যারা ইলেকট্রনিক্স বিষয়ে পড়াশুনা করে থাকেন বা শখের বসে ইলেকট্রনিক্স প্রজেক্ট তৈরি করেন তাদের কাছে diode অনেক পরিচিত একটা নাম। অনেকেই এই পরিচিত ডিভাইসটির ভিতরের কার্যকলাপ গুলো খুব একটা ভালো জানি না। আজ আমরা চেষ্টা করবো ডায়োডের বিস্তার বিষয়গুলো আলোচনা করতে।
- ভূমিকা
- ডায়োড কাকে বলে ও ডায়োড কি দিয়ে বানানো হয়?
- ডায়োডের প্রকারভেদ।
- বিভিন্ন প্রকার ডায়োডের পরিচিতি।
- সেমিকন্ডাক্টর ডায়োড।
- সেমিকন্ডাক্টর ডায়োডের বৈশিষ্ট্য ও ব্যবহার।
- পি টাইপ এবং এন টাইপ সেমিকন্ডাক্টর ডায়োড কাকে বলে?
- মেজরিটি চার্জ ক্যারিয়ার এবং মাইনোরিটি চার্জ ক্যারিয়ার কাকে বলে?
- পি-এন জানশং ডায়োড।
- পি-এন জাংশন ডায়োডের ডিপ্লেশন লেয়ার।
- বায়াসিং কাকে বলে ও কত প্রকার?
- ফরোয়ার্ড বায়াসিং।
- রিভার্স বায়াসিং।
- V-I বৈশিষ্ট্য রেখা।
ভূমিকাঃ
ইলেকট্রনিক্স টেকনোলোজিতে ডায়োড একটি পরিচিত নাম যা বহুলভাবে ব্যবহিত হয়ে থাকে। বেশিরভাগ ইলেকট্রনিক্স বর্তনীতে ডায়োডের ব্যবহার রয়েছে। আধুনিক প্রযুক্তিতে ডায়োড খুব ভালো স্থান দখল করে আছে।
ডায়োডকে একমুখী বিদ্যুৎ পরিবাহী বলা হয়ে থাকে। এটি নির্দিষ্ট দিকে বিদ্যুৎ সঞ্চালন করে থাকে। এক দিক থেকে চিন্তা করলে এটা শর্ট সার্কিটের ন্যায়, আবার অন্য দিক থেকে চিন্তা করলে বন্ধ সুইচ। কিন্তু বাস্তবে অনেকটা ভিন্ন। এর ভিতর দিয়ে হালকা লিকেজ কারেন্ট প্রবাহিত হয়ে থাকে যা অনেকটা নগণ্য।
Diode কাকে বলে ও ডায়োড কি দিয়ে বানানো হয়?
ডায়োডঃ ডায়োড একটি দুই প্রান্ত বিশিষ্ট ইলেকট্রনিক্স ডিভাইস যা সার্কিটে একদিকে তড়িৎ প্রবাহ হতে দেয়। ডায়োড মূলত নির্দিষ্ট দিকে তড়িৎ প্রবাহ হতে সহায়তা করে এবং বিপরীত দিকের তড়িৎ প্রবাহের বাধা প্রদান করে থাকে।
এই ধরনের এক দিকে তড়িৎ প্রবাহ করার প্রবণতাকে রেক্টিফিকেশন বলা হয়ে থাকে যা মূলত এসি কারেন্ট থেকে ডিসি কারেন্ট তৈরি করে।
সহজ কথায় ডায়োড বিপরীত মুখী প্রবাহ কে একমুখী করে। অন্যান্য সকল কম্পোনেন্ট এর মত ডায়োডের ও কিছু বৈশিষ্ট্য আছে।
Diode মূলত বানানো হয় সেমিকন্ডাক্টর দিয়ে। এদের মধ্যে সিলিকন জার্মেনিয়াম অন্যতম এবং এগুলো ক্রিস্টালের ভিতরে গ্যালিয়াম আর্সেনিক ও বিভিন্ন ভেজাল মিশিয়ে পি টাইপ এবং এন টাইপ সেমিকন্ডাক্টর তৈরি করা হয়ে থাকে।
Diode প্রকারভেদঃ
গঠন ও কার্যপ্রণালীর উপর ভিত্তি করে বিভিন্ন ধরনের Diode ইলেকট্রনিক্স সার্কিটে ব্যবহার হতে দেখা যায়।
- সাধারণ ডায়োড
- জেনার ডায়োড
- স্কটকি ডায়োড
- টানেল ডায়োড
- ভ্যারাক্টর ডায়োড
- ফটো ডায়োড
- সোলার সেল
- লেজার ডায়োড
কাজের ধরন অনুযায়ী ডায়োড কে আবার ২ ভাগে ভাগ করা যায়।
- পাওয়ার ডায়োড
- সিগন্যাল ডায়োড
বিভিন্ন প্রকার ডায়োডের পরিচিতিঃ
জেনার ডায়োডঃ এটি একটি বিশেষ ধরনের Diode যা সাধারণ ডায়োডের মত সম্মুখেই কারেন্ট প্রদান করে না বরং উল্ট দিকেও কারেন্ট প্রবাহিত করে থাকে।
এই ডায়োড সাধারণ ভোল্টেজ অপেক্ষা অধিক পরিমাণ ভেজাল মিশ্রিত থাকে। একে সবসময় সার্কিটের সাথে রিভার্স বায়াসে সংযুক্ত করতে হয় এবং ইহা ব্রেক-ডাউন ভোল্টেজে ও নষ্ট হয় না।
আমরা জানি যে সাধারণ Diode বিপরীত দিকে কারেন্ট প্রবাহে বাধা প্রদান করে থাকে তবে এই ধরনের ডায়োডের একটি সহ্য ক্ষমতা আছে।
এতে বেশি পরিমাণ ভোল্টেজ দিলে এর গঠন ভেঙ্গে যায় ও তখন উল্টো দিকে কারেন্ট প্রবাহিত হয়ে থাকে। এটাকে বলা হয় রিভার্স ব্রেকডাউন আর যে পরিমাণ ভোল্টেজে ভেঙ্গে যায় তাকে বলা হয় ব্রেক ডাউন ভোল্টেজ।
সাধারণ ডায়োডের ক্ষেত্রে এটা অনেক বেশি হয়ে থাকে প্রায় কিলোভোল্টের কাছাকাছি। তবে এই ভোল্টেজ দেয়ার পর আর ২ প্রান্তের ভোল্টেজ বাড়ে না কিন্তু কারেন্টের পরিমাণ বাড়ে। এটার উপর ভিত্তি করে জেনার ডায়োড তৈরি করা হয়ে থাকে। জেনার ডায়োড উল্টো দিকে কারেন্ট প্রবাহ করে এবং ভোল্টেজ নির্দিষ্ট রাখে।
শটকি ডায়োডঃ
বিভিন্ন ধরনের ডিজিটাল সার্কিটে তথা-কম্পিউটার প্রসেসরে পাওয়ার খরচ কমাতে কম ভোল্টেজ ড্রপের Diode প্রয়োজন হয়। এই কারণে শটকি diode ব্যবহার করা হয়। এর ভোল্টেজ ড্রপ মূলত ০.১ বা ০.২ ভোল্ট এর কাছাকাছি।
টানেল ডায়োডঃ
এই ধরনের Diode মূলত নেগেটিভ রেজিস্ট্যান্স শো করে থাকে বলে একে অসিলেটর সার্কিটে ব্যবহার করা হয়ে থাকে।
পিন ডায়োডঃ
সুপার ফাস্ট কাজের ক্ষেত্রে পিন Diode ব্যবহার করা হয়ে থাকে। এটা মূলত গিগাহার্টজ রেঞ্জে কাজ করে থাকে।
লাইট ইমেটিং ডায়োডঃ
এই ধরনের Diode ফরোয়ার্ড অবস্থায় কাজ করে থাকে। এটি মূলত ইলেকট্রনিক্স মিটারে, বিভিন্ন ডিজিটাল মিটারে, অডিও সিস্টেমে, অডিও এনালাইজারে, মনিটর ব্যকলাইটে, ইন্ডিকেটর হিসেবে ও বিভিন্ন ইলেকট্রনিক্স সিস্টেমে ব্যবহার করা হয়ে থাকে।
সেমিকন্ডাক্টর ডায়োড
একটি পি টাইপ এবং একটি এন টাইপ সেমিকন্ডাক্টর পরস্পর মিলিত হয়ে যে ডিভাইস তৈরি হয় তাকে সেমিকন্ডাক্টর Diode বলে এবং এদের সংযোগ স্থলকে পি এন জাংশন বলে।
প্রতীকঃ
উপরে স্ক্যামিটিক ডায়াগ্রামে যে দিকে তির চিহ্ন আছে সেদিকে ফরোয়ার্ড বায়াসে কারেন্ট প্রবাহ দিক নির্দেশ করে থাকে। এই দিক হচ্ছে সেই দিক যা ফরোয়ার্ড বায়াস অবস্থায় হোল প্রবাহ ঘটায়। উপরে পি টাইপের সাথে এনোড ও এন টাইপের সাথে ক্যাথোড প্রান্ত যুক্ত আছে।
ডায়োডের প্রকারভেদ অনুযায়ী এর প্রতীক দেখানো হলোঃ
সেমিকন্ডাক্টর ডায়োডের বৈশিষ্ট্য ও ব্যবহারঃ
সেমিকন্ডাক্টর ডায়োডের বৈশিষ্ট্য
- সেমিকন্ডাক্টর ডায়োডে শুধু ফরোয়ার্ড বায়াসে কারেন্ট প্রবাহিত হয়।
- এর বেরিয়ার ভোল্টেজ ০.৩ ভোল্ট।
- ফরোয়ার্ড বায়াসে অল্প পরিমাণ রেজিস্ট্যান্স দেখায়।
- রিভার্স বায়াসে অনেক বেশি রেজিস্ট্যান্স দেখায়।
- ফরোয়ার্ডের কারেন্ট প্রযুক্ত ভোল্টেজের উপর নির্ভর করে থাকে।
সেমিকন্ডাক্টর ডায়োডের ব্যবহার
- ডিজিটাল সার্কিটে
- বিভিন্ন লজিক সার্কিটে
- ক্লিপিং সার্কিটে
- রেক্টিফায়ার সার্কিটে
- মাল্টিভাইব্রেটর সার্কিটে
- রেডিও রিসিভার ও অডিও ডিটেক্টর হিসেবে
পি টাইপ এবং এন টাইপ সেমিকন্ডাক্টর ডায়োড কাকে বলেঃ
মেজরিটি চার্জ ক্যারিয়ার মাইনোরিটি চার্জ ক্যারিয়ার কি?
মেজরিটি চার্জ ক্যারিয়ার এবং মাইনোরিটি চার্জ ক্যারিয়ার সম্বন্ধে পড়ুন
পি-এন জাংশন ডায়োডঃ
একটি পি টাইপ এবং একটি এন টাইপ সেমিকন্ডাক্টরের সমন্বয়ে পি এন জাংশন Diode গঠিত অর্থাৎ একটি পি টাইপ এবং একটি এন টাইপ সেমিকন্ডাক্টর একত্রে সংযুক্ত করলে যে জাংশনের সৃষ্টি হয় তাকে পি এন জাংশন বলে।
পি-এন জাংশন ডায়োডের ডিপ্লেশন লেয়ারঃ
- fig-1 এ দেখানো হয়েছে ফ্রি ইলেকট্রন এবং হোল। পি এন জাংশন তৈরি হবার পর উভয় পার্শ্বের ফ্রি ইলেকট্রন এবং হোলের মধ্যে ডিফিউশন ক্রিয়া ঘটে ফলে ইলেকট্রন এবং হোলের পরস্পরের মধ্যে আকর্ষণের কারণে এন টাইপ অঞ্চলে কিছু ফ্রি ইলেকট্রন জাংশন অতিক্রম করে পি টাইপ অঞ্চলে যায়। একই ভাবে সমান সংখ্যক হোল ও এন টাইপ অঞ্চলে গমন করে থাকে। এর ফলে জাংশনের খুব কাছাকাছি স্থান উভয় পার্শ্বের ইলেকট্রন হোলের জোড় সৃষ্টি হয় যা fig-2 তে দেখানো হয়েছে। এর ফলে জাংশনের কাছে পি টাইপ অঞ্চলে কিছু স্থির ধণাত্বক ও এন টাইপ অঞ্চলে কিছু ধনাত্মক চার্জের সৃষ্টি হয়। আর এই বাধা অতিক্রম করে আর কোন ডিফিউশন কাজ চলতে পারে না।
বায়াসিং কাকে বলে ও কত প্রকার?
যে ব্যবস্থার মাধ্যমে ট্রানজিস্টর সার্কিটে আউটপুট ইম্পিড্যান্স এবং ইনপুট ইম্পিড্যান্সের মধ্যে তারতম্য ঘটানো হয় তাকে বায়াসিং বলে। বায়াসিং মূলত দুই প্রকারঃ
- ফরোয়ার্ড বায়াসিং
- রিভার্স বায়াসিং
ফরোয়ার্ড বায়াসিংঃ
যদি পি এন জাংশনের সোর্স এমনভাবে সংযুক্ত করা হয় যাতে P প্রান্তের সাথে পজেটিভ সোর্স এবং N প্রান্তের সাথে নেগেটিভ সোর্স সংযুক্ত করে ফলে ভোল্টেজ পটেনশিয়াল বেরিয়ারকে অতিক্রম করে জাংশনে বিদ্যুৎ প্রবাহ ঘটায় তাকে ফরোয়ার্ড বায়াসিং বলে।
চিত্রে ব্যাটারির পজেটিভ প্রান্ত পি টাইপের সাথে সংযুক্ত রয়েছে যার ফলে পি স্তরের ফ্রী পজেটিভ চার্জ ব্যাটারির পজেটিভ শক্তি দ্বারা বিকর্ষিত হয়ে জাংশনের দিকে এগিয়ে যাবে।
অন্যদিকে ব্যাটারির নেগেটিভ শক্তি এন স্তরের ফ্রি ইলেকট্রনগুলিকে আকর্ষণ করবে যার ফলে ইলেকট্রন জাংশনের দিকে এগিয়ে আসবে। যখনি ব্যাটারির ভোল্টেজ পর্যাপ্ত হবে তখন জাংশন ভেদ করে হোল গুলো এন স্তরে এবং ইলেকট্রন গুলো পি স্তরে প্রবেশ করবে।
রিভার্স বায়াসিংঃ
পি এন জাংশনের পি স্তরে সাপ্লাই ভোল্টেজের নেগেটিভ প্রান্ত এবং এন স্তরে সাপ্লাই ভোল্টেজের পজিটিভ প্রান্ত যুক্ত করে জাংশনের রিভার্স বায়াস তৈরি করা হয়ে থাকে।
এই ডায়োডে বিদ্যুৎ প্রবাহিত হয় না তবুও অতি সামান্য কারেন্ট প্রবাহিত হয় যা অতি নগন্ন।
চিত্রে রিভার্স বায়াস প্রয়োগের ফলে জাংশনের মধ্যে পটেনশিয়াল ব্যারিয়ার বেড়ে যায় এবং কোন ইলেকট্রন ও হোল প্রবাহিত হতে পারে না।
ভোল্টেজ কারেন্ট বৈশিষ্ট্য রেখাঃ
শূণ্য বায়াসের ক্ষেত্রেঃ যখন ডায়োডে ভোল্টেজের মান শূণ্য তখন ডায়োডের প্রবাহিত কারেন্টের মান শূণ্য। ডায়োডে কোন প্রকার কারেন্ট প্রবাহিত হবে না চিত্রে ০ বিন্দুতে দেখানো হয়েছে।
ফরোয়ার্ড বায়াসের ক্ষেত্রেঃ ভোল্টেজের মান যখন বাড়িয়ে ০.২ তে নেওয়া হয়েছে তখন কোন কারেন্ট প্রবাহ লক্ষ্য করা যাচ্ছে না এর কারণ পটেনশিয়াল বেরিয়ার।
ভোল্টেজ পটেনশিয়াল ব্যারিয়ার অতিক্রম করা না পর্যন্ত কারেন্ট প্রবাহ বৃদ্ধি পায় না। আমরা জানি যে জার্মেনিয়ামের ক্ষেত্রে ০.৩ ভোল্টে পৌছালে বেরিয়ার অতিক্রম করবে এবং ডায়োডের রেজিস্ট্যান্স প্রায় শূন্য হবে। যখন ০.৩ ভোল্টে নেওয়া হয়েছে তখনি সামান্য ফরোওয়ার্ড কারেন্ট প্রবাহ হয়।
প্রযুক্ত ভোল্টেজের মান বৃদ্ধি করলে কারেন্টের মান আরো দ্রুত বাড়তে থাকে। চিত্রে দেখানো হয়েছে প্রায় ০.৬ ভোল্ট প্রযুক্ত ভোল্টেজের জন্য প্রায় ৭০ মিলি এম্পিয়ার কারেন্ট প্রবাহিত হয়। এক্ষেত্রে পটেনশিয়াল ব্যারিয়ার না থাকায় যখন ভোল্টেজ খুব সামান্য বাড়ানো হয় তখন উচ্চ মাত্রার কারেন্ট বৃদ্ধি পায়।
রিভার্স বায়াসের ক্ষেত্রেঃ রিভার্স ভোল্টেজের মান ধীরে ধীরে বৃদ্ধি করা হলে সামান্য রিভার্স কারেন্ট প্রবাহিত হয় কিন্তু রিভার্স কারেন্টের মান বৃদ্ধি পায় না যা প্রায় স্থির থাকে।
এটার প্রধান কারণ মূলত “যখনি রিভার্স ভোল্টেজ প্রদান করা হয় তখনি পটেনশিয়াল ব্যারিয়ার বেড়ে যায়”। চিত্রের ন্যায় রিভার্স ভোল্টেজের মান আরো বৃদ্ধি করতে থাকলে প্রায় ২০ ভোল্ট হলে উচ্চ মাত্রায় রিভার্স কারেন্ট বৃদ্ধি পায় এবং ডায়োড উত্তপ্ত হয়।
এর কারণ রিভার্স ভোল্টেজের মান ধীরে ধীরে বৃদ্ধি করতে থাকলে ডায়োডের মধ্যে দিয়ে সামান্য পরিমাণ রিভার্স কারেন্ট প্রবাহিত হয় যা রিভার্স সেচুরেশন কারেন্ট নামে পরিচিত।
রিভার্স ভোল্টেজ আরো বৃদ্ধি করতে থাকলে মাইনোরিটি ইলেকট্রন সমূহ গতিশক্তি বৃদ্ধি পেয়ে থাকে ও পরামানুর ইলেকট্রন সমূহের মধ্যে সংঘর্ষ ফলে উত্তাপ সৃষ্টি হয়। এই অবস্থায় ডায়োডের ব্রেক ডাউন ঘটে।
এসময় জাংশন অতিক্রম করে খুব বেশি পরিমাণ রিভার্স কারেন্ট প্রবাহিত হয় যা চিত্রে দেখানো হয়েছে। আর ব্রেক ডাউন ঘটলে জাংশনটি নষ্ট হয়ে যায়।
আজ এই পর্যন্ত বন্ধুরা। ভালো থাকুন, সুস্থ থাকুন এই প্রত্যাশাই বিদায়।
