शॉकले डायोड समीकरण कैलकुलेटर

गणना दर्ज करें

सैचुरेशन करंट Is (A)

लगाया गया वोल्टेज V (V)

आइडियलिटी फैक्टर n

तापमान T (K)

परिणाम

डायोड करंट

0

एम्पियर (A)

थर्मल वोल्टेज Vt	0.025852 V

शॉकले डायोड समीकरण क्या है?

शॉकले डायोड समीकरण वह बुनियादी मॉडल है जो किसी सेमीकंडक्टर p-n जंक्शन डायोड में करंट और वोल्टेज के बीच के संबंध को दर्शाता है। इसे विलियम शॉकले ने विकसित किया था, और यह बताता है कि एक आदर्श डायोड पर लगाए गए वोल्टेज के अनुसार उसमें कितना करंट बहता है। यह कैलकुलेटर सैचुरेशन करंट, लगाए गए वोल्टेज, आइडियलिटी फैक्टर और तापमान के किसी भी संयोजन के लिए इस समीकरण को हल कर देता है।

जब किसी डायोड के टर्मिनलों पर अग्र वोल्टेज \(V\) लगाया जाता है, तो वह धारा \(I\) प्रवाहित करता है।

इस कैलकुलेटर का उपयोग कैसे करें

रिवर्स सैचुरेशन करंट Is दर्ज करें (सिलिकॉन के लिए सामान्यतः \(1 \times 10^{-12}\ \text{A}\)), लगाया गया वोल्टेज V वोल्ट में, आइडियलिटी फैक्टर n (1 और 2 के बीच, आदर्श डायोड के लिए अक्सर 1), और परम तापमान T केल्विन में (कमरे का तापमान ≈ 300 K)। कैलकुलेटर परिणामस्वरूप डायोड करंट एम्पियर में और थर्मल वोल्टेज Vt दिखाता है।

फ़ॉर्मूला समझें

करंट इस प्रकार दिया जाता है:

$$I = \text{I}_S \left( e^{\frac{V}{n\,V_T}} - 1 \right)$$

जहाँ थर्मल वोल्टेज \(V_T = \dfrac{kT}{q}\) है। यहाँ \(k = 1.380649 \times 10^{-23}\ \text{J/K}\) बोल्ट्ज़मान स्थिरांक है, \(q = 1.602176634 \times 10^{-19}\ \text{C}\) मूलभूत आवेश है, और \(T\) केल्विन में तापमान है। 300 K पर \(V_T \approx 0.02585\ \text{V}\) (लगभग 25.85 mV) होता है। फ़ॉरवर्ड बायस की स्थिति में एक्सपोनेंशियल पद हावी रहता है, जिससे वोल्टेज बढ़ने पर करंट तेज़ी से बढ़ता है; जबकि रिवर्स बायस में यह समीकरण \(-\text{I}_S\) के करीब पहुँच जाता है।

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डायोड का I-V वक्र: धारा पहले लगभग शून्य रहती है, फिर अग्र वोल्टेज के साथ चरघातांकी रूप से बढ़ती है।

हल किया गया उदाहरण

मान लीजिए \(\text{I}_S = 1 \times 10^{-12}\ \text{A}\), \(V = 0.7\ \text{V}\), \(n = 1\), और \(T = 300\ \text{K}\):

$$V_T = \frac{1.380649 \times 10^{-23} \times 300}{1.602176634 \times 10^{-19}} \approx 0.025852\ \text{V}$$

फिर \(\dfrac{V}{n\,V_T} \approx 27.08\), \(e^{27.08} \approx 5.78 \times 10^{11}\), इसलिए

$$I \approx 1 \times 10^{-12} \times 5.78 \times 10^{11} \approx 0.578\ \text{A}$$

अक्सर पूछे जाने वाले सवाल

आइडियलिटी फैक्टर n क्या है? यह रीकॉम्बिनेशन और अन्य ग़ैर-आदर्श प्रभावों को ध्यान में रखता है; डिफ्यूज़न-प्रधान आदर्श डायोड के लिए \(n = 1\) होता है और रीकॉम्बिनेशन-प्रधान जंक्शन के लिए यह 2 के करीब पहुँच जाता है।

तापमान क्यों मायने रखता है? ज़्यादा तापमान थर्मल वोल्टेज \(V_T\) को बढ़ाता है और \(\text{I}_S\) को बहुत ज़्यादा बढ़ा देता है, इसलिए डायोड का व्यवहार तापमान पर काफ़ी हद तक निर्भर करता है।

रिवर्स बायस में क्या होता है? जब \(V\) ऋणात्मक और परिमाण में बड़ा होता है, तो एक्सपोनेंशियल पद ख़त्म हो जाता है और करंट लगभग \(-\text{I}_S\) पर स्थिर हो जाता है।