আপনি যদি একজন প্রকৌশলের ছাত্র বা একজন প্রকৌশলী হন তবে আপনি সম্ভবত জানেন যে ইলেকট্রনিক্সে ভোল্টেজ কতটা গুরুত্বপূর্ণ।
কিন্তু তুষারপাত ভোল্টেজ সম্পর্কে কি? এই আকর্ষণীয় জিনিসটি ঘটে যখন একটি পিএন সেমিকন্ডাক্টর জংশনে হঠাৎ করে কারেন্ট বৃদ্ধি পায়, যার কারণে উপাদানটি ভেঙে যায়।
যদিও এটি একটি ধ্বংসাত্মক শক্তির মতো শোনাচ্ছে, তুষারপাতের ভাঙ্গন এখন ফটোডিওড এবং জেনার ডায়োডের মতো অনেক ইলেকট্রনিক ডিভাইসের একটি গুরুত্বপূর্ণ অংশ।
তুষারপাতের ভোল্টেজ বোঝা এবং বাস্তব জীবনে এটি কীভাবে ব্যবহার করা যেতে পারে তা ইঞ্জিনিয়ারদের জন্য একটি গেম-চেঞ্জার হতে পারে এবং তাদের আরও ভাল, আরও দক্ষ ডিজাইন তৈরি করতে সহায়তা করতে পারে।
সুতরাং, আমাদের সাথে আসুন যখন আমি তুষারপাতের ভোল্টেজের আকর্ষণীয় বিশ্ব এবং এটি কীভাবে প্রকৌশলের ক্ষেত্রে প্রভাবিত করে সে সম্পর্কে কথা বলি।
আনুষ্ঠানিক সংজ্ঞা:
পিএন সেমিকন্ডাক্টর জংশনে তুষারপাতের জন্য যে বিপরীত ভোল্টেজ প্রয়োজন।
তুষারপাত ভোল্টেজ এবং হ্রাস স্তরের প্রস্থ
অ্যাভাল্যাঞ্চ ভোল্টেজ হল সেই ভোল্টেজ যেখানে একটি পিএন জংশন ডায়োডে অ্যাভাল্যাঞ্চ ব্রেকডাউন ঘটে।
যখন একটি বিপরীত পক্ষপাত একটি হালকা ডোপড pn জংশনে রাখা হয়, তখন বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রটি হ্রাস স্তরে ইলেকট্রনগুলির গতি বাড়িয়ে দেয়, তাদের অনেক গতি দেয়।
এই শক্তি ক্রিস্টাল জালিতে পরমাণুর আয়নকরণ ঘটাতে পারে, যার ফলে একটি বড় কারেন্ট প্রবাহ হয়।
অবক্ষয় স্তরের প্রস্থ এবং তুষারপাত ভোল্টেজের মধ্যে সম্পর্ক
একটি ডায়োডের তুষারপাত ভোল্টেজ একটি অর্ধপরিবাহী জংশনে হ্রাস স্তরের প্রস্থের সাথে সম্পর্কিত।
পিএন জংশনের যে অংশে কোন ফ্রি চার্জ বাহক নেই তাকে ডিপ্লেশন লেয়ার বলে।
এটি তৈরি হয় যখন সংখ্যালঘু বাহকরা pn জংশন জুড়ে চলে যায়। এটি একটি নেট চার্জ সহ একটি অঞ্চল তৈরি করে যা আরও সংখ্যালঘু বাহককে চলাচল করা বন্ধ করে দেয়।
অবক্ষয় স্তরটি কতটা প্রশস্ত তা নির্ভর করে ডোপিংয়ের পরিমাণ এবং ব্যবহৃত বায়াস ভোল্টেজের উপর। উচ্চ ব্রেকডাউন ভোল্টেজ সহ ডায়োডগুলি হালকাভাবে ডোপ করা হয়, যা হ্রাস স্তরগুলিকে প্রশস্ত করে তোলে।
অন্যদিকে, কম ব্রেকডাউন ভোল্টেজ সহ ডায়োডগুলি ভারীভাবে ডোপড, যা হ্রাস স্তরগুলিকে সংকীর্ণ করে তোলে।
অবক্ষয় স্তর বড় হলে তুষারপাতের ভোল্টেজ বেশি হবে। এর কারণ হল বৃহত্তর অবক্ষয় স্তরগুলির একটি বড় বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র রয়েছে, যা ইলেকট্রনকে দ্রুত গতিতে গতিশীল করে।
এর ফলে আরও ইলেকট্রন আয়ন হয়ে যায়, তাই ব্রেকডাউন ভোল্টেজ বেশি হয়।
ডিজাইন বিবেচ্য বিষয়
পিএন জংশন ডায়োড তৈরি করার সময়, তুষারপাতের ভোল্টেজ এবং হ্রাস স্তরের প্রস্থের মধ্যে সম্পর্ক সম্পর্কে চিন্তা করা গুরুত্বপূর্ণ।
একটি উচ্চ ব্রেকডাউন ভোল্টেজ সহ একটি ডায়োড অনেক কিছুর জন্য দরকারী, যেমন ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রণ করা এবং বিদ্যুতের প্রবাহকে বিপরীত করা।
একটি উচ্চ ব্রেকডাউন ভোল্টেজ অর্জন করতে, হ্রাস স্তরটি অবশ্যই প্রশস্ত হতে হবে, যা হালকাভাবে ডোপড সেমিকন্ডাক্টর উপাদান ব্যবহার করে সম্পন্ন করা যেতে পারে।
সংক্ষেপে, avalanche ভোল্টেজ হল সেই ভোল্টেজ যেখানে avalanche breakdown এর ফলে একটি pn জংশন ডায়োড ভেঙ্গে যায়।
তুষারপাতের ভোল্টেজটি হ্রাস স্তরের প্রস্থের সাথে সংযুক্ত কারণ এটি ডায়োডটি ভেঙে যাওয়া ভোল্টেজকে প্রভাবিত করে।
বিভিন্ন ব্যবহারের জন্য পিএন জংশন ডায়োড ডিজাইন এবং অপ্টিমাইজ করার জন্য তুষারপাতের ভোল্টেজ এবং হ্রাস স্তরের প্রস্থের মধ্যে সম্পর্ক বোঝা গুরুত্বপূর্ণ।
পিএন সেমিকন্ডাক্টর জংশনে তুষারপাত
অ্যাভাল্যাঞ্চ ব্রেকডাউন একটি প্রক্রিয়া যা ঘটে যখন একটি হালকা ডোপড পিএন জংশন জুড়ে বিপরীত ভোল্টেজ একটি নির্দিষ্ট স্তরের চেয়ে বেশি হয়, যাকে ব্রেকডাউন ভোল্টেজ বলা হয়।
এই ভোল্টেজে, সংযোগস্থলের বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রটি ইলেকট্রনের উপর ধাক্কা দিতে এবং তাদের সমযোজী বন্ধন থেকে মুক্ত করার জন্য যথেষ্ট শক্তিশালী।
মুক্ত ইলেক্ট্রনগুলি তখন ডিভাইসের অন্যান্য পরমাণুগুলিতে আঘাত করে, আরও ইলেকট্রন ছেড়ে দেয় এবং কারেন্টের তুষারপাত ঘটায়।
এটিকে "ক্যারিয়ার গুনন" বলা হয় এবং এটি পিএন জংশনের মধ্য দিয়ে কারেন্ট প্রবাহকে উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি করে।
জেনার ব্রেকডাউনের সাথে অ্যাভাল্যাঞ্চ ব্রেকডাউন এবং তুলনার প্রক্রিয়া
যখন ডিভাইসে থাকা মুক্ত ইলেকট্রন এবং পরমাণু একে অপরের সাথে ধাক্কা খায় তখন তুষারপাত ঘটে।
জেনার ব্রেকডাউন, অন্যদিকে, pn জংশন জুড়ে একটি শক্তিশালী বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের কারণে ঘটে।
তুষারপাত ভাঙ্গন এবং জেনার ব্রেকডাউন উভয়ই সেমিকন্ডাক্টর উপাদানের ভিতরে ইলেকট্রন এবং গর্তের সৃষ্টি এবং চলাচল জড়িত।
কিন্তু দুই ধরনের ভাঙ্গনের মধ্যে সবচেয়ে বড় পার্থক্য হল কিভাবে ইলেক্ট্রন-হোল জোড়া তৈরি হয়।
তুষারপাত এবং জেনার ব্রেকডাউনের মধ্যে পার্থক্য
অ্যাভাল্যাঞ্চ ব্রেকডাউন অপরিবর্তনীয় এবং জেনার ব্রেকডাউনের চেয়ে বেশি রিভার্স ভোল্টেজে ঘটে।
ব্রেকডাউন ভোল্টেজ সেমিকন্ডাক্টর উপাদানে ডোপিংয়ের পরিমাণ দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়।
ডোপিংয়ের পরিমাণ বাড়ার সাথে সাথে তুষারপাত পদ্ধতির তাপমাত্রা সহগ এবং ব্রেকডাউন ভোল্টেজের আকার উভয়ই বেড়ে যায়।
তুষারপাতের ভাঙ্গন অল্প পরিমাণে ডোপিং সহ উপকরণগুলিতে ঘটে, যখন জেনারের ভাঙ্গন প্রচুর পরিমাণে ডোপিং সহ উপকরণগুলিতে ঘটে।
একটি ডায়োডের সংযোগস্থল একটি তুষারপাত ভাঙ্গনের পরে যেখানে এটি ছিল সেখানে ফিরে যাবে না, তবে এটি একটি জেনার ভাঙ্গনের পরে যেখানে ছিল সেখানে ফিরে যাবে৷
অর্ধপরিবাহী উপাদানের পুরু অংশে তুষারপাতের ভাঙ্গন ঘটে, যখন জেনার ভাঙ্গন পাতলা অংশে ঘটে।
এটা লক্ষনীয় যে উভয় ধরনের ভাঙ্গন একই সময়ে ঘটতে পারে না।
প্রতিটি ধরনের ভাঙ্গন বিভিন্ন জিনিস দ্বারা সৃষ্ট হয়, এবং এটি অসম্ভাব্য যে উভয় একই সময়ে ঘটবে।
ভিডিও: তুষারপাতের প্রভাব বোঝা: একটি ভূমিকা
টিপ: আপনার প্রয়োজন হলে ক্যাপশন বোতামটি চালু করুন। সেটিংস বোতামে "স্বয়ংক্রিয় অনুবাদ" চয়ন করুন, যদি আপনি ইংরেজি ভাষার সাথে পরিচিত না হন। আপনার প্রিয় ভাষা অনুবাদের জন্য উপলব্ধ হওয়ার আগে আপনাকে প্রথমে ভিডিওর ভাষায় ক্লিক করতে হতে পারে।
তুষারপাত ভাঙ্গনের ব্যবহারিক প্রয়োগ
তুষারপাত ভাঙ্গন এমন একটি ঘটনা যা অন্তরক এবং অর্ধপরিবাহী উভয় উপকরণেই ঘটতে পারে।
এটি তখন হয় যখন একটি বড় স্রোত এমন পদার্থের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হতে পারে যা সাধারণত ভাল অন্তরক।
প্রক্রিয়াটি ইলেকট্রনিক ডিভাইসে ব্যবহার করা যেতে পারে দরকারী জিনিস যেমন স্টপ সার্জ, ওভারভোল্টেজ থেকে রক্ষা করা, ভোল্টেজ রেফারেন্স হিসাবে ব্যবহার করা এবং বর্তমান উত্স তৈরি করা।
ঢেউ দমন
সার্জ সাপ্রেশন সার্কিটে, তুষারপাতের ভাঙ্গন ইলেকট্রনিক ডিভাইসগুলিকে বজ্রপাত, ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ডাল বা অন্যান্য জিনিসের কারণে সৃষ্ট ভোল্টেজ স্পাইক থেকে রক্ষা করতে ব্যবহৃত হয়।
এই ক্ষেত্রে, সুরক্ষিত করা ডিভাইসটি একটি তুষারপাত ডায়োডের সাথে সমান্তরালভাবে সংযুক্ত থাকে।
যখন ডিভাইস জুড়ে ভোল্টেজ ডায়োডের ব্রেকডাউন ভোল্টেজের চেয়ে বেশি হয়, তখন ডায়োডটি তুষারপাতের ভাঙ্গন অঞ্চলে চলে যায়, যা সুরক্ষিত ডিভাইস থেকে অতিরিক্ত ভোল্টেজকে দূরে নিয়ে যায়।
এটি ডিভাইসের ক্ষতি থেকে বিদ্যুতের ঢেউ রাখে।
ওভারভোল্টেজ সুরক্ষা সার্কিট
অ্যাভাল্যাঞ্চ ব্রেকডাউন সার্কিটগুলিতেও ব্যবহৃত হয় যা ইলেকট্রনিক ডিভাইসগুলিকে অত্যধিক ভোল্টেজ দ্বারা ক্ষতিগ্রস্ত হওয়া থেকে রক্ষা করে।
এই সার্কিটগুলিতে, সুরক্ষিত ডিভাইসটি একটি তুষারপাত ডায়োডের সাথে সিরিজে সংযুক্ত থাকে।
যখন ডিভাইস জুড়ে ভোল্টেজ ডায়োডের ব্রেকডাউন ভোল্টেজের চেয়ে বেশি হয়, তখন ডায়োডটি তুষারপাতের ভাঙ্গন অঞ্চলে চলে যায়, যা সুরক্ষিত ডিভাইস জুড়ে ভোল্টেজকে সীমিত করে।
ভোল্টেজ রেফারেন্স সার্কিট
ভোল্টেজ রেফারেন্স সার্কিটে, রেফারেন্স ভোল্টেজ স্থিতিশীল এবং সঠিক কিনা তা নিশ্চিত করতে তুষারপাতের ভাঙ্গন ব্যবহার করা হয়।
ভোল্টেজ রেফারেন্স হিসাবে, এই সার্কিটগুলিতে পিছনের পক্ষপাত সহ একটি তুষারপাত ডায়োড ব্যবহার করা হয়।
ডায়োডের ব্রেকডাউন ভোল্টেজ খুব স্থিতিশীল এবং এটি তৈরি করার সময় কতটা ডোপিং করা হয় তার উপর নির্ভর করে। এটি উচ্চ নির্ভুলতার প্রয়োজন এমন অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য এটিকে একটি দুর্দান্ত রেফারেন্স ভোল্টেজ করে তোলে।
বর্তমান সূত্র
তুষারপাতের ভাঙ্গন বর্তমান উত্সগুলিতে ব্যবহৃত হয় যেখানে একটি স্থিতিশীল কারেন্টের প্রয়োজন হয়, যেমন নির্ভুল উপকরণ এবং পরিমাপ সার্কিটে।
এই সার্কিটগুলিতে, একটি তুষারপাত ডায়োড একটি প্রতিরোধকের সাথে সিরিজে সংযুক্ত থাকে।
ডায়োডের ব্রেকডাউন ভোল্টেজ এবং রোধের মান নির্ধারণ করে যে সার্কিটের মধ্য দিয়ে কতটা কারেন্ট প্রবাহিত হচ্ছে।
তুষারপাতের ভাঙ্গন নিয়ন্ত্রণ এবং প্রতিরোধ
ইলেকট্রনিক সার্কিটে, তুষারপাত বন্ধ বা নিয়ন্ত্রণ করার অনেক উপায় রয়েছে।
তুষারপাত ডায়োডস
একটি তুষারপাত ডায়োড হল একটি তুষারপাতকে ভেঙে যাওয়া বন্ধ করার একটি উপায়। তুষারপাত ডায়োডগুলি বিপরীত ভাঙ্গন অঞ্চলে কাজ করার জন্য তৈরি করা হয় এবং এগুলি সার্কিটগুলিকে অপ্রত্যাশিত ভোল্টেজ থেকে রক্ষা করতে ব্যবহৃত হয়।
একটি তুষারপাত ডায়োডের সংযোগস্থল পুরো জংশন জুড়ে সমানভাবে ভেঙে ফেলা হয়। এটি কারেন্টকে ঘনীভূত হতে এবং হট স্পট তৈরি করা থেকে বিরত রাখে।
একটি নন-অ্যাভাল্যাঞ্চ ডায়োডের বিপরীতে, একটি তুষারপাত ডায়োডের ব্রেকডাউন ভোল্টেজ বর্তমান পরিবর্তনের মতো প্রায় একই থাকে।
ক্ষণস্থায়ী দমন ডিভাইস এবং ভোল্টেজ ক্ল্যাম্পিং
ক্ষণস্থায়ী দমন ডিভাইস এবং ভোল্টেজ ক্ল্যাম্পিংয়ের সাহায্যে ইলেকট্রনিক সার্কিটগুলিকে তুষারপাতের ভাঙ্গন থেকেও নিরাপদ করা যেতে পারে।
জেনার ডায়োডগুলি প্রায়ই ভোল্টেজ ক্ল্যাম্প করতে ব্যবহৃত হয়।
যখন একই রিভার্স ব্রেকডাউন ভোল্টেজ সহ দুটি জেনার ডায়োড ব্যবহার করা হয়, তখন উভয় পোলারিটির একটি ক্ষণস্থায়ী ভোল্টেজ একই জেনার ভোল্টেজ স্তরে ক্ল্যাম্প করা হবে।
MOSFETs
যখন একটি ভোল্টেজ MOSFET এর ব্রেকডাউন ভোল্টেজের চেয়ে বেশি হয়, তখন এটি একটি তুষারপাত মোডেও যেতে পারে, যা সমস্যা সৃষ্টি করতে পারে।
ভাল সার্কিট ডিজাইন এবং সঠিক ভোল্টেজ রেটিং সহ MOSFET-এর সতর্ক পছন্দের মাধ্যমে MOSFET-এ তুষারপাতের ভাঙ্গন এড়ানো যায়।
তুষারপাত রোধ করার অতিরিক্ত উপায়
ইলেকট্রনিক সার্কিটগুলিতে তুষারপাত বন্ধ করার আরও অনেক উপায় আছে কেবলমাত্র তুষারপাত ডায়োড, ক্ষণস্থায়ী দমন ডিভাইস, ভোল্টেজ ক্ল্যাম্পিং এবং এমওএসএফইটিগুলির যত্নশীল পছন্দ ব্যবহার করার চেয়ে।
এখানে তাদের কিছু:
| প্রতিরোধ টিপ: | বর্ণনা: |
|---|---|
| ডায়োডের ডোপিং স্তর সামঞ্জস্য করা | একটি ডায়োডের ব্রেকডাউন ভোল্টেজ এটি তৈরি করার সময় কতটা ডোপিং ব্যবহার করা হয় তার উপর নির্ভর করে। ডোপিংয়ের মাত্রা পরিবর্তন করে, আপনি তুষারপাতের ব্রেকডাউন ভোল্টেজ বাড়াতে পারেন এবং তুষারপাত ভেঙে যাওয়া বন্ধ করতে পারেন। |
| অবক্ষয় অঞ্চলের পুরুত্ব বৃদ্ধি | ডোপিং ঘনত্ব এবং পক্ষপাত ভোল্টেজ একটি ডায়োডে অবক্ষয় অঞ্চলের পুরুত্বকে প্রভাবিত করে। অবক্ষয় অঞ্চলকে আরও ঘন করে তুষারপাতের ভাঙ্গন ভোল্টেজ বাড়ানো যায় এবং তুষারপাত বন্ধ করা যায়। |
| সঠিক তাপ অপচয় | অত্যধিক তাপ ডায়োড ভেঙে ফেলতে পারে এবং তাদের ব্যর্থ হতে পারে। হিট সিঙ্ক এবং জিনিসগুলিকে ঠান্ডা করার অন্যান্য উপায়গুলি একটি তুষারপাতকে ভেঙে যাওয়া থেকে রক্ষা করতে সাহায্য করতে পারে। |
| ফিউজ এবং সার্জ প্রোটেক্টর | ফিউজ এবং সার্জ প্রোটেক্টর ইলেকট্রনিক সার্কিটগুলিকে ভোল্টেজের বৃদ্ধি এবং অন্যান্য ক্ষণস্থায়ী ঘটনা থেকে রক্ষা করতে সাহায্য করে যা তুষারপাতের ব্যর্থতার কারণ হতে পারে। |
ভোল্টেজ এবং তুষারপাত ভাঙ্গন
অস্তরক শক্তি এবং ব্রেকডাউন ভোল্টেজ
ভেঙ্গে এবং পরিবাহী না হয়ে বৈদ্যুতিক চাপ সহ্য করার জন্য একটি উপাদানের ক্ষমতা তার অস্তরক শক্তি দ্বারা পরিমাপ করা হয়। প্রতি সেন্টিমিটার ভোল্ট এটি পরিমাপ করার একটি সাধারণ উপায়।
এই ভোল্টেজে ব্যর্থতার সম্ভাবনা যথেষ্ট কম যে এই ভোল্টেজে এটি ভাঙবে না বলে অনুমান করে নিরোধক তৈরি করা যেতে পারে।
এসি ব্রেকডাউন ভোল্টেজ এবং ইমপালস ব্রেকডাউন ভোল্টেজ উভয়ই একটি উপাদানের অস্তরক শক্তি পরিমাপ করার উপায়।
এসি ভোল্টেজ হল মেনের লাইন ফ্রিকোয়েন্সি, যখন ইমপালস ব্রেকডাউন ভোল্টেজ বজ্রপাতের অনুকরণ করে।
সাধারণত 90% প্রশস্ততায় উঠতে তরঙ্গটি 1.2 মাইক্রোসেকেন্ড লাগে, তারপর 50% প্রশস্ততায় নেমে যেতে 50 মাইক্রোসেকেন্ড লাগে।
উপসংহার
উপসংহারে, তুষারপাত ভাঙ্গন এবং ভোল্টেজ জটিল ধারণার মতো মনে হতে পারে যা শুধুমাত্র বিশেষজ্ঞরা বুঝতে পারেন, কিন্তু তারা উভয়ই আধুনিক ইলেকট্রনিক্সের গুরুত্বপূর্ণ অংশ।
এই জিনিসগুলি কীভাবে কাজ করে এবং কীভাবে ইলেকট্রনিক ডিভাইসগুলিতে ব্যবহার করা যেতে পারে তা জেনে প্রকৌশলীরা আরও দক্ষ এবং অনন্য ডিজাইন তৈরি করতে পারেন।
তুষারপাতের ভোল্টেজ এবং ভাঙ্গনের অধ্যয়ন আরও বেশি গুরুত্বপূর্ণ হতে পারে কারণ এটি দেখায় যে কতটা শক্তিশালী এবং দরকারী ইলেকট্রনিক্স হতে পারে।
আমরা প্রতিদিন যে সরঞ্জামগুলি এবং মেশিনগুলি ব্যবহার করি তা মঞ্জুর করে নেওয়া সহজ, তবে তাদের ভিতরে কাজ করা আশ্চর্যজনক শক্তিগুলি সম্পর্কে চিন্তা করা আশ্চর্যজনক।
সুতরাং, আপনি যখন ইঞ্জিনিয়ারিং সম্পর্কে শিখতে থাকবেন, আমরা প্রতিদিন যে প্রযুক্তি ব্যবহার করি তা তৈরি করতে যে চতুরতা এবং সৃজনশীলতা দেখে অবাক হতে ভুলবেন না।
কে বলতে পারে? হতে পারে আপনি তুষারপাতের ভাঙ্গন বা ভোল্টেজের পরবর্তী বড় জিনিসটি খুঁজে পাবেন, যা ভবিষ্যতে আরও বড় জিনিসের দিকে নিয়ে যাবে।
শেয়ার করুন…
