মেটাল-সেমিকন্ডাক্টর এর প্রেম কাহিনী

ইলেকট্রনিক্স অনেক মজাদারভাবে উপস্থাপন করার একটি বিষয়। আজ আপনাদের এক যুগলের প্রেম কাহিনী শুনাব। বৃষ্টির দিনে গরম কফি এবং রোমান্টিক গল্প শুনতে সবার ভাল লাগে। তাই কফির মগ হাতে নিয়ে পড়লে দারুণ অনুভূতি পাবেন বলে আশা করি। তার আগে অন্য একটি টপিক আপনাদের স্মরণে আনতে চাই। আপনারা পি-টাইপ এবং এন-টাইপ সেমিকন্ডাক্টরের মাধ্যমে পি-এন জাংশন তৈরির প্রক্রিয়ার কথা সবাই জানেন। সেখানেও লুকিয়ে আছে রোমিও- জুলিয়েটের কাহিনী।

পি–এন জাংশনের প্রেমকাহিনী

অনেক দিন আগের কথা। এক জুটি ছিল যার কাহিনী টাইটানিকের জ্যাক-রোজ জুটিকেও হার মানাবে। কি সেই কাহিনী? কাহিনীটা হল ঐ জুটি পরস্পরকে খুব ভালবাসত। একে অপরের কাছে যেতে চাইত সর্বদা। এতে সমস্যা কোথায়? সমস্যা হল দুই পক্ষের পরিবার। মেয়েটি ছিল ধনী পরিবারের। আর ছেলেটি ছিল নিম্নবিত্ত। তাই মেয়েটির ফ্যামিলি এবং ছেলেটির ফ্যামিলি কেউই চাইত না তাদের মিলন হোক। ফলে সৃষ্টি হয় বিরহ।

কিন্তু এবার জুটিটি সিদ্ধান্ত নিল তারা এই বাধা ভেঙে পালিয়ে যাবে আর বিয়ে করে নিবে। অবশেষে তারা এই বাধা ভেঙে পালিয়ে গেল এবং বিয়ে করে নিল। খুব রোমান্টিক না গল্প টা?? এ গল্পটা বলেছি আপনাদের ডায়োড বুঝানোর জন্য।

ডায়োডেও একটা জুটি থাকে যার নাম হোল – ইলেকট্রন। ডায়োডের P type এর হোল সর্বদাই চায় N type এর ইলেকট্রনের সাথে মিলিত হতে। কিন্তু তাদের ক্ষেত্রেও বাধা প্রদান করে মাইনোরিটি ক্যারিয়ারগুলো। P টাইপ এর হোল যখন N type এর ইলেকট্রনের দিকে ছুটে যায় তখন P টাইপ এর কিছু সংখ্যক ইলেকট্রন আর N type এর কিছু সংখ্যক হোল তাদের মিলিত হতে বাধা দেয়। যার ফলে সৃষ্টি হয় বিরহ বা Barrier layer। তারপর যখন এতে 0.3/0.7 volt প্রদান করা হয় তখন barrier টা ভেঙে যাবে। তখন হোল – ইলেকট্রন এর মিলন হবে। আর এই ভোল্টেজকে threshold voltage or breakdown voltage or knee voltage বলে। এখানে,

• জুটির নাম — হোল ইলেকট্রন।
• তাদের পরিবার —- মাইনোরিটি ক্যারিয়ার ( P এর জন্য ইলেকট্রন & N এর জন্য হোল)।
• বিরহ —- barrier layer ।
• পালিয়ে বিয়ে করা —– threshold voltage / knee voltage (0.7/0.3 volt)।

মেটাল–সেমিকন্ডাক্টর যুগল

সেমিকন্ডাক্টর আর মেটাল যুগলের কাহিনী অনেকটা ঐ রকমই। তবে এক্ষেত্রে তফাৎ হচ্ছে মেটাল ভাইয়ার ফ্যামিলিতে বাধা দেয়ার কেউ নেই। মেটাল ভাইয়ার পছন্দই ফ্যামিলির পছন্দ।

অপরদিকে এন-টাইপ সেমিকন্ডাক্টর আপুর ফ্যামিলি রাজি নয়। তারা মেটাল ভাইয়ার (ইলেকট্রনের) সাথে সেমিকন্ডাক্টর আপুর হোলের মিলন ঘটতে বাধা প্রদান করে। এন-টাইপ আপুর ফ্যামিলি বলতে বুঝানো হয়েছে তার ম্যাজোরিটি ক্যারিয়ার ইলেকট্রনকে যারা সেমিকন্ডাক্টর আপুর হোলকে আকর্ষণ করে তাকে মেটাল ভাইয়ার ইলেকট্রনের দিকে ধাবিত হতে দেয়না।

তবে এক্ষেত্রে যেহেতু এক পক্ষের ফ্যামিলি রাজি আছে তাই তাদের মিলনে কিন্তু ওতটা বাধা নেই যেমনটি পি-টাইপ এবং এন-টাইপ সেমিকন্ডাক্টর যুগলের ছিল। অবশেষে এন-টাইপ আপুর হোল এবং মেটাল ভাইয়ের ইলেকট্রন মিলিত হতে পারে। আর সেমিকন্ডাক্টর এবং মেটাল লেয়ারের সংযোগে যে ডায়োড তৈরি হয় তাকে বলা হয় Schottky Diode (শটকি ডায়োড)।

মেটাল-সেমিকন্ডাক্টর জাংশন

ডায়োডটির এরুপ নামকরণের কারণ

Schottky Diode নামটি জার্মান পদার্থবিজ্ঞানী ওয়াল্টার এইচ শটকির নামের সাথে সামঞ্জস্যতা রেখেই নির্ধারণ করা হয়। এছাড়াও এটি শটকি বাধা ডায়োড বা হট ক্যারিয়ার ডায়োড নামে পরিচিত।

Schottky Diode এর কিছু বৈশিষ্ট্য

• এই ডায়োডের সুইচিং স্পীড বেশি।
• ডায়োডটির টার্ন অন ভোল্টেজ ০.২ ভোল্ট।
• শটকি ডায়োডের রিভার্স রিকোভারি টাইম খুবই অল্প।

রিভার্স রিকোভারি টাইম কাকে বলে?

কোন ডিভাইস টার্ন অফ অবস্থা থেকে টার্ন অন হতে যে সময় লাগে তাকে বলা হয় রিভার্স রিকোভারি টাইম। রিভার্স রিকোভারি টাইম যত কম হবে সুইচিং স্পীড তত বেশি হবে। রিভার্স রিকোভারি টাইম যত বেশি হবে সুইচিং স্পীড তত কম হবে। এখানে সুইচিং স্পীড বলতে অফ থেকে অন হওয়ার দ্রুততাকে বুঝাচ্ছে।

রেক্টিফায়িং ডায়োড এবং শটকি ডায়োডের পার্থক্য

• রেক্টিফায়িং ডায়োডের টার্ন অন ভোল্টেজ ০.৩ ভোল্ট (জার্মেনিয়াম) এবং ০.৭ ভোল্ট (সিলিকন)। পক্ষান্তরে শটকি ডায়োডের টার্ন অন ভোল্টেজ ০.২/০.১ ভোল্ট
• টার্ন অন ভোল্টেজ কম হওয়ায় শটকি ডায়োডের সুইচিং স্পীড রেক্টিফায়িং ডায়োডের তুলনায় অনেক বেশি।
• রেক্টিফায়িং ডায়োডের রিভার্স রিকোভারি টাইম বেশি, শটকি ডায়োডের রিভার্স রিকোভারি টাইম খুব ই কম।

লেখকঃ মোঃ আব্দুল্লা-আল-মামুন রুপম

ইন্সট্রাকটর, ইলেকট্রিক্যাল

ড্যাফোডিল পলিটেকনিক ইন্সটিটিউট