ডিফিউশন ক্ষমতা কী?

ডিফিউশন ক্যাপাসিটেন্স সংজ্ঞা

ডিফিউশন ক্যাপাসিটেন্স হল একটি ধরনের ডিফারেনসিয়াল ক্যাপাসিটেন্স প্রভাব, যা পজিটিভ বাইয়াস থাকলে p-n জাংশনে ঘটে। এটি পরিচালক যন্ত্রগুলির মধ্যে (যেমন, PN জাংশন বা MOSFET) বিভিন্ন ধরনের উপাদানের ডিফিউশন প্রক্রিয়ার কারণে ঘটে, অর্থাৎ, ডোপ করা অঞ্চল থেকে কিছু ক্যারিয়ার অডোপ অঞ্চলে ডিফিউস হয় এবং একটি স্পেস চার্জ অঞ্চল গঠন করে, শেষ পর্যন্ত একটি ক্যাপাসিটেন্স প্রভাব হিসাবে প্রকাশ পায়।

মৌলিক নীতি

যখন PN জাংশন ফরওয়ার্ড-বাইয়াস হয়, ক্যারিয়ার (ইলেকট্রন এবং হোল) P এবং N অঞ্চল থেকে পরস্পরের দিকে ডিফিউস হয়। ডিফিউশন প্রক্রিয়ায়, P অঞ্চলে নন-ইকোনোমি জেন (ইলেকট্রন) এবং N অঞ্চলে নন-ইকোনোমি জেন (হোল) একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ সঞ্চিত হয়। এই সঞ্চিত নন-ইকোনোমি মাইনরিটি কণাগুলি একটি নির্দিষ্ট চার্জ স্টোর গঠন করে, যা একটি ক্যাপাসিটরের মতো চার্জ সঞ্চয়ের ক্ষমতা রাখে। ডিফিউশন ক্যাপাসিটেন্সের আকার ফরওয়ার্ড বাইয়াস ভোল্টেজ, তাপমাত্রা এবং পরিচালক উপাদানের বৈশিষ্ট্যের উপর নির্ভর করে। ফরওয়ার্ড বাইয়াস ভোল্টেজ যত বড়, ডিফিউশন ক্যাপাসিটেন্সও তত বড় হয়।

ডিফিউশন ক্যাপাসিটেন্সের গঠন

একটি পরিচালক জাংশনে AC ভোল্টেজ প্রয়োগ করলে, মাইনরিটি কণার ঘনত্ব ভোল্টেজের সাথে পরিবর্তিত হয়। এই মাইনরিটি কণাগুলি পরিচালকে ইচ্ছামত চলাচল করে এবং পরিচালক জাংশনের কাছাকাছি সঞ্চিত হয়। এই সঞ্চয় একটি ক্যাপাসিটেন্স প্রভাবের সমতুল্য, যা ডিফিউশন ক্যাপাসিটেন্স।

ডিফিউশন ক্যাপাসিটেন্সের প্রকাশ সাধারণত নিম্নরূপ লেখা যায়:

• CD হল ডিফিউশন ক্যাপাসিটেন্স।

• Qn হল মাইনরিটি চার্জ।

• V হল প্রয়োগকৃত ভোল্টেজ।

ডায়োডে ডিফিউশন ক্যাপাসিটেন্স

ডায়োডে, ডিফিউশন ক্যাপাসিটর মূলত ফরওয়ার্ড-বাইয়াস অবস্থায় প্রকাশ পায়। যখন ডায়োড ফরওয়ার্ড-বাইয়াস হয়, মাইনরিটি কণাগুলি (যেমন, N-টাইপ পরিচালকে হোল) P-অঞ্চলে ইনজেক্ট হয়, যার ফলে মাইনরিটি ঘনত্বের পরিবর্তন ঘটে। জেনের ঘনত্বের পরিবর্তন একটি ক্যাপাসিটেন্স প্রভাব গঠন করে, যা ডিফিউশন ক্যাপাসিটেন্স।

ট্রানজিস্টরে ডিফিউশন ক্যাপাসিটেন্স

ট্রানজিস্টরে (যেমন BJT, MOSFETs ইত্যাদি), বেস এবং এমিটারের মধ্যে ডিফিউশন ক্যাপাসিটেন্সও বিদ্যমান। যখন ট্রানজিস্টর উচ্চ কম্পাঙ্ক বা উচ্চ গতিতে কাজ করে, ডিফিউশন ক্যাপাসিটেন্সের প্রভাব বেশি স্পষ্ট হয়, কারণ এটি ট্রানজিস্টরের গেইন এবং কম্পাঙ্ক প্রতিক্রিয়াকে প্রভাবিত করে।

ডিফিউশন ক্যাপাসিটেন্সের প্রভাব

পরিচালক যন্ত্রগুলিতে ডিফিউশন ক্যাপাসিটেন্সের প্রভাব মূলত নিম্নলিখিত দিকগুলিতে প্রতিফলিত হয়:

• উচ্চ কম্পাঙ্ক পারফরমেন্স: উচ্চ কম্পাঙ্ক অ্যাপ্লিকেশনে, ডিফিউশন ক্যাপাসিটরগুলি যন্ত্রের ব্যান্ডউইথকে সীমাবদ্ধ করে এবং এর উচ্চ কম্পাঙ্ক পারফরমেন্সকে প্রভাবিত করে।

• সুইচিং গতি: সুইচিং অ্যাপ্লিকেশনে, ডিফিউশন ক্যাপাসিটেন্স সুইচিং যন্ত্রের গতিকে প্রভাবিত করে এবং সুইচিং লস বৃদ্ধি করে।

• সিগনাল বিকৃতি: এম্প্লিফায়ারে, ডিফিউশন ক্যাপাসিটরগুলি অতিরিক্ত পর্যায় দেরি আনতে পারে, যার ফলে সিগনাল বিকৃতি ঘটে।

গণনা সূত্র

ডিফিউশন ক্যাপাসিটেন্সের গণনা সাধারণত পরিচালক পদার্থবিজ্ঞানের মডেলগুলির উপর ভিত্তি করে করা হয়। একটি ডায়োডের জন্য, ডিফিউশন ক্যাপাসিটেন্স নিম্নরূপ আনুমানিক করা যায়:

• Q হল ইলেকট্রনিক চার্জ।

• NA হল ডোপিং ঘনত্ব।

• μn হল ইলেকট্রন মোবিলিটি।

• ϵr হল আপেক্ষিক ডাইইলেকট্রিক ধ্রুবক।

• ϵ0 হল শূন্যের ডাইইলেকট্রিক ধ্রুবক।

• VT হল তাপীয় ভোল্টেজ, n = kT/q, k হল বোল্টজম্যান ধ্রুবক, T হল পরম তাপমাত্রা।

• Vbi হল বিল্ট-ইন পটেনশিয়াল।

প্রয়োগ

• উচ্চ কম্পাঙ্ক সার্কিট: রেডিও ফ্রিকোয়েন্সি (RF) এবং মাইক্রোওয়েভ সার্কিটে, ডিফিউশন ক্যাপাসিটেন্সের প্রভাব অগ্রাহ্য করা যায় না।

• উচ্চ-গতির ডিজিটাল সার্কিট: উচ্চ-গতির ডিজিটাল সার্কিটে, ডিফিউশন ক্যাপাসিটেন্স সিগনালের রাইজ টাইম এবং ফল টাইমকে প্রভাবিত করতে পারে।

• পাওয়ার ম্যানেজমেন্ট: পাওয়ার ম্যানেজমেন্ট সার্কিটে, ডিফিউশন ক্যাপাসিটেন্স সুইচিং পাওয়ার সাপ্লাইয়ের দক্ষতাকে প্রভাবিত করে।