈڈ کا تعصب آگے بڑھایا جاتا ہے ، تو یہ عمل پی-این جنکشن کے دوران الیکٹران کے بہاؤ کی 'سرنگ' کے نام سے جانا جاتا ہے۔

ڈوپڈ سیمک کنڈکٹرز میں 'سرنگ' دراصل ایک ایسا طریقہ ہے جو روایتی جوہری مفروضے کا استعمال کرتے ہوئے آسانی سے سمجھ میں نہیں آتا ہے ، اور شاید اس چھوٹے مضمون میں اس کا احاطہ نہیں کیا جاسکتا ہے۔

ٹنل ڈایڈڈ فارورڈ وولٹیج اور موجودہ کے مابین تعلقات

جب ٹنل ڈایڈڈ کے فارورڈ وولٹیج ، UF ، اور موجودہ IF کے درمیان تعلقات کی جانچ کرتے ہوئے ، ہم یہ تلاش کرسکتے ہیں کہ یہ یونٹ چوٹی وولٹیج ، اپ ، اور وادی وولٹیج ، Uv کے درمیان ایک منفی مزاحمت کی خصوصیت کا مالک ہے ، جیسا کہ ذیل میں تصویر میں دکھایا گیا ہے۔

لہذا ، جب ڈایڈڈ اس کے IF-UF وکر کے سایہ دار علاقے میں چلتا ہے تو ، وولٹیج کے اوپر جاتے ہی آگے کا کرنٹ نیچے آجاتا ہے۔ ڈایڈڈ کی مزاحمت بغیر کسی شبہ کے منفی ہے ، اور عام طور پر -Rd کے طور پر پیش کی جاتی ہے۔

اس آرٹیکل میں پیش کردہ ڈیزائن میں سرنگ سے منسلک سرنگ ڈایڈڈ آلات کا ایک سیٹ لاگو کرکے بیٹری چارج کرنے کے لئے سرنگ ڈایڈس کے مندرجہ بالا معیار کا فائدہ اٹھاتا ہے۔ شمسی حرارت (شمسی پینل نہیں)۔

جیسا کہ ذیل کے اعدادوشمار میں مشاہدہ کیا گیا ہے کہ سات یا زیادہ گیلیم انڈیم اینٹیمونائڈ (جی آئی ایس پی) سرنگ ڈائیڈز کو سلسلہ وار بنا کر رکھ دیا جاتا ہے اور ایک بڑی ہیٹ سنک کے اوپر چڑھا دیا جاتا ہے ، جس سے ان کی طاقت کی کھپت کو روکنے میں مدد ملتی ہے (UF زیادہ جانے یا بڑھتے ہی سرنگ ڈائیڈز ٹھنڈے ہوجاتے ہیں) .

ہیٹ سنک کا استعمال شمسی گرمی کے موثر طریقے سے جمع کرنے ، یا گرمی کی کسی بھی دوسری شکل کو موزوں بنانے کے لئے کیا جاتا ہے ، جس کی توانائی کو مجوزہ نی سی ڈی بیٹری کو چارج کرنے کے لئے چارج کرنٹ میں تبدیل کرنا ہوتا ہے۔

سرنگ ڈائیڈس (حرارتی بجلی) کا استعمال کرتے ہوئے حرارت کو بجلی میں تبدیل کریں

اس خصوصی ترتیب کا عملی نظریہ واقعتا حیرت انگیز طور پر سیدھا ہے۔ ایک عام ، قدرتی ، مزاحمت کا تصور کریں ، R ، موجودہ I = V / R کے ذریعے بیٹری خارج کرنے کے قابل ہے۔ جس سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ منفی مزاحمت اسی بیٹری کے لئے معاوضے کا عمل شروع کرنے کے قابل ہوگی ، صرف اس وجہ سے کہ میں کے اشارے کو الٹ جاتا ہے ، یعنی: -I = V / -R۔

اسی طرح ، اگر ایک عام مزاحمت P = PR واٹ کے ذریعہ گرمی کی کھپت کی اجازت دیتی ہے تو ، ایک منفی مزاحمت اسی طرح کی واٹج کو بوجھ میں فراہم کرنے کے قابل ہوگی: P = -It-R۔

جب بھی نسبتا reduced کم داخلی مزاحمت کے ساتھ بوجھ خود پر ایک وولٹیج کا ذریعہ ہوتا ہے تو ، منفی مزاحمت کو ، یقینی طور پر ، موجودہ چارج ، Ic کے ل flow وولٹیج کی ایک زیادہ سطح پیدا کرنا پڑتی ہے جو فارمولے کے ذریعہ دی گئی ہے:

Ic = δ [Σ (Uf) - Ubat] / Σ (Rd) + Rbat

تشریح Σ (آر ڈی) کا حوالہ دیتے ہوئے یہ بات فوری طور پر سمجھ میں آگئی ہے کہ سٹرنگ تسلسل کے اندر موجود تمام ڈایڈڈ کو -Rd خطے کے اندر چلانا ہے ، بنیادی طور پر اس وجہ سے کہ + Rd کی خصوصیت والا کوئی بھی انفرادی ڈایڈڈ مقصد کو ختم کرسکتا ہے۔

ٹنل ڈوائڈس کی جانچ ہو رہی ہے

یہ یقینی بنانے کے لئے کہ تمام ڈایڈڈ منفی مزاحمت پیش کرتے ہیں ، مندرجہ ذیل اعداد و شمار میں انکشاف کے مطابق سیدھے سادہ ٹیسٹ سرکٹ تیار کیے جاسکتے ہیں۔

مشاہدہ کریں کہ موجودہ کی قطعیت کی نشاندہی کرنے کے لئے میٹر کی وضاحت کی جانی چاہئے ، کیونکہ یہ بہت اچھی طرح سے ہوسکتا ہے کہ ایک مخصوص ڈایڈڈ میں واقعی بہت زیادہ آئی پی ہوتا ہے: Iv تناسب (سرنگ ڈھال) جس کی وجہ سے بیٹری غیر متوقع طور پر ایک چھوٹا سا فارورڈ تعصب نافذ کرنے پر چارج ہوجاتی ہے۔

یہ تجزیہ 7 ڈگری سینٹی گریڈ سے کم ماحولیاتی درجہ حرارت پر انجام دینا ہے (صاف ستھری فریزر آزمائیں) ، اور ہر ایک ڈایڈڈ کے لئے UF-IF وکر کو نوٹ کر کے پوٹینومیٹر کے ذریعے فارورڈ تعصب کو بخوبی بڑھاتے ہوئے ، اور اس کے نتیجے میں ہونے والے طول و عرض کو دستاویزی بناتے ہوئے IF ، جیسا کہ میٹر ریڈنگ پر ظاہر ہوتا ہے۔

اس کے بعد ، ایک ایف ایم ریڈیو قریب لائیں تاکہ یہ یقینی بنائے کہ جس ڈایڈڈ کی جانچ کی جارہی ہے وہ 94.67284 میگاہرٹز (فریک ، ڈوپنگ لیول 10-7 پر جی آئی ایس پی کے لئے) پر آسکٹ نہیں کررہے ہیں۔

اگر آپ کو یہ ہو رہا ہے تو ، موجودہ اطلاق کے لئے مخصوص ڈایڈڈ مناسب نہیں ہوگا۔ اس کی ضمانتوں کی حد کا تعین کریں - تقریبا about تمام ڈائیڈس کے لR آرڈی۔ دستیاب لاٹ میں ڈایڈس کی مینوفیکچرنگ دہلیز کی بنیاد پر ، یہ حد اتنی کم سے کم ہوسکتی ہے ، جیسے کہ ، 180 سے 230 ایم وی تک۔

درخواست سرکٹ

گرمی سے ٹنل ڈایڈس کے ذریعہ پیدا ہونے والی بجلی کو ایک چھوٹی سی این ڈی سی بیٹری چارج کرنے کے لئے استعمال کیا جاسکتا ہے۔

پہلے بیٹری کو اس کے کم سے کم کرنٹ سے چارج کرنے کے لئے ضروری ڈایڈس کی مقدار کا تعین کریں: UF کے مندرجہ بالا انتخاب کے ل، ، کم سے کم سات ڈائیڈس کو لگاتار منسلک کرنا پڑے گا تاکہ گرمی کی صورت میں تقریبا m 45 ایم اے کی چارجنگ فراہم کرے۔ درجہ حرارت کی سطح پر:

Γ [-Σ (Rd) اگر] [δ (Rth-j) - RΘ] .√ (Td + Ta) C

یا جب تقریبا 35 ڈگری سینٹی گریڈ ہیٹ سنک کی مزاحمت 3.5 K / W سے زیادہ نہیں ہوتی ہے ، اور جب یہ سورج کی روشنی (ٹا 26 ° C) کے تحت نصب ہوتا ہے۔ اس نائسیڈی چارجر سے زیادہ سے زیادہ کارکردگی حاصل کرنے کے ل the ، ڈایڈس کو گرمی کے بہترین تبادلے کے ل the ہیٹ سنک کو سیاہ رنگ کا ہونا چاہئے۔

مزید برآں یہ مقناطیسی نہیں ہونا چاہئے ، اس بات پر غور کرتے ہوئے کہ کسی بھی طرح کا بیرونی میدان ، حوصلہ افزائی یا مقناطیسی ، سرنگوں کے اندر چارج کیریئر کے غیر مستحکم محرک کا باعث بنے گا۔

اس کے نتیجے میں غیر منقطع ڈکٹ اثر الیکٹرانوں کو پی-این جنکشن سے سبسٹریٹ کے اوپر دستک دیا جاسکتا ہے ، اور اس طرح ڈایڈٹ ٹرمینلز کے ارد گرد تشکیل دیا جاسکتا ہے ، جس سے دھاتی رہائشوں پر منحصر خطرناک وولٹیج پیدا ہوسکتے ہیں۔

سرنگ کے متعدد ڈایڈس قسم BA7891NG ، افسوس کی بات ہے ، لمبائی کے مقناطیسی شعبوں کے لئے انتہائی حساس ہیں ، اور ٹیسٹوں نے ثابت کیا ہے کہ اس کو روکنے کے لئے زمین کی سطح کے سلسلے میں افقی کو برقرار رکھنے کی ضرورت ہے۔

ٹنل ڈایڈڈس کا استعمال کرتے ہوئے شمسی حرارت سے اصل پروٹو ٹائپ کا مظاہرہ کرنے والی بجلی