ডায়োড: সংশোধিত সংস্করণের মধ্যে পার্থক্য

'''ডায়োড''' ({{lang-en|[[Diode]]}}) একটি দুই প্রান্ত বিশিষ্ট ইলেক্ট্রনিক যন্ত্রাংশ যা বর্তনীতে কেবল মাত্র একদিকে তড়িৎপ্রবাহ হতে দেয় । এছাড়াও বৈদ্যুতিক উপায়ে ধারকত্ব নিয়ন্ত্রন (ভ্যারিক্যাপ) এবং বিকিরণ, নিঃসরণ ও কম্পন সংবেদী ইলেকট্রনিক সুইচ তৈরিতে ডায়োড ব্যবহৃত হয়। তড়িৎশক্তির আকর্ষণীয় উৎস [[সৌর কোষ]]ও মূলত এক ধরণের আলোক-সংবেদী ডায়োড।

 

ডায়োড মূলত একটি নির্দিষ্ট দিকের তড়িৎ প্রবাহকে সহায়তা করে এবং তার বিপরীত দিকের তড়িৎ প্রবাহকে বাধা প্রদান করে। এই ধরনের একদিকে প্রবাহিত করার প্রবণতাকে [[রেকটিফায়ার|রেকটিফিকেশন]] বলা হয়ে থাকে যা এসি কারেন্ট থেকে ডিসি কারেন্টে তৈরি এবং রেডিও সংকেতের মর্মোদ্ধারের প্রথম ধাপ।

 

== ইতিহাস ==

উনিশ শতকের শেষের দিকে তড়িৎ প্রবাহ একমুখীকরণ বা রেকটিফিকেশনের দুই ধরণের কৌশল আবষ্কৃত হয় -- থার্মায়োনিক ডায়োড(ভ্যাকুয়াম টিউব) ও ক্রিস্টাল ডায়োড। যদিও ভ্যাকুয়াম টিউব অর্ধপরিবাহী ক্রিস্টাল ডায়োডের পূর্বে প্রায়োগিক সাফল্য লাভ করে, এ দুই ধরণের গঠন একই সাথে বিকশিত হয়েছিল। ১৮৭৩ সালে ফ্রেডিক গাথরি প্রথম থার্মিয়োনিক ডায়োডের মূলনীতি আবিষ্কার করেন। <ref>http://nobelprize.org/physics/laureates/1928/richardson-lecture.pdf</ref> তিনি দেখেন যে ভূমিতে (Ground) সংযুক্ত এক টুকরো সাদা গরম লোহাকে একটি ধনাত্নক চার্জ বিশিষ্ট ইলেকট্রোস্কোপের কাছাকাছি নিয়ে আসা হলে কোন স্পর্শ বা সংযোগ ছাড়াই তা চার্জশূণ্য হয়ে যায়। কিন্তু ইলেক্ট্রোস্কপে ঋণাত্মক চার্জ দেওয়া হলে প্রক্রিয়াটির পুনরাবৃত্তি ঘটে না। অর্থাৎ এ প্রক্রিয়ায় তড়িৎ প্রবাহ বিভব পার্থক্যের সাপেক্ষে একমুখী। ১৮৮০ সালে বৈদ্যুতিক বাতির ফিলামেন্ট নিয়ে কাজ করার সময় তত্ত্বটি স্বতন্ত্রভাবে পুনঃআবিষ্কার করেন [[টমাস আলভা এডিসন]]। তিনি একটি বদ্ধ বায়ুশূণ্য কাচের পাত্রে একটি কার্বন ফিলামেন্ট ও একটি ধনাত্মকভাবে চার্জিত ধাতব পাত নিয়ে পরীক্ষণ চালান এবং দেখতে পান যে ফিলামেন্ট থেকে ভ্যাকুয়ামের মধ্য দিয়ে চার্জের নির্গমন ঘটছে এবং ধাতব পাতে সঞ্চিত হয়ে তড়িৎ প্রবাহের সৃষ্টি করছে। এডিসনএ ঘটনার নাম দেন এডিসন ইফেক্ট এবং এর উপর ভিত্তি করে বিভব পার্থক্য মাপার যন্ত্র ভোল্টমিটারের উন্নয়ন ঘটান। ১৮৮৪ সালে এডিসন তার আবিষ্কৃত যন্ত্রটি পেটেন্ট করেন<ref>Thomas A. Edison "Electrical Meter"{{US patent|307030}}Issue date: Oct 21, 1884</ref>। এর বছর বিশেক পরে মার্কোনি কোম্পানির [[বিজ্ঞান]] উপদেষ্টা ও এডিসন কোম্পানির প্রাক্তন কর্মচারী জন এমব্রোস ফ্লেমিং [[রেডিও]] সংকেতের মর্মোদ্ধারে এডিসন ইফেক্টের গুরুত্ব অনুধাবন করেন এবং ১৯০৪ সালে ব্রিটেন<ref>{{ওয়েব উদ্ধৃতি|ইউআরএল=http://www.jmargolin.com/history/trans.htm |শিরোনাম=Road to the Transistor |প্রকাশক=Jmargolin.com |সংগ্রহের-তারিখ=2008-09-22}}</ref> ও ১৯০৫ সালে যুক্তরাষ্ট্র থেকে<ref>Instrument for converting alternating electric currents into continuous currents. {{US patent|803684}}Nov 7, 1905</ref> এ ব্যাপারে দুইটি পেটেন্ট লাভ করেন। এ আবিষ্কারের পর থেকে রেকটিফিকেশনের কাজে [[ভ্যাকুয়াম টিউব|ভ্যাকুয়াম টিউবের]] ব্যাপক ব্যবহার শুরু হয়।

 

 

== থার্মায়োনিক ডায়োড ==

থার্মায়োনিক ডায়োড হলো থার্মায়োনিক ভালভ জাতের যন্ত্র যা ভ্যাকুয়াম টিউব বা ভালভ নামেও পরিচিত। এটি মূলত একটি বায়ুশূণ্য কাচের টিউবের ভেতরে বিপরীত বিভবের ইলেকট্রোডের (অ্যানোড ও ক্যাথোড) সমাবেশ। একটি হিটার ফিলামেন্টের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত বিদ্যুতের সাহায্যে ক্যাথোডকে উত্তপ্ত করে তোলা হয় যা থেকে ইলেকট্রনের থার্মায়োনিক নির্গমন ঘটে। থার্মায়োনিক নির্গমন বৃদ্ধির জন্য ক্যাথোডের উপর নিম্ন কার্যক্ষমতা-সম্পন্ন (ওয়ার্ক ফাংশন) বেরিয়াম ও স্ট্রোন্টিয়াম অক্সাইডের মিশ্রণের প্রলেপ দেওয়া হয়। অ্যানোড ধনাত্মকভাবে চার্জিত থাকে ,ফলে তা ক্যাথোড থেকে থার্মায়োনিক নির্গমনে বেরিয়ে আসা ইলেকট্রনকে আকর্ষণ করে। এ ধরণের ডায়োডে বিপরীতমুখী তড়িৎ প্রবাহের কোন সম্ভাবনাই থাকে না।

বিশ শতকের প্রথমার্ধ্বে থার্মিয়োনিক ভালব ডায়োড বিভিন্ন অ্যানালগ সরঞ্জামে, যেমন টিভি, রেডিও ইত্যাদিতে, এমনকি কম্পিউটার ও অন্যান্য স্বয়ংক্রিয় বর্তনীতে অ্যানালগ সংকেত ও শক্তি পরিবহনে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। ষাটের দশকে অর্ধপরিবাহী ডায়োডের আবিষ্কার হলে এর প্রয়োজন কমতে শুরু করে। বর্তমানে ভালভ ডায়োড [[ইলেকট্রিক গিটার|ইলেকট্রিক গিটারের]] রেকটিফায়ার এবং হাই অ্যান্ড অডিও অ্যামপ্লিফায়ার ও হাই ভোল্টের যন্ত্রপাতিতে এর কিছু ব্যবহার রয়েছে।

 

== অর্ধপরিবাহী ডায়োড ==

[[চিত্র:Diode pinout en fr.svg|thumb|right|200px| অর্ধপরিবাহী ডায়োড ও তার প্রতীক]]

অধিকাংশ আধুনিক ডায়োডই অর্ধপরিবাহী জাংশন তত্ত্বের উপর নির্ভর করে বানানো হয়। এদের মধ্যে সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ হলো P-N জাংশন ডায়োড। এধরণের ডায়োড অর্ধ পরিবাহীর ক্রিস্টাল যেমন সিলিকন থেকে নির্মিত হয়। ক্রিস্টালের এক অংশে কিছু অপদ্রব্য মেশানো হয় ([[ডোপায়ন]]) যাতে এমন একটা জায়গা তৈরি হয় যাতে ঋণাত্নক চার্জের বাহক বা ইলেকট্রন অধিক পরিমাণে থাকে; এঅংশকে বলা হয় এন(N)-টাইপ অর্ধপরিবাহী। ক্রিস্টালের অপর অংশে ভিন্নধর্মী অপদ্রব্যের সাহায্যে ধনাত্নক চার্জের ঘনত্ব বাড়িয়ে তোলা হয়। এ অংশটিকে বলা হয় পি(P)-টাইপ অর্ধপরিবাহী। এই দুইটি অংশের (পি ও এন) সংযোগস্থলকে বলে পি-এন জাংশন যেখানে ডায়োডের মূল কাজগুলো সংগঠিত হয়ে থাকে। ডায়োডে তড়িৎ প্রবাহের দিক হচ্ছে P টাইপ অর্ধপরিবাহী থেকে N টাইপ অর্ধপরিবাহক দিকে। এর বিপরীত দিকে তড়িৎ প্রবাহিত হতে পারে না।

 

 

=== নিঃশেষিত স্তর বা ডিপলেশন স্তর ===

একটি P টাইপ অর্ধপরিবাহকের অভ্যন্তরে প্রচুর হোল ও খুবই কম সংখ্যক মুক্ত ইলেক্ট্রন থাকে। আবার N টাইপ অর্ধপরিবাহকের ক্ষেত্রে এর বিপরীত অর্থাৎ প্রচুর মুক্ত ইলেক্ট্রন ও খুবই কম সংখ্যক হোল থাকে। যখন একটি P-N জংশন তৈরী করা হয় তখন P অঞ্চল হতে হোলগুলো N অঞ্চলের দিকে এবং N অঞ্চল হতে ইলেকট্রনগুলো P অঞ্চলের দিকে যেতে চেষ্টা করে। এটি একটি ব্যাপন প্রক্রিয়া যার মাধ্যমে পদার্থকণিকা অধিক ঘনত্বের স্থান থেকে কম ঘনত্বের স্থানে প্রবাহিত হতে থাকে।

এ অবস্থায়-<br />

১. সম্মুখী ঝোঁক বা সম্মুখী বায়াস (Forward Bias)<br />

২. বিমুখী ঝোঁক বা বিমুখী বায়াস (Reverse Bias)

বহিঃস্থ ভোল্টেজ যদি এমনভাবে প্রয়োগ করা হয় যে, তড়িৎ-উৎসের (ব্যাটারী) ধনাত্মক প্রান্ত ডায়োডের P প্রান্তের সাথে এবং তড়িৎ-উৎসের ঋণাত্মক প্রান্ত ডায়োডের N প্রান্তের সাথে যুক্ত থাকে তবে তাকে ''সম্মুখী ঝোঁক'' বা ''সম্মুখী বায়াস'' বলা হয়।

এক্ষেত্রে ব্যাটারীর ধনাত্মক প্রান্ত-<br />

১. N অঞ্চলের ইলেক্ট্রন গুলোকে P অঞ্চলের দিকে টানবে (কারণ ইলেক্ট্রনের চার্জ এবং ব্যাটারীর ধনাত্মক প্রান্তের চার্জ বিপরীত)<br />

 

সম্মুখী ঝোঁক বৃদ্ধির সাথে সাথে তড়িৎ প্রবাহ এক্সপোনেশিয়াল-ভাবে বাড়তে থাকে (ডায়োডের I–V বৈশিষ্ট্য দ্রষ্টব্য)। এ কারণে সম্মুখী ঝোঁকে চালিত ডায়োডকে চালু বা অন হিসেবে গণ্য করা হয়। যে সম্মুখী ভোল্টেজে ডায়োডের তড়িৎ প্রবাহ প্রত্যাশিত পর্যায়ে উন্নীত হয় (প্রয়োগভেদে ০.০১-১০ এম্পিয়ার/সে.মি.^২), তাকে কাট-ইন ভোল্টেজ বলা হয়। সিলিকন পি-এন ডায়োডের জন্য এর মান ০.৬ - ০.৭ ভোল্ট, আবার সিলিকন শটকি ডায়োডের জন্য এর মান ০.৩ ভোল্টের কাছাকাছি। অপরদিকে উচ্চ ব্যান্ড-পার্থক্যের পদার্থ (যেমন [[সিলিকন কার্বাইড]] বা গ্যালিয়াম নাইট্রাইড) দিয়ে তৈরি ডায়োডের জন্য কাট-ইন বিভব ২ ভোল্টেরও বেশি হতে পারে।

বহিঃস্থ ভোল্টেজ যদি এমনভাবে প্রয়োগ করা হয় যে, তড়িৎ-উৎসের (ব্যাটারী) ঋণাত্মক প্রান্ত ডায়োডের P প্রান্তের সাথে এবং তড়িৎ-উৎসের ধনাত্মক প্রান্ত ডায়োডের N প্রান্তের সাথে যুক্ত থাকে তবে তাকে ''বিমুখী ঝোঁক'' বা ''বিমুখী বায়াস'' বলা হয়।

এক্ষেত্রে ব্যাটারীর ঋণাত্মক প্রান্ত-<br />

:''V''<sub>D</subহলো ডায়োডের বিভব,

:''V''_T হলো তাপীয় বিভব, এবং

 

তাপীয় বিভব ''V''_T একটি তাপমাত্রা-সংবেদী ধ্রুবক যাকে প্রকাশ করা হয়ঃ

যেখানে ''k'' হলো বল্টজম্যান ধ্রুবক, ''T'' হলো পরম তাপমাত্রা পি-এন সংযোগের এবং ''q'' হলো একটি ইলেকট্রনের আধানের মান। কক্ষ তাপমাত্রায় (৩০০ [[কেলভিন]]) তাপীয় বিভবের মান প্রায় ২৫.৬২৯ মিলিভোল্ট।

 

 

== ব্যবহার ==