জেনার ডায়োড কি? এর বৈশিষ্ট্য, শর্ত, পার্থক্য ও ভোল্টেজ রেগুলেটর, ক্লিপার ইত্যাদি [ইলেকট্রনিক-১ – ৩য় অধ্যায়]

জেনার ডায়োড ২য় ও ৩য় অধ্যায় হতে ২০২৩ সালের অনার্স ৩য় বর্ষ পদার্থবিজ্ঞান বিভাগ,

 সাজেশন-

• # জেনার ডায়োড কি? এর বৈশিষ্ট্য লিখ।
• # জেনার ডায়োড কিভাবে ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রণ/রেগুলেটর করে ব্যাখ্যা কর।
• # ভোল্টেজ ক্লিপার হিসেবে ডায়োডের ব্যবহার লিখ।
• # একটি ধারক চাকনির কার্যসম্পাদন ব্যাখ্যা কর।
• # একটি হাফ ওয়েব ব্রিজ রেক্টিফায়ার এর গঠন ও কার্যপ্রণালী।
• # একটি ফুল ওয়েব ব্রিজ রেক্টিফায়ার এর গঠন ও কার্যপ্রণালী।
• # হাফ ওয়েব ব্রিজ রেক্টিফায়ার এর দক্ষতা নির্ণয়।
• # ফুল ওয়েব ব্রিজ রেক্টিফায়ার এর দক্ষতা নির্ণয়।
• 3db গেইন ব্যাখ্যা কর।
• ডায়োড কিভাবে নিঃশেষিত অঞ্চল সৃষ্টি করে?
• ডায়োড সমীকরণ প্রতিষ্ঠা কর।

Extra-

• # একটি Pi চাকনির কার্যসম্পাদন ব্যাখ্যা কর।
• একটি রেকটিফায়ার এর রিপল কিভাবে ক্যাপাসিটর এর সাহায্যে হ্রাস করা যায়?
• # Maths

# জেনার ডায়োড কি?

জেনার ডায়োড হচ্ছে সিলিকন বা জার্মেনিয়ামের তৈরি এমন একটা ইলেকট্রনিক ডিভাইসের উপাদান, যা অধিক মাত্রায় ডোপিংকৃত, তীক্ষ্ণ ব্রেক ডাউন ভোল্টেজ বিশিষ্ট (দুই প্রান্ত বিশিষ্ট পি-এন জাংশন) ডায়োড।

ইলেকট্রনিক্স সার্কিটে যে ডিভাইসের ইনপুটে কারেন্ট প্রবাহ করলে, আউটপুটে ডিসি ভোল্টেজের কোন তারতম্য না হয়ে সেই ডিভাইসের আউটপুট অনুয়ায়ী হুবহু একই/স্টেবিলাইজ/রেগুলেটেড ভোল্টেজ পাওয়া যায় তাকে জেনার ডায়োড বলা হয়।

জেনার ডা‌য়োড কি এবং কিভা‌বে কাজ ক‌রে–

# জেনার ডায়োড এর বৈশিষ্ট্য লিখ।

1. ইলেকট্রনিক্স সার্কিটে জেনার ডায়োড হলো এক ধরনের স্থির ও অপরিবর্তনীয় ডিসি ভোল্টেজ সাপ্লাইয়ার। অর্থাৎ সার্কিটের ইনপুট ভোল্টেজের সামান্য তারতম্য থাকলেও আউটপুটে সবসময় অপরিবর্তনীয়/একই ভোল্টেজ পাওয়া যায়। এই স্থির বা অপরিবর্তনীয় ডিসি ভোল্টেজ কে ইংরেজিতে স্টেবিলাইজ ডিসি বা রেগুলেটর ভোল্টেজ বলা হয়।
2. এটি একটি বিশেষ প্রকারের ডায়োড, যা সাধারণ ডায়োডের মতো কারেন্ট/তড়িৎ প্রবাহকে শুধুমাত্র সম্মুখ দিকে প্রবাহিত করে না, এটা বিপরীত দিকেও প্রবাহিত করে। অর্থাৎ এই ডায়োড ফরোয়ার্ড বায়াস এবং রিভার্স বায়াস দুটো কন্ডিশনে কাজ করে। তবে, ইলেকট্রনিক্সে জেনার ডায়োড শুধুমাত্র রিভার্স বায়াসে কাজ করানেরা জন্য ব্যবাহার করা হয়।
3. এদের(জিনার ডায়োডের) তীক্ষ্ণ ব্রেকডাউন ভোল্টেজ বা একটি নির্দিষ্ট ব্রেক ডাউন ভোল্টেজ থাকে,
   এটিকে সার্কিটে রিভার্স বায়াসে সংযোগ করা হয়,
   ইহা ব্রেক-ডাউন ভোল্টেজ অঞ্চলে থাকে বলে এটি সহজে নষ্ট হয় না।। যখন নির্দিষ্ট ভোল্টেজ অতিক্রম করে, তখন ডায়োডের ব্রেক ডাউন ঘটে অতিরিক্ত ভোল্টেজ শর্ট সার্কিটের মাধ্যমে গ্রাউন্ড হয়ে যায়। এটি প্রটেকটিভ ডিভাইস হিসেবে ওভার ভোল্টেজ প্রটেকশনে ব্যাবহার করা হয়।
4. প্রতিটি জিনার ডায়োড কে তৈরির সময় একটি নিদিষ্ট ব্রেক ডাউন ভোল্টেজ এ তৈরি করা হয়(3v,5.1v,6v,6.8v,12.8v)। এর ফলে এর আড়াআড়ি ভোল্টেজ ব্রেক ডাউন ভোল্টেজ অপেক্ষা বেশি হলে, এ ব্রেক ওভার ভোল্টেজ কে জিনার ডায়োড তার ভিতর দিয়ে বাইপাস করে দেয় । এ নীতির উপর ভিত্তি করে একে ওভার ভোল্টেজ প্রোটেক্টর, ভোল্টেজ রেগুলেটর, ওভার চার্জিং প্রোটেক্টর ইত্যাদিতে ব্যবহার করা হয়।
   এটিকে সার্কিটে সম্মুখ বায়াসে/ঝোঁকে সংযোগ করা হলে তখন সাধারণ ডায়োডের মত কাজ করে।
   শুধু উপযুক্তভাবে ভেজাল যুক্ত করা ছাড়া একটি জেনার ডায়োড একটি সাধারণ ডায়োডের অনুরূপ।
5. 

• (এতে বেশি পরিমাণ ভোল্টেজ দিলে এর গঠন ভেঙ্গে যায় ও তখন উল্টো দিকে কারেন্ট প্রবাহিত হয়ে থাকে। এটাকে বলা হয় রিভার্স ব্রেকডাউন আর যে পরিমাণ ভোল্টেজে ভেঙ্গে যায় তাকে বলা হয় ব্রেক ডাউন ভোল্টেজ।) সাধারণ ডায়োডের ক্ষেত্রে এটা অনেক বেশি হয়ে থাকে প্রায় কিলোভোল্টের কাছাকাছি। তবে এই ভোল্টেজ দেয়ার পর আর ২ প্রান্তের ভোল্টেজ বাড়ে না কিন্তু কারেন্টের পরিমাণ বাড়ে। এটার উপর ভিত্তি করে জেনার ডায়োড তৈরি করা হয়ে থাকে। জেনার ডায়োড উল্টো দিকে কারেন্ট প্রবাহ করে এবং ভোল্টেজ নির্দিষ্ট রাখে। (ভোল্টেজ হচে্ছ এক ধরনের চাপ, যেটি র্বতনীতে কারেন্ট প্রবাহিত হতে বাধ্য করে)
• যদি বিভবটা ব্রেকডাউন ভোল্টেজের মাত্রা ছাড়িয়ে যায়; এই ভোল্টেজকে জেনার ভোল্টেজ বলা হয়ে থাকে। একটা নির্দিষ্ট ভোল্টেজে ফরোয়ার্ড বায়াস থাকা অবস্থায় ডায়োড দিয়ে হঠাৎ বিদ্যুৎ প্রবাহের মান বেড়ে যায়। ভোল্টেজের এই মানকে threshold বা ফরোয়ার্ড ভোল্টেজ বলে। আবার রিভার্স বায়াস অবস্থায় ভোল্টেজের যে মানের জন্য ডায়োড দিয়ে বিপরীত দিকে বিদ্যুৎ প্রবাহের পরিমান হঠাৎ বেড়ে যায় সে ভোল্টেজকে ব্রেকডাউন ভোল্টেজ বলে। ফরোয়ার্ড ভোল্টেজের আগ পর্যন্ত ডায়োড দিয়ে খুব কম পরিমান কারেন্ট প্রবাহিত হয় এবং এই অবস্থায় জেনার ডায়োড বন্ধ থাকে। ফরোয়ার্ড ভোল্টেজে পৌঁছানোর পর জেনার ডায়োড অন হয়। একইভাবে রিভার্স বায়াস অবস্থায় জেনার ডায়োডে যখন ব্রেকডাউন ভোল্টেজ দেয়া হয় তখন ডায়োড দিয়ে কারেন্ট পেছনের দিকে প্রবাহিত হতে পারে। অর্থাৎ জেনার ডায়োড দিয়ে একইসাথে ফরোয়ার্ড ভোল্টেজ থাকা অবস্থায় কারেন্ট সামনের দিকে আগায় এবং ব্রেকডাউন ভোল্টেজ থাকা অবস্থায় কারেন্ট পেছনের দিকে আগায়। এই ব্রেকডাউন ভোল্টেজের আরেকটা নাম হচ্ছে জেনার ভোল্টেজ।

জেনার ডায়োডের ফরোয়ার্ড ভোল্টেজের মান ০.৩ ভোল্ট থেকে ০.৭ ভোল্ট পর্যন্ত। কারেন্টকে একটা নির্দিষ্ট দিকে চলাচল করানোর জন্য জেনার ডায়োড ব্যবহার করা হয়।

চিত্রসহ পি-এন জাংশন ডায়োডের ভি/ আই বৈশিষ্ট্য রেখা অঙ্কন করে বর্ণনা কর।:

জেনার ডায়োডের রিভার্স ভোল্টেজ কাজ করার জন্য দুটি শর্ত রয়েছে:

1. জেনার ডায়োডে প্রয়োগ করা বিপরীত ভোল্টেজ জেনার ডায়োডের ভোল্টেজের চেয়ে বেশি হওয়া উচিত।

২. জেনার টিউব দিয়ে বর্তমান পাসিংয়ের অবশ্যই তার কার্যকরী অবস্থায় পৌঁছাতে হবে (এটি হ’ল বিপরীত প্রবাহটি অবশ্যই যথেষ্ট বড় হওয়া উচিত, সাধারণত কমপক্ষে কয়েক এমএ)।

What is Zener diode | How Zener diode works [in Bangla] – Part 01

Diode Equivalent circuit Bangla Tutorial (in Bangla) [Part 02]

Zener diode math problems (3 types) [in Bangla] – Part 02

full playlist – link

সাধারণ ডায়োড ও জেনার ডায়োড এর পার্থক্য :

১। নরমাল ডায়োডকে AC থেকে DC কারেন্টে কনভার্ট করতে ব্যবহার করা হয়। অপরদিকে, জেনার ডায়োডকে বিভিন্ন ইলেকট্রনিক ডিভাইসের রেগুলেটর হিসেবে ব্যবহার করা হয়। তবে জেনার ডায়োডকে  AC থেকে DC কারেন্টে কনভার্ট করায় ব্যবহার করা যায় তবে তখন কিছু শর্ত মেইনটেন করতে হয়।

সাধারণ ডায়োডে যত ভোল্টেজের এসি ইনপুট করা আউটপুটে ঠিক ততো ভোল্টেজ ডিসি পাওয়া যায় অর্থাৎ সাধারণ ডায়োড শুধু এসি কারেন্টকে ডিসি করার কাজ করে। অপর দিকে, জেনার ডায়োডের ইনপুটে এসি ভোল্টেজ প্রদান করলে আউটপুটে তার রেগুলেট অনুযায়ী নির্দিষ্ট একটা স্টাবিলাইজ ভোল্টেজ প্রদান করে। [আমরা জানি যে সাধারণ Diode বিপরীত দিকে কারেন্ট প্রবাহে বাধা প্রদান করে থাকে। তবে জেনার ডায়োডের এই সহ্য ক্ষমতা আছে।]

২। ইলেকট্রনিক্সে জেনার ডায়োড শুধুমাত্র রিভার্স বায়াসে কাজ করানেরা জন্য ব্যবাহার করা হয়। আর এটায় রেকটিফায়ার ডায়োডের সাথে জেনার ডায়োডের মধ্যে প্রধান পার্থক্য। সাধারণ ডায়োড সব সময় ফরওয়ার্ড বায়াসে কাজ করে কিন্তু জোনার ডায়োড রিভার্স বায়াসে কাজ করে। ফরওয়ার্ড অর্থ সামনে যাওয়াকে বোঝায় আর রিভার্স অর্থ পেছনে যাওয়াকে বোঝায়।

# জেনার ডায়োড কিভাবে ভোল্টেজ রেগুলেটর হিসাবে কাজ করে? চিত্র সহ ব্যাখা কর।

জিনার ডায়োড ভোল্টেজ রেগুলেটর হিসেবে কাজ করতে হলে আপনি একটি জিনার ডায়োড বা জিনার ডায়োড (Zener diode) ব্যবহার করতে হবে। জিনার ডায়োড একটি বাইসাইকলের মতো কাজ করে, এটি একদিকে বিশেষ একটি সীমার হিসেবে কাজ করে যা অনুমোদিত ভোল্টেজ এর উপর পাঠাতে। আমরা এখানে একটি ব্যাখ্যা দিচ্ছি এবং চিত্র দিয়ে উপস্থাপন করব।

1. জিনার ডায়োড স্থায়ী ভোল্টেজ (Vz): জিনার ডায়োড একটি নির্দিষ্ট ভোল্টেজ স্তরে (যা স্থায়ী ভোল্টেজ বা Zener voltage হিসেবে পরিচিত) অবরোধ করতে পারে। এই স্থায়ী ভোল্টেজ উপর পৌঁছলে, জিনার ডায়োড অনুমোদিত ভোল্টেজ উপর রাখতে তার পুর্বাভাস ভোল্টেজ অবরোধ হয়।
2. জিনার ডায়োড পোলারাইজেশন: জিনার ডায়োড পোজেটিভ এবং নেগেটিভ পোল থেকে বিভিন্ন হতে পারে, তবে সাধারিতভাবে এটি নেগেটিভ পোলে অবস্থিত থাকে।
3. জিনার ডায়োড কাজ করার পদ্ধতি: যদি জিনার ডায়োডের অনুমোদিত ভোল্টেজ (Vz) এর চেয়ে বেশি ভোল্টেজ প্রযোজ্য হয়, তবে ডায়োড অবরোধবাদী হয় এবং পোজেটিভ এবং নেগেটিভ পোলের মধ্যে একটি প্রসারিত ক্ষেত্র তৈরি হয়। এই ক্ষেত্রে, জিনার ডায়োড একটি স্থায়ী ভোল্টেজ প্রদান করতে শুরু করে এবং এটির ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রণ থাকে।
4. জিনার ডায়োডের ভোল্টেজ রেগুলেটর হিসেবে কাজ করতে যদি কোনো পরিবর্তন হয়: যদি ইনপুট ভোল্টেজ বাড়াতে থাকে, তবে জিনার ডায়োড ইনপুট ভোল্টেজটি অনুমোদিত স্তরে রাখতে ব্যবহৃত হয়। এটি বৃদ্ধি হয় এবং আউটপুট ভোল্টেজটি স্থায়ী থাকে, এবং এটি লোড সার্কিটের সাথে একটি

 

# ভোল্টেজ ক্লিপার হিসেবে ডায়োডের ব্যবহার লিখ।

or

# ভোল্টেজ ক্লিপার হিসেবে ডায়োডের ব্যবহার লিখ।

or

or

# একটি ধারক চাকনির কার্যসম্পাদন ব্যাখ্যা কর।

or

√ # একটি Pi চাকনির কার্যসম্পাদন ব্যাখ্যা কর।

 

রেক্টিফায়ার এবং ডায়োড-এর কাজ কী? দুটো কি একই নাকি ভিন্ন? ভিন্ন হলে কোন জায়গাতে ভিন্নতা?

রেক্টিফায়ার হলো ডায়োড বা ট্রানজিস্টরের সমন্বয়ে গঠিত একটি সার্কিট, যা এসি কে ডিসি তে পরিণত করে। 

 

একটি সংশোধনকারী একটি বৈদ্যুতিক যন্ত্র যা অল্টারনেটিং কারেন্ট (AC) কে সরাসরি কারেন্ট (DC) এ রূপান্তর করে। একটি সংশোধনকারীর প্রধান কাজ হল একটি পাওয়ার সাপ্লাই থেকে এসি পাওয়ারকে ডিসি পাওয়ারে রূপান্তর করা যা ইলেকট্রনিক ডিভাইস দ্বারা ব্যবহার করা যেতে পারে।

একটি ডায়োড হল একটি দ্বি-টার্মিনাল সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইস যা কারেন্টকে এক দিকে প্রবাহিত করতে দেয় এবং কারেন্টকে বিপরীত দিকে ব্লক করে। একটি রেকটিফায়ার সার্কিটে, এসি পাওয়ারকে ডিসি পাওয়ারে রূপান্তর করতে ডায়োড ব্যবহার করা হয়। ডায়োডগুলি একমুখী ভালভ হিসাবে কাজ করে যা কারেন্টকে শুধুমাত্র এক দিকে প্রবাহিত করতে দেয়। যখন এসি ভোল্টেজ একটি রেকটিফায়ার সার্কিটে প্রয়োগ করা হয়, তখন ডায়োডগুলি এসি তরঙ্গরূপের ধনাত্মক অর্ধ-চক্রের সময় কারেন্ট সঞ্চালন করে, কার্যকরভাবে এসি ভোল্টেজকে ডিসি ভোল্টেজে পরিণত করে।

সুতরাং, রেকটিফায়ার এবং ডায়োড এক নয়, তবে ডায়োডগুলি রেকটিফায়ার সার্কিটের একটি অপরিহার্য উপাদান। এসি ইনপুট ভোল্টেজ ডিসি ভোল্টেজে রূপান্তরিত হয়েছে তা নিশ্চিত করতে রেকটিফায়ার সার্কিটে ডায়োড ব্যবহার করা হয়। রেকটিফায়ার সার্কিট এসি ভোল্টেজকে ডিসি ভোল্টেজে রূপান্তর করতে একটি নির্দিষ্ট কনফিগারেশনে সংযুক্ত একাধিক ডায়োডের সমন্বয়ে গঠিত। সংক্ষেপে, রেকটিফায়ার এসি পাওয়ারকে ডিসি পাওয়ারে রূপান্তর করে এবং এসি ভোল্টেজকে ডিসি ভোল্টেজে সংশোধন করতে রেকটিফায়ার সার্কিটে ডায়োড ব্যবহার করা হয়।

বই লিংক – https://www.ebookbou.edu.bd/Books/Text/OS/HSC/hsc_2831/Unit-14.pdf

“রেক্টিফায়ার / ডিসি পাওয়ার সাপ্লাই” (হাফ ওয়েব ও ফুল ওয়েব রেকটিফায়ার এর গঠন এবং কার্যপ্রণালী আলোচনা কর।

Recification, ac current, dc current

# Half wave

# full wave

 

একটি হাফ ওয়েব ব্রিজ রেক্টিফায়ার এর গঠন ও কার্যপ্রণালী।

 

ডায়োডের ফরোয়ার্ড ও রিভার্স বায়াসিং–

Maths

#1

#2

#3

 

Extra- 4#