PN জাংশন ডাযোড কি?

পিএন জাংশন ডায়োড কি?

পিএন জাংশন ডায়োড

পিএন জাংশন ডায়োড ইলেকট্রনিক্সের একটি মৌলিক উপাদান। এই ধরনের ডায়োডে, একটি অর্ধপরিবাহীর একদিকে গ্রহণকারী অযৌগ (পি-টাইপ) এবং অন্য দিকে দাতা অযৌগ (এন-টাইপ) দ্বারা প্রভাবিত হয়। এই ডায়োডকে ‘স্টেপ গ্রেড’ বা ‘লিনিয়ারলি গ্রেড’ জাংশন হিসাবে শ্রেণীবদ্ধ করা যেতে পারে।

স্টেপ গ্রেড পিএন জাংশন ডায়োডে, উভয় দিকে জাংশন পর্যন্ত ডোপান্ট ঘনত্ব সমান। লিনিয়ারলি গ্রেড জাংশনে, জাংশন থেকে দূরত্বের সাথে ডোপান্ট ঘনত্ব প্রায় লিনিয়ারভাবে পরিবর্তিত হয়। কোনও ভোল্টেজ প্রয়োগ না করলে, মুক্ত ইলেকট্রন পি-দিকে এবং হোল এন-দিকে চলে যায়, যেখানে তারা সংযুক্ত হয়।

জাংশনের কাছাকাছি পি-দিকের গ্রহণকারী পরমাণুগুলি ঋণাত্মক আয়ন হয়, এবং এন-দিকের কাছাকাছি দাতা পরমাণুগুলি ধনাত্মক আয়ন হয়। এই একটি তড়িৎক্ষেত্র তৈরি হয় যা ইলেকট্রন এবং হোলের আরও ডিফিউশনকে বাধা দেয়। এই অঞ্চল, যেখানে আয়নগুলি আবৃত নয়, তাকে দুর্বল অঞ্চল বলা হয়।

আমরা যদি পিএন জাংশন ডায়োডে ফরওয়ার্ড বাইয়াস ভোল্টেজ প্রয়োগ করি, তাহলে ব্যাটারির ধনাত্মক দিকটি পি-দিকে সংযুক্ত হলে, দুর্বল অঞ্চলের প্রস্থ কমে যায় এবং ক্যারিয়ার (হোল এবং মুক্ত ইলেকট্রন) জাংশন পেরিয়ে প্রবাহিত হয়। আমরা যদি ডায়োডে রিভার্স বাইয়াস ভোল্টেজ প্রয়োগ করি, তাহলে দুর্বল অঞ্চলের প্রস্থ বৃদ্ধি পায় এবং জাংশন পেরিয়ে কোনও চার্জ প্রবাহিত হতে পারে না।

পিএন জাংশন ডায়োডের বৈশিষ্ট্য

আমরা একটি পিএন জাংশন বিবেচনা করি, যার দাতা ঘনত্ব ND এবং গ্রহণকারী ঘনত্ব NA। আমরা এছাড়াও ধরে নেই যে, সমস্ত দাতা পরমাণু মুক্ত ইলেকট্রন দান করেছে এবং ধনাত্মক দাতা আয়ন হয়েছে, এবং সমস্ত গ্রহণকারী পরমাণু ইলেকট্রন গ্রহণ করে হোল তৈরি করেছে এবং ঋণাত্মক গ্রহণকারী আয়ন হয়েছে। তাই আমরা বলতে পারি যে, মুক্ত ইলেকট্রনের (n) ঘনত্ব এবং দাতা আয়ন ND একই এবং সমানভাবে, হোল (p) এবং গ্রহণকারী আয়ন (NA) এর ঘনত্ব একই। এখানে, আমরা অনাকাঙ্ক্ষিত অযৌগ এবং দোষ থেকে তৈরি হোল এবং মুক্ত ইলেকট্রনগুলি অবহেলা করেছি।

পিএন জাংশন পার দিয়ে, n-টাইপ দিকে দাতা পরমাণুগুলি দ্বারা দান করা মুক্ত ইলেকট্রন পি-টাইপ দিকে ডিফিউজ হয় এবং হোলগুলির সাথে সংযুক্ত হয়। সমানভাবে, p-টাইপ দিকে গ্রহণকারী পরমাণুগুলি দ্বারা তৈরি হোলগুলি n-টাইপ দিকে ডিফিউজ হয় এবং মুক্ত ইলেকট্রনগুলির সাথে সংযুক্ত হয়। এই পুনর্সংযোজন প্রক্রিয়ার পর, জাংশন পার দিয়ে চার্জ ক্যারিয়ার (মুক্ত ইলেকট্রন এবং হোল) এর অভাব হয়। জাংশন পার দিয়ে মুক্ত চার্জ ক্যারিয়ার বিনা অঞ্চলটি দুর্বল অঞ্চল নামে পরিচিত।

মুক্ত চার্জ ক্যারিয়ার (মুক্ত ইলেকট্রন এবং হোল) অনুপস্থিত হওয়ায়, জাংশন পার দিয়ে n-টাইপ দিকের দাতা আয়ন এবং p-টাইপ দিকের গ্রহণকারী আয়ন আবৃত হয় না। এই ধনাত্মক আবৃত দাতা আয়ন n-টাইপ দিকে জাংশনের পাশে এবং ঋণাত্মক আবৃত গ্রহণকারী আয়ন p-টাইপ দিকে জাংশনের পাশে জাংশন পার দিয়ে একটি স্পেস চার্জ তৈরি করে। এই স্পেস চার্জ দ্বারা জাংশন পার দিয়ে তৈরি হওয়া পটেনশিয়ালকে ডিফিউশন ভোল্টেজ বলা হয়। পিএন জাংশন ডায়োডের ডিফিউশন ভোল্টেজ প্রকাশ করা যেতে পারে একটি সমীকরণ দ্বারা। ডিফিউশন পটেনশিয়াল মুক্ত ইলেকট্রন এবং হোলের জন্য একটি পটেনশিয়াল বাধা তৈরি করে, যা চার্জ ক্যারিয়ারদের জাংশন পার দিয়ে প্রবাহিত হওয়ার পথ বন্ধ করে।

 এই অঞ্চলটি মুক্ত চার্জ ক্যারিয়ারের অভাবের কারণে উচ্চ রোধী। দুর্বল অঞ্চলের প্রস্থ প্রয়োগ করা বাইয়াস ভোল্টেজের উপর নির্ভর করে। দুর্বল অঞ্চলের প্রস্থ এবং বাইয়াস ভোল্টেজের মধ্যে সম্পর্ক একটি সমীকরণ দ্বারা প্রকাশ করা যেতে পারে, যাকে পোয়াসন সমীকরণ বলা হয়। এখানে, ε হল অর্ধপরিবাহীর স্থিতিশীলতা এবং V হল বাইয়াসিং ভোল্টেজ। তাই, একটি ফরওয়ার্ড বাইয়াস ভোল্টেজ প্রয়োগের ফলে দুর্বল অঞ্চলের প্রস্থ, অর্থাৎ পিএন জাংশন বাধার প্রস্থ কমে যায় এবং শেষ পর্যন্ত বিলুপ্ত হয়।

অতএব, ফরওয়ার্ড বাইয়াস শর্তে জাংশন পার দিয়ে কোনও পটেনশিয়াল বাধা না থাকায় মুক্ত ইলেকট্রন পি-টাইপ অঞ্চলে প্রবেশ করে এবং হোল এন-টাইপ অঞ্চলে প্রবেশ করে, যেখানে তারা পুনর্সংযোজিত হয় এবং প্রতিটি পুনর্সংযোজনে একটি ফোটন মুক্ত করে। ফলস্বরূপ, ডায়োড দিয়ে একটি ফরওয়ার্ড প্রবাহ প্রবাহিত হবে। পিএন জাংশন দিয়ে প্রবাহ প্রকাশ করা হয় একটি সমীকরণ দ্বারা। এখানে, ভোল্টেজ V পিএন জাংশন পার দিয়ে প্রয়োগ করা হয় এবং মোট প্রবাহ I, পিএন জাংশন দিয়ে প্রবাহিত হয়।

I s হল রিভার্স স্যাচুরেশন প্রবাহ, e = ইলেকট্রনের চার্জ, k হল বল্টজম্যান ধ্রুবক এবং T হল কেলভিন স্কেলে তাপমাত্রা।

নিম্নলিখিত চিত্র একটি পিএন জাংশন ডায়োডের প্রবাহ-ভোল্টেজ বৈশিষ্ট্য দেখায়। যখন, V ধনাত্মক হয়, তখন জাংশন ফরওয়ার্ড বাইয়াস হয়, এবং যখন V ঋণাত্মক, তখন জাংশন রিভার্স বাইয়াস হয়। যখন V ঋণাত্মক এবং VTH এর চেয়ে কম, তখন প্রবাহ সর্বনিম্ন। কিন্তু যখন V এর মান VTH এর চেয়ে বেশি, তখন প্রবাহ হঠাৎ খুব বেশি হয়। ভোল্টেজ VTH কে থ্রেশহোল্ড বা কাট-ইন ভোল্টেজ বলা হয়। সিলিকন ডায়োডের জন্য VTH = 0.6 V। P বিন্দুতে রিভার্স ভোল্টেজের জন্য রিভার্স প্রবাহে হঠাৎ বৃদ্ধি হয়। এই বৈশিষ্ট্যের অংশটিকে ব্রেকডাউন অঞ্চল বলা হয়।

স্টেপ গ্রেড জাংশন

স্টেপ গ্রেড জাংশনে, ডোপান্ট ঘনত্ব জাংশন পর্যন্ত উভয় দিকে সমান।

দুর্বল অঞ্চল

দুর্বল অঞ্চল জাংশনে তৈরি হয়, যেখানে মুক্ত ইলেকট্রন এবং হোল পুনর্সংযোজিত হয়, যা কোনও মুক্ত চার্জ ক্যারিয়ার ছাড়া একটি অঞ্চল তৈরি করে।

ফরওয়ার্ড বাইয়াস

ফরওয়ার্ড বাইয়াস প্রয়োগ করলে দুর্বল অঞ্চলের প্রস্থ কমে, যার ফলে প্রবাহ প্রবাহিত হয়।

রিভার্স বাইয়াস

রিভার্স বাইয়াস প্রয়োগ করলে দুর্বল অঞ্চলের প্রস্থ বৃদ্ধি পায়, যার ফলে প্রবাহ বন্ধ হয়, যতক্ষণ না ব্রেকডাউন ভোল্টেজ পৌঁছায়।