ইলেকট্রনিক সিস্টেমের সবচেয়ে মৌলিক বিল্ডিং ব্লক হিসাবে, অর্ধপরিবাহী পাওয়ার ডিভাইসগুলি স্বয়ংচালিত ইলেকট্রনিক্স, ভোক্তা ইলেকট্রনিক্স, নেটওয়ার্ক যোগাযোগ, ইলেকট্রনিক সরঞ্জাম, মহাকাশ, সামরিক সরঞ্জাম, যন্ত্র, শিল্প অটোমেশন এবং মেডিকেল ইলেকট্রনিক্স সহ বিভিন্ন শিল্পে একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। এই নিবন্ধে, Chendaxing শক্তি ডিভাইসের সংজ্ঞা এবং শ্রেণীবিভাগ প্রবর্তন করবে।
বিচ্ছিন্ন শক্তি সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইস কিভাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়?
পাওয়ার সেমিকন্ডাক্টর ডিসক্রিট ডিভাইস (পাওয়ার ইলেকট্রনিক ডিভাইস), পাওয়ার ইলেকট্রনিক্স ডিভাইস নামেও পরিচিত, ইলেকট্রনিক ডিভাইসগুলিকে বোঝায় যেগুলি সরাসরি বৈদ্যুতিক শক্তি প্রক্রিয়া করার জন্য প্রধান সার্কিটে ব্যবহার করা যেতে পারে, যার ফলে শক্তি রূপান্তর বা নিয়ন্ত্রণ অর্জন করা যায়। তাদের ফাংশনগুলি প্রাথমিকভাবে পাওয়ার কনভার্সন, পাওয়ার অ্যামপ্লিফিকেশন, পাওয়ার সুইচিং, সার্কিট সুরক্ষা এবং সংশোধনের মধ্যে শ্রেণীবদ্ধ করা হয়।
পাওয়ার সেমিকন্ডাক্টর ডিসক্রিট ডিভাইসগুলিকে বিস্তৃতভাবে দুটি প্রধান বিভাগে শ্রেণীবদ্ধ করা যেতে পারে: পাওয়ার সেমিকন্ডাক্টর ডিসক্রিট ডিভাইস (পাওয়ার মডিউল সহ) এবং পাওয়ার সেমিকন্ডাক্টর ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট (পাওয়ার আইসি)। এর মধ্যে, পাওয়ার সেমিকন্ডাক্টর বিচ্ছিন্ন ডিভাইসগুলি একটি নির্দিষ্ট মৌলিক ফাংশন সম্পাদন করার জন্য ডিজাইন করা সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইসগুলিকে বোঝায় এবং কার্যকরীভাবে আরও উপবিভক্ত করা যায় না।
1957 সালে, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে জেনারেল ইলেকট্রিক (GE) বিশ্বের প্রথম শিল্প-গ্রেড থাইরিস্টর তৈরি করে, যা বিচ্ছিন্ন শক্তির সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইসের জন্মকে চিহ্নিত করে। বিচ্ছিন্ন শক্তির সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইসগুলির বিকাশ থাইরিস্টর কেন্দ্রিক একটি প্রথম পর্যায়ের মধ্য দিয়ে গেছে, একটি দ্বিতীয় পর্যায় যা MOSFETs এবং IGBTs দ্বারা উপস্থাপিত হয়েছে, এবং এখন বিস্তৃত ব্যান্ডগ্যাপ সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইসগুলিকে কেন্দ্র করে একটি নতুন পর্যায়ে প্রবেশ করছে৷
বিচ্ছিন্ন শক্তি সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইস কিভাবে শ্রেণীবদ্ধ করা হয়?
ডিভাইস গঠনের উপর ভিত্তি করে, এগুলিকে ডায়োড, পাওয়ার ট্রানজিস্টর, থাইরিস্টর এবং অন্যান্যগুলিতে শ্রেণীবদ্ধ করা হয়। এর মধ্যে, পাওয়ার ট্রানজিস্টরগুলিকে আরও বিভক্ত করা হয়েছে বাইপোলার জংশন ট্রানজিস্টর (বিজেটি), জংশন ফিল্ড-এফেক্ট ট্রানজিস্টর (জেএফইটি), মেটাল-অক্সাইড-সেমিকন্ডাক্টর ফিল্ড-ইফেক্ট ট্রানজিস্টর (এমওএসএফইটি), এবং ইনসুলেটেড-পোলবিআরজিস্টর (পোলবিআরজিস্টর)।
পাওয়ার হ্যান্ডলিং ক্ষমতার উপর ভিত্তি করে, এগুলিকে নিম্ন-ভোল্টেজ, কম-পাওয়ার বিযুক্ত সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইসে শ্রেণীবদ্ধ করা হয়; মাঝারি-পাওয়ার বিযুক্ত সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইস; উচ্চ-শক্তি বিযুক্ত সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইস; এবং উচ্চ-ভোল্টেজ, অতি-উচ্চ-শক্তির বিচ্ছিন্ন সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইস।
ড্রাইভ সার্কিট (পাওয়ার ডায়োড ব্যতীত) দ্বারা নিয়ন্ত্রণ টার্মিনাল এবং সাধারণ টার্মিনালের মধ্যে প্রয়োগ করা সংকেতের প্রকৃতির উপর ভিত্তি করে, এগুলিকে বর্তমান-চালিত এবং ভোল্টেজ-চালিত প্রকারে শ্রেণীবদ্ধ করা যেতে পারে।
কারেন্ট-চালিত: পাওয়ার সেমিকন্ডাক্টর ডিসক্রিট ডিভাইস যা কন্ট্রোল টার্মিনাল থেকে ইনজেকশন বা কারেন্ট বের করে বন্ধ করে দেওয়া হয়।
ভোল্টেজ-চালিত: পাওয়ার সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইস যা নিয়ন্ত্রণ টার্মিনাল এবং সাধারণ টার্মিনালের মধ্যে একটি নির্দিষ্ট ভোল্টেজ সংকেত প্রয়োগ করে চালু বা বন্ধ করা হয়।
কন্ট্রোল সার্কিট সিগন্যাল ডিভাইসটিকে যে মাত্রায় নিয়ন্ত্রণ করে তার উপর ভিত্তি করে, সেগুলিকে অনিয়ন্ত্রিত, আধা{0}}নিয়ন্ত্রিত এবং সম্পূর্ণ নিয়ন্ত্রিত হিসাবে শ্রেণীবদ্ধ করা যেতে পারে।
অনিয়ন্ত্রিত ডিভাইস: পাওয়ার সেমিকন্ডাক্টর বিচ্ছিন্ন ডিভাইস যার চালু/বন্ধ অবস্থা একটি নিয়ন্ত্রণ সংকেত দ্বারা নিয়ন্ত্রণ করা যায় না; প্রতিনিধি ডিভাইস পাওয়ার ডায়োড অন্তর্ভুক্ত.
আধা-নিয়ন্ত্রিত ডিভাইস: পাওয়ার ডিভাইস যার পরিবাহন একটি নিয়ন্ত্রণ সংকেত দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হতে পারে কিন্তু যার বন্ধ-নিয়ন্ত্রিত করা যায় না; প্রতিনিধি ডিভাইস থাইরিস্টর এবং তাদের অধিকাংশ ডেরিভেটিভ ডিভাইস অন্তর্ভুক্ত।
সম্পূর্ণ নিয়ন্ত্রিত ডিভাইস: বিচ্ছিন্ন শক্তির সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইস যেখানে নিয়ন্ত্রণ সংকেতগুলি চালু- এবং চালু- উভয়ই নিয়ন্ত্রণ করতে পারে; প্রতিনিধি ডিভাইসের মধ্যে রয়েছে ইনসুলেটেড-গেট বাইপোলার ট্রানজিস্টর (IGBT), পাওয়ার ফিল্ড-এফেক্ট ট্রানজিস্টর (FETs), এবং গেট-টার্ন-অফ থাইরিস্টর;
ডিভাইসের পরিবাহনে দুই ধরনের চার্জ ক্যারিয়ার-ইলেকট্রন এবং হোল-এর সম্পৃক্ততার উপর ভিত্তি করে, পাওয়ার সেমিকন্ডাক্টর ডিসক্রিট ডিভাইসগুলিকে ইউনিপোলার ডিভাইস, বাইপোলার ডিভাইস এবং কম্পোজিট ডিভাইসে শ্রেণীবদ্ধ করা যেতে পারে।
ইউনিপোলার ডিভাইস: পাওয়ার সেমিকন্ডাক্টর বিচ্ছিন্ন ডিভাইস যেখানে শুধুমাত্র এক ধরনের চার্জ ক্যারিয়ার (ইলেক্ট্রন বা গর্ত) পরিবাহিতে অংশগ্রহণ করে;
বাইপোলার ডিভাইস: পাওয়ার সেমিকন্ডাক্টর বিচ্ছিন্ন ডিভাইস যেখানে ইলেকট্রন এবং হোল উভয়ই পরিবাহিতে অংশগ্রহণ করে;
যৌগিক ডিভাইস: বিচ্ছিন্ন শক্তি সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইসগুলি ইউনিপোলার এবং বাইপোলার ডিভাইসগুলির একীকরণ দ্বারা গঠিত;
পাওয়ার সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইসে ব্যবহৃত সাবস্ট্রেট উপকরণের উপর ভিত্তি করে, বিদ্যমান বিচ্ছিন্ন পাওয়ার সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইসগুলিকে তিনটি প্রজন্মে শ্রেণীবদ্ধ করা যেতে পারে:
প্রথম-প্রজন্মের সেমিকন্ডাক্টর উপাদানগুলি মূলত জার্মেনিয়াম (প্রাথমিক পণ্য, এখন অস্বাভাবিক) এবং সিলিকন দ্বারা উপস্থাপিত হয়।
দ্বিতীয়-প্রজন্মের সেমিকন্ডাক্টর উপাদানগুলি প্রাথমিকভাবে যৌগিক অর্ধপরিবাহী পদার্থ, যেমন গ্যালিয়াম আর্সেনাইড (GaAs) এবং ইন্ডিয়াম ফসফাইড (InP)।
তৃতীয়-প্রজন্মের সেমিকন্ডাক্টর উপাদানগুলি প্রাথমিকভাবে প্রশস্ত-ব্যান্ডগ্যাপ সেমিকন্ডাক্টর উপাদান, যেমন সিলিকন কার্বাইড (SiC) এবং গ্যালিয়াম নাইট্রাইড (GaN)।