গান ডায়োড হল সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইস যা একটি সহজ এবং কম খরচে কম-পাওয়ার মাইক্রোওয়েভ সিগন্যাল তৈরি করতে ব্যবহৃত হয়। এগুলি এখন 60 বছরেরও বেশি সময় ধরে ব্যবহার করা হচ্ছে। গান ডায়োড কয়েক গিগাহার্টজ থেকে 100 গিগাহার্টজ পর্যন্ত ফ্রিকোয়েন্সির সাথে কাজ করতে পারে। এটি প্রথম 1960 এর দশকের গোড়ার দিকে আইবিএমের জে বি গুন আবিষ্কার করেছিলেন।
আজ, গুন ডায়োডগুলি মাইক্রোওয়েভ ডেটা লাইন, কম-পাওয়ার এফএম এবং সিডব্লিউ রাডার, অনুপ্রবেশকারী বার্গলার অ্যালার্ম ইত্যাদি সহ বিস্তৃত অ্যাপ্লিকেশানে বাণিজ্যিকভাবে ব্যবহার করা হচ্ছে৷ স্থিতিশীল তাপমাত্রা এবং ভোল্টেজের পরামিতিগুলির অধীনে, এই ডায়োডগুলি ব্যবহার করে সার্কিটগুলি 15 মেগাওয়াট উত্পাদন করতে পারে৷ 1 ওয়াট শক্তি এবং কম শব্দ এবং চমৎকার ফ্রিকোয়েন্সি স্থায়িত্ব আছে। বন্দুক ডায়োডগুলি বিশেষ করে 10 GHz-এ অপারেটিং অপেশাদার রেডিওগুলিতে ব্যবহারের জন্য উত্সাহীদের দ্বারা ভাল পছন্দ হয়৷
নির্মাণ
একটি গুন ডায়োড এন-টাইপ সিলিকনের একক অংশ থেকে তৈরি করা হয়। এটিকে তিনটি প্রাথমিক বিভাগে বিভক্ত করা হয়েছে, যেমনটি চিত্র 1-এ দেখা গেছে।
ডিভাইসের উপরের এবং নীচের অঞ্চলগুলিতে N+ উপাদান রয়েছে যা ব্যাপকভাবে ডোপ করা হয়েছে, যার ফলে বাহ্যিক পরামিতিগুলির সাথে ইন্টারফেস করার জন্য শক্তিশালী পরিবাহিতা রয়েছে।
একটি তারের সংযোগ কন্ডাক্টিং বেসের সাথে সংযুক্ত থাকে যার উপর ডিভাইসটি ইনস্টল করা হয়। ডিভাইসের বেস অতিরিক্ত তাপ শোষণ করার জন্য তাপ সিঙ্ক হিসাবেও কাজ করে।
উপরের পৃষ্ঠে একটি সোনার লিঙ্ক স্থাপন করা হয় যা ডায়োডের বিপরীত টার্মিনালের সাথে সংযোগ করে। ব্যতিক্রমী পরিবাহিতা এবং আপেক্ষিক স্থিতিশীলতা নিশ্চিত করতে সোনা অপরিহার্য হয়ে ওঠে।
ডিভাইসটির সক্রিয় অঞ্চলটি মাঝখানে অবস্থিত, যা কম ব্যাপকভাবে ডোপড এবং কম পরিবাহিতা রয়েছে। এটি সাধারণত প্রতি ঘন সেন্টিমিটারে প্রায় 0.5 ওহম, যা নির্দেশ করে যে ডিভাইস জুড়ে প্রয়োগ করা প্রায় সমস্ত ভোল্টেজ ডায়োডের এই স্তরের মধ্য দিয়ে যায়।
ডায়োডের সক্রিয় স্তরের গড় বেধ দশ মাইক্রন (0.001 সেমি)। এটির বেধ স্পষ্টতই একটি ডায়োড থেকে অন্য ডায়োডের মধ্যে আলাদা হবে কারণ এটি প্রাথমিকভাবে ডায়োডের সামগ্রিক কাজকে প্রভাবিত করে। এটি বোঝায় যে এই ডিভাইসের অপারেটিং ফ্রিকোয়েন্সি এটির ডেটাশিটের একটি গুরুত্বপূর্ণ উপাদান।
গান ডায়োডের একটি অনন্য নকশা রয়েছে কারণ এটি সম্পূর্ণরূপে এন-টাইপ উপাদান দিয়ে তৈরি এবং এতে পি-এন সংযোগ নেই। সংক্ষেপে, এটি একটি প্রচলিত ধরনের ডায়োড নয়, বরং সম্পূর্ণ ভিন্ন নীতিতে কাজ করে।
কিভাবে একটি বন্দুক ডায়োড কাজ করে
যদিও একটি Gunn ডায়োডের কাজ জটিল মনে হতে পারে, তবে এটি একটি মৌলিক স্তরে বোঝা সম্ভব হতে পারে।
ডিভাইসের সক্রিয় কেন্দ্র অঞ্চলটি একটি প্রয়োগকৃত ভোল্টেজ দ্বারা সৃষ্ট সম্ভাবনার বেশিরভাগের অধীন। এই অঞ্চলটি অত্যন্ত পাতলা, এবং এমনকি সামান্য ভোল্টেজ স্থানান্তরও একটি নির্দিষ্ট দূরত্বে একটি উল্লেখযোগ্য সম্ভাব্য গ্রেডিয়েন্ট বা ভোল্টেজের ওঠানামা দেখায়।
চিত্র 2-এ যেমন দেখানো হয়েছে, একটি কারেন্ট পালস সক্রিয় অঞ্চলের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হতে শুরু করে যখন এটি জুড়ে প্রয়োগ করা ভোল্টেজ একটি নির্দিষ্ট স্তরে পৌঁছায়।
ফলস্বরূপ, বাকি সক্রিয় অঞ্চলের সম্ভাব্য গ্রেডিয়েন্ট হ্রাস পায়, যা অতিরিক্ত বর্তমান ডাল তৈরি বন্ধ করে দেয়। বর্তমান পালস সক্রিয় অঞ্চলের বিপরীত প্রান্তে অতিক্রম করার পরেই উচ্চ সম্ভাব্য গ্রেডিয়েন্ট ফিরে আসে, যা অন্য বর্তমান পালস তৈরির অনুমতি দেয়।
যদি ভোল্টেজ এবং বর্তমান বক্ররেখা প্লট করা হয়, তাহলে একটি ভিন্ন কোণ থেকে অদ্ভুত বর্তমান পালস কার্যকলাপ দেখা সম্ভব।
রেকটিফায়ার ডায়োড এবং গান ডায়োডের মধ্যে পার্থক্য
- একটি প্রচলিত রেকটিফায়ার ডায়োড এবং একটি গুন ডায়োডের বক্ররেখা উপরের চিত্র 3-এ চিত্রে চিত্রিত করা হয়েছে।
- একটি প্রচলিত রেকটিফায়ার ডায়োডের কারেন্ট ভোল্টেজের সাথে বৃদ্ধি পায়, তবে এই সম্পর্ক সবসময় রৈখিক হয় না।
- অন্যদিকে, একটি গুন ডায়োডের কারেন্ট বাড়তে শুরু করে এবং একটি নির্দিষ্ট ভোল্টেজে পৌঁছানোর পরে, আবার বাড়ানোর আগে হ্রাস পেতে শুরু করে।
- এর দোলন বৈশিষ্ট্য এই অঞ্চল দ্বারা সৃষ্ট হয় যেখানে এটি নেমে যায়, যাকে 'নেতিবাচক প্রতিরোধ' অঞ্চল হিসাবে উল্লেখ করা হয়।
ফ্রিকোয়েন্সি সেট করা
যদিও সক্রিয় অঞ্চলের বেধ সাধারণ অপারেটিং ফ্রিকোয়েন্সি নির্ধারণ করে, তবুও একটি নির্দিষ্ট পরিসর জুড়ে ফ্রিকোয়েন্সি পরিবর্তন করা সম্ভব। যেহেতু গান ডায়োড একটি মাইক্রোওয়েভ ডিভাইস, এটি সাধারণত একটি টিউনড সার্কিট তৈরি করতে একটি তরঙ্গ-গাইড গহ্বরে ইনস্টল করা হয়। এর অপারেশন ফ্রিকোয়েন্সি সমগ্র সমাবেশের অনুরণিত ফ্রিকোয়েন্সি দ্বারা নির্ধারিত হয়।
টিউনিং প্রক্রিয়া বিভিন্ন পদ্ধতিতে সম্পন্ন করা যেতে পারে। ওয়েভগাইড গহ্বরে একটি সামঞ্জস্যযোগ্য স্ক্রু ঢোকানোর মাধ্যমে, যান্ত্রিক পরিবর্তন করা যেতে পারে, একটি মৌলিক টিউনিং নির্দেশক সক্ষম করে।
তবুও, বৈদ্যুতিক টিউনিং সাধারণত প্রয়োজনীয় এবং দুটি ভিন্ন পদ্ধতির মধ্যে একটি ব্যবহার করা যেতে পারে। প্রথম পদ্ধতিতে গুন অসিলেটর সার্কিটে একটি ভেরেক্টর ডায়োড যুক্ত করা জড়িত।
যখন ভ্যারেক্টর ডায়োডের ভোল্টেজ পরিবর্তন করা হয়, তখন ক্যাপাসিট্যান্স পরিবর্তিত হয়, যার ফলে পুরো সার্কিটটি যে ফ্রিকোয়েন্সিতে অনুরণিত হয় তা পরিবর্তিত হয়।
যদিও এই পদ্ধতিটি সস্তা এবং ব্যবহার করা সহজ, তবে এর অনেক ত্রুটি রয়েছে। প্রথমত, এটির একটি সীমিত অপারেটিং পরিসীমা রয়েছে। দ্বিতীয়ত, এই কৌশলটি প্রচুর ফেজ শব্দ তৈরি করে, যা অনেক অ্যাপ্লিকেশনের জন্য উপযুক্ত নাও হতে পারে।
কার্যকর ফ্রিকোয়েন্সি সামঞ্জস্যের জন্য YIG ব্যবহার করা
একটি YIG উপাদান ব্যবহার করা আরও কার্যকর টিউনিং কৌশল বলে মনে হচ্ছে। এটি ইট্রিয়াম আয়রন গার্নেট, একটি ফেরোম্যাগনেটিক পদার্থকে অন্তর্ভুক্ত করে।
যখন গুন ডায়োড এবং YIG গহ্বরে ঢোকানো হয়, তখন গহ্বরের কার্যকরী আকার হ্রাস পায়। এটি করার জন্য ওয়েভগাইডের বাইরে একটি কয়েল স্থাপন করা হয়।
যখন কয়েলের মধ্য দিয়ে একটি কারেন্ট প্রবাহিত হয়, তখন এটি YIG এর চৌম্বকীয় আয়তনকে প্রসারিত করে এবং গহ্বরের বৈদ্যুতিক মাত্রাকে সংকুচিত করে। ফলস্বরূপ, অপারেশন ফ্রিকোয়েন্সি বৃদ্ধি পায়। YIG টিউনিংয়ের সাথে ফেজ নয়েজ উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পেয়েছে এবং একটি বড় ফ্রিকোয়েন্সি পরিসীমা অর্জন করা যেতে পারে।
অপেশাদার রেডিও জন্য Gunnplexer ব্যবহার
গান ডায়োড অসিলেটর হল অপেশাদার রেডিও ব্যবহারের জন্য অ্যাডভান্সড রিসিভার রিসার্চ দ্বারা অফার করা একটি বাণিজ্যিক ট্রান্সসিভারের একটি উপাদান। 'গানপ্লেক্সার' নামে পরিচিত ডিভাইসটি 10 GHz থেকে 2 মিটার (144 MHz) বা অন্যান্য নিম্ন মধ্যবর্তী ফ্রিকোয়েন্সি (IFs) এ অপেশাদার ব্যান্ডে নামমাত্র অপেশাদার সংকেত তৈরি এবং রূপান্তর করতে ব্যবহৃত হয়।
Gunnplexer একটি 10 GHz গহ্বরের ভিতরে আবদ্ধ Schottky মিক্সার ডায়োড সহ একটি উচ্চ লাভ আয়তক্ষেত্রাকার হর্ন অ্যান্টেনার সাথে সংযুক্ত একটি গান ডায়োড নিয়ে গঠিত।
সাধারণ অনুরণন ফ্রিকোয়েন্সি থেকে 60 মেগাহার্টজ পর্যন্ত ফ্রিকোয়েন্সি বৈচিত্র্য ভ্যারেক্টর টিউনিং ব্যবহার করে অর্জন করা যেতে পারে। গান ডায়োড ডাউন-কনভার্টেড 2-মিটার IF এর জন্য একটি ট্রান্সমিটার এবং একটি স্থানীয় অসিলেটর উভয় হিসাবে কাজ করে।
