থাইরিস্টর

উইকিপিডিয়া, মুক্ত বিশ্বকোষ থেকে
পরিভ্রমণে ঝাঁপ দিন অনুসন্ধানে ঝাঁপ দিন

থাইরিস্টর হলো পি এবং এন-টাইপ উপাদানের চারটি স্তরের সমন্বয়ে গঠিত সলিড স্টেট অর্ধপরিবাহী যন্ত্র। এটি বিশেষত একটি দ্বৈত অবস্থার সুইচ। যখন এটির গেট ট্রিগারকৃত তড়িৎ প্রবাহ গ্রহণ করে, তখন এটি সংযোগ পায় এবং যন্ত্রটির আড়াআড়িতে বিভব বিপরীত বায়াসড না হওয়া পর্যন্ত সংযোগের অবস্থা চলতেই থাকে, অথবা যতক্ষণ পর্যন্ত বিভব বিচ্ছিন্ন করা না হয় (বিশেষ কিছু ক্ষেত্রে)। তিন প্রান্ত বিশিষ্ট থাইরিস্টরের নকশা করা হয় ধনাত্মক(অ্যানোড) থেকে ঋণাত্মক(ক্যাথোড) প্রান্তে প্রবাহিত বেশি তড়িৎ প্রবাহের মাত্রা নিয়ন্ত্রণের জন্য এবং এটির অন্য প্রান্তের সামান্য তড়িৎ প্রবাহের মাত্রা নিয়ন্ত্রণের মাধ্যমে উক্ত দুই প্রান্তের তড়িৎ প্রবাহের মাত্রা নিয়ন্ত্রিত হয়, এই প্রান্তটি গেট হিসাবে পরিচিত। বিপরীতে, দুই প্রান্ত বিশিষ্ট থাইরিস্টর নকশা করা হয়েছিল সুইচ চালু করতে, যখন এটির দুই প্রান্তের বিভব পার্থক্য যথেষ্ট বেশি হয়।

থাইরিস্টর
SCR1369.jpg
থাইরিস্টর
প্রথম প্রস্তুতকরণের তারিখ১৯৫৬
পিন বিন্যাসধনাত্মক(অ্যানোড), গেট এবং ঋণাত্মক(ক্যাথোড)
ইলেকট্রনিক প্রতীক
১৫০পিক্সেল

কিছু সূত্রে সিলিকন কন্ট্রোল রেকটিফায়ার এবং থাইরিস্টরকে সমার্থক হিসাবে সজ্ঞায়িত করা হয়েছে।[১] অন্য সূত্রে থাইরিস্টরকে আরো বিশেষভাবে গঠিত যন্ত্র হিসাবে উল্লেখ করা হয়, যেখানে দেখানো হয়েছে এন-টাইপ এবং পি-টাইপ এর অন্তত আলাদা আলাদা চারটি স্তর আছে। ১৯৫৬ সালে প্রথম থাইরিস্টর যন্ত্র বাণিজ্যিকভাবে উন্মুক্ত করা হয়েছিল। কারণ থাইরিস্টর ছোট যন্ত্রের সাথে অপেক্ষাকৃত বেশি পরিমাণে তড়িৎ শক্তি এবং বিভব নিয়ন্ত্রণ করতে পারে। এটির ব্যবহার বিস্তৃত পরিসরে পাওয়া যায়, যেমন - বৈদ্যুতিক শক্তি নিয়ন্ত্রণে, বাতিতে আলোর পরিমাণ কমাতে এবং বৈদ্যুতিক মোটরের গতি নিয়ন্ত্রণ থেকে উচ্চ বিভবের একমুখী তড়িৎ প্রবাহ সঞ্চালনে। থাইরিস্টর ব্যবহার করা যেতে পারে তড়িৎ শক্তি সুইচিং বর্তনী, রীলে প্রতিস্থাপন বর্তনী, ইনভার্টার বর্তনী, অসিলেটর বর্তনী, স্তর নির্দেশক বর্তনী, চপার বর্তনী, আলো কমানোর বর্তনী, সল্প খরচের সময় বর্তনী, যুক্তিমূলক বর্তনী, গতি নিয়ন্ত্রণের বর্তনী, দশা নিয়ন্ত্রণের বর্তনী ইত্যাদি ক্ষেত্রে। মূলত, থাইরিস্টরের উপর নির্ভর করা হয় শুধুমাত্র বিপরীতমুখী তড়িৎ প্রবাহ বন্ধ করতে। এটির গেট সিগনাল নিয়ন্ত্রণ করে নতুন ধরণের যন্ত্র চালু এবং বন্ধ করা যায়। পরবর্তীতে এটি গেট টার্ন-অফ থাইরিস্টর বা জিটিও নামে পরিচিত হয়। থাইরিস্টর ট্রানজিস্টরের মত সমানুপাতিক যন্ত্র নয়। অন্য কথায়, একটি থাইরিস্টর শুধুমাত্র সম্পূর্ণ চালু বা বন্ধ হতে পারে, যেখানে একটি ট্রানজিস্টর চালু এবং বন্ধ অবস্থার মাঝামাঝি অবস্থান করতে পারে। অ্যানালগ বিবর্ধক হিসাবে থাইরিস্টর অনুপযুক্ত, কিন্তু এটি সুইচ হিসাবে বেশ প্রয়োজনীয়।

ভূমিকা[সম্পাদনা]

থাইরিস্টর চার স্তর, তিন প্রান্ত বিশিষ্ট অর্ধপরিবাহী যন্ত্র। এটির প্রত্যেক স্তরে এন-টাইপ অথবা পি-টাইপ উপাদান পরপর রাখা হয়, উদাহরণত: পি-এন-পি-এন। প্রধান প্রান্তসমূহ ধনাত্মক(অ্যানোড) এবং ঋণাত্মক(ক্যাথোড) নামে পরিচিত, যা চারটি স্তরের আড়াআড়িতে থাকে। নিয়ন্ত্রণের প্রান্তকে গেট বলা হয়, এটি ঋণাত্মক(ক্যাথোড) প্রান্তের কাছে পি-টাইপ উপাদানের সাথে সংযুক্ত করা হয়। শক্তভাবে সংযুক্ত দুইটি বাইপোলার জাংশন ট্রানজিস্টর দিয়ে থাইরিস্টরের কার্যপ্রণালী বুঝানো যেতে পারে।

বাহ্যিক ও ইলেকট্রনিক স্তরের গঠন এবং থাইরিস্টরের প্রতীক।


থাইরিস্টরের তিনটি অবস্থা আছে :

১. বিপরীত বাধাদান পদ্ধতি --- দিক নির্দেশক হিসাবে বিভব প্রয়োগ করা হয়, যেটি ডায়োড দ্বারা বাধা প্রদান করা হয়।

২. সম্মুখ বাধাদান পদ্ধতি --- দিক নির্দেশক হিসাবে বিভব প্রদান করা হয় এবং এটির কারণে ডায়োড পরিচালিত হয়, কিন্তু থাইরিস্টর পরিচালনা করার জন্য ট্রিগার করা হয় না।

৩. সম্মুখ পরিচালনা পদ্ধতি --- থাইরিস্টরকে পরিচালিত করতে ট্রিগার করা হয় এবং এটির সম্মুখ তড়িৎ প্রবাহ থ্রেশহোল্ড মানের নিচে না আসা পর্যন্ত পরিচালনা অব্যাহত রাখা হয়, যেটিকে ধারণকৃত তড়িৎ প্রবাহ বলা হয়।

গেট প্রান্তের কাজ[সম্পাদনা]

থাইরিস্টরর তিনটি পি-এন সংযোগ থাকে, (ধনাত্মক(অ্যানোড) প্রান্তের দিক থেকে ধারাবাহিক নাম J1, J2, J3)।

থাইরিস্টরের স্তর ডায়াগ্রাম

যখন ঋণাত্মক(ক্যাথোড) প্রান্তের তুলনায় ধনাত্মক(অ্যানোড) প্রান্তে প্রয়োজন মত ধনাত্মক বিভব(VAK) প্রদান করা হয়, তখন গেট এ কোনো বিভব প্রয়োগ করা হয় না। যখন সংযোগ J2 বিপরীত বায়াস প্রাপ্ত হয়, তখন সংযোগ J1 এবং J3 সম্মুখ বায়াস পাবে। যদি J2 বিপরীত বায়াস প্রাপ্ত হয়, তাহলে এটি পরিচালিত হবে না (বন্ধ অবস্থা)। এখন যদি থাইরিস্টরের ভাঙ্গন বিভব(VBO) পর্যন্ত থাইরিস্টর বিভব (VAK) বৃদ্ধি করা হয়, তখন J2 স্থান গ্রহণ করবে এবং থাইরিস্টরটি পরিচালিত হতে শুরু করবে (চালু অবস্থা)। যদি ঋণাত্মক(ক্যাথোড) প্রান্তের তুলনায় গেট প্রান্তে ধনাত্মক বিভব(VG) প্রদান করা হয়, তখন সংযোগ J2 এর ভাঙ্গন মান VAK এর নিচে নামবে। গেট প্রান্তে উপযুক্ত মানের বিভব(VG) প্রদান করলে থাইরিস্টরটি দ্রুত চালু অবস্থায় যেতে পারে। একবার সংযোগ ভাঙ্গলে থাইরিস্টরে অবিরত ভাবে তড়িৎ প্রবাহ সঞ্চালিত হয়। এ সময় গেটের বিভব নিরপেক্ষ থাকে, যতক্ষণ (১) বিভব(VAK) বিচ্ছিন্ন করা না হবে অথবা (২) প্রস্তুতকারী কর্তৃক উল্লেখিত যন্ত্রের তড়িৎ প্রবাহের মাত্রা ধারণকৃত তড়িৎ প্রবাহের নিচে না রাখা হবে। তাই VG বিভব পালস হতে পারে, যেমন UJT রিলাক্সেশন অসিলেটর হতে প্রাপ্ত আউটপুট বিভব। গেট পালসকে গেট ট্রিগার বিভব(VGT) এবং গেট ট্রিগার তড়িৎ প্রবাহ(IGT) নামে আখ্যায়িত করা হয়। এভাবে গেট ট্রিগার তড়িৎ প্রবাহ গেট পালস বিস্তৃতির সাথে বিপরীতভাবে পরিবর্তিত হয়, এটা স্পষ্ট যে থাইরিস্টরকে ট্রিগার করতে ন্যূনতম গেট আধান প্রয়োজন হয়।

সুইচিং বৈশিষ্ট্য[সম্পাদনা]

ভোল্টেজ --- তড়িৎ প্রবাহ বৈশিষ্ট্যরেখা।

প্রচলিত থাইরিস্টরে গেট প্রান্ত দ্বারা মাত্র একবার সুইচ চালু করা হয়, অবশেষে যন্ত্রটি চালু অবস্থায় থাকে (চালু অবস্থায় রাখতে গেটে অবিরত তড়িৎ প্রবাহ সরবরাহের প্রয়োজন নেই), এভাবে ধনাত্মক(অ্যানোড) প্রান্তে তড়িৎ প্রবাহ প্রদানে ল্যাচিং তড়িৎ প্রবাহ (IL) অতিক্রম করে। যতক্ষণ পর্যন্ত ধনাত্মক(অ্যানোড) প্রান্তে ধনাত্মক তড়িৎ প্রবাহ অব্যাহত থাকে, ততক্ষণ পর্যন্ত এটিকে বন্ধ করা যায় না, যে পর্যন্ত ধনাত্মক(অ্যানোড) প্রান্তের তড়িৎ প্রবাহ ধারণকৃত তড়িৎ প্রবাহের(IH) নিচে না আসে। স্বাভাবিক অবস্থায় ধারণকৃত তড়িৎ প্রবাহের তুলনায় ল্যাচিং তড়িৎ প্রবাহের মাত্রা সর্বদা বেশি হয়। উপরের চিত্র অনুযায়ী IL এর উপর IH অবস্থান করে এবং y অক্ষ বরাবর IL > IH. বাহ্যিক বর্তনীতে ধনাত্মক(অ্যানোড) প্রান্তে ঋণাত্মক বায়াস প্রদান করলে থাইরিস্টর বন্ধ হয়ে যেতে পারে (এই পদ্ধতিকে স্বাভাবিক প্রক্রিয়া বলে)। কিছু ক্ষেত্রে দ্বিতীয় একটি থাইরিস্টর দিয়ে সুইচিং সম্পন্ন করা হয়, যেখানে প্রথম থাইরিস্টরের ঋণাত্মক(ক্যাথোড) প্রান্তের ক্যাপাসিটর ডিসচার্জ করতে উক্ত থাইরিস্টর ব্যবহৃত হয়। এই পদ্ধতিকে জোরপূর্বক পরিবর্তন বলা হয়। থাইরিস্টরে তড়িৎ প্রবাহ কমে যাওয়ার পর অবশ্যই কিছু সময় বিলম্বে অতিবাহিত প্রয়োজন, যাতে ধনাত্মক(অ্যানোড) প্রান্ত পুনরায় ধনাত্মক বায়াস পেতে পারে এবং থাইরিস্টরের বন্ধ অবস্থা বজায় থাকে। এই ন্যূনতম বিলম্বকে বর্তনীর বন্ধ করণ সময়(tQ) বলা হয়। এই সময়ের মধ্যে ধনাত্মক(অ্যানোড) প্রান্তে ধনাত্মক বায়াস প্রদানের প্রচেষ্টা করা হয় এবং একত্রিত হয় নি এমন অবশিষ্ট আধান বাহক (হোল এবং ইলেকট্রন) কর্তৃক থাইরিস্টরটি স্বয়ং ট্রিগার হয়। প্রয়োগক্ষেত্রের জন্য ফ্রিকোয়েন্সী গৃহস্থালির মূল পরিবর্তী তড়িৎ সরবরাহের ফ্রিকুয়েন্সির(50 Hz বা 60 Hz) চেয়ে বেশি হতে হবে, এটির সাথে থাইরিস্টরের tQ এর নিচের মান প্রয়োজন। যেমন দ্রুতগতির থাইরিস্টরগুলি স্বর্ণ বা প্লাটিনামের মত ভারী ধাতুর আয়ন দ্বারা তৈরি করা হতে পারে, যা সিলিকনের মধ্যে আধান সংমিশ্রণের কেন্দ্র হিসাবে কাজ করে। বর্তমানে, দ্রুতগতির থাইরিস্টরগুলি আরো বিশেষভাবে সিলিকনের বিচ্ছুরিত ইলেকট্রন বা প্রোটন অথবা আয়ন প্রতিস্থাপনের মাধ্যমে তৈরি করা হয়। ভারী ধাতু সংমিশ্রণের চেয়ে বিচ্ছুরণ আরো বহুমুখী হয়, কারণ এটি ভালো মাত্রায় সমন্বয়ের অনুমোদন দেয়, এমনকি সিলিকন প্রক্রিয়াকরণ বেশ দেরিতে সম্পন্ন হয়। ‍

ইতিহাস[সম্পাদনা]

সিলিকন কন্ট্রোল রেকটিফায়ার(এসসিআর) বা থাইরিস্টর ১৯৫০ সালে উইলিয়াম শকলি কর্তৃক প্রস্তাবিত হয় এবং জেনারেল ইলেকট্রিক(জি.ই) এর শক্তি প্রকৌশলীগণের মাধ্যমে মোল সহ আরো অনেকে ১৯৫৬ সালে বেল ল্যাবে এটির উন্নয়ন করেছিল। এটির নেতৃত্ব দেন গর্ডন হল এবং বাণিজ্যিক করণ হয়েছিল জেনারেল ইলেকট্রিকের ফ্রাঙ্ক ড. বিল গাটজউইলার কর্তৃক। তড়িৎ ও ইলেকট্রনিক প্রকৌশলীদের প্রতিষ্ঠান এই আবিষ্কারকে স্বীকৃত দেয় এবং এটিকে আই.ইইই এর ঐতিহাসিক মাইলফলক হিসাবে ঘোষণা করে।

এক সাথে ছয়টি ২০০০ অ্যাম্পিয়ারের থাইরিস্টর (উপরের সারিতে সাদা ডিস্ক সাজিয়ে রাখা হয়েছে এবং আংশিক দেখা যাচ্ছে)

উৎপত্তি[সম্পাদনা]

প্রথমদিকে থাইরেট্রন নামে পরিচিত গ্যাস দ্বারা পরিপূর্ণ নলীয় যন্ত্র অনুরূপ ইলেকট্রনিক সুইচিং ক্ষমতা সম্পন্নের সুবিধা প্রদান করতো, যেখানে খুব কম পরিমাণ বিভব নিয়ন্ত্রণের মাধ্যমে বৃহৎ পরিমাণ তড়িৎ প্রবাহ সুইচিং করা যেতো। থাইরিস্টর পরিভাষাটি থাইরেট্রন এবং ট্রানজিস্টর এর সমন্বয়ে গঠিত শব্দ থেকে উদ্ভূত হয়েছে।[২]

প্রয়োগক্ষেত্র সমূহ[সম্পাদনা]

একাধিক থাইরিস্টর বর্তনী পরিবর্তী তড়িৎ প্রবাহকে নিয়ন্ত্রণ করার পরিশোধিত তরঙ্গরেখা।
লাল পথ: লোড(আউটপুট) বিভব
নীল পথ: ট্রিগার বিভব।

থাইরিস্টর প্রধানত ব্যবহৃত হয় উচ্চ তড়িৎ প্রবাহ এবং বিভবের ক্ষেত্রে। এছাড়াও এটি পরিবর্তী তড়িৎ প্রবাহ নিয়ন্ত্রণে ব্যবহৃত হয়। যখন তড়িৎ প্রবাহের প্রান্ত পরিবর্তন করা হয় তখন যন্ত্রের সুইচ স্বয়ংক্রিয়ভাবে বন্ধ হয়, এটিকে "আড়াআড়ি শূন্য" ক্রিয়া হিসাবে উল্লেখ করা হয়। এটি সমানভাবে চালু হতে পারে; যেমন, একবার যন্ত্রটি ট্রিগার করলে এটির তড়িৎ প্রবাহ বিভবের সাথে একই ফেজে সঞ্চালিত হয় এবং ঋণাত্মক(ক্যাথোড) থেকে ধনাত্মক(অ্যানোড) সংযোগে বিভব প্রয়োগ করার সাথে গেট প্রান্তের সমতা বিধানের কোনো প্রয়োজন নেই। উদাহরণত, যন্ত্রটি বায়াস প্রাপ্ত হলে সম্পুর্ণরূপে চালু হয়। এটি অসামঞ্জস্য কার্যের সাথে বিপরীত আচরণ করে না, ফলে আউটপুট একমুখী হয়, তড়িৎ শুধুমাত্র ঋণাত্মক(ক্যাথোড) হতে ধনাত্মক(অ্যানোড) প্রান্তে প্রবাহিত হয় এবং স্বাভাবিকভাবে অসাঞ্জস্য হয়। থাইরিস্টরকে ব্যবহার করা যেতে পারে, ফেজ কোণ ট্রিগার নিয়ন্ত্রকের নিয়ন্ত্রক উপাদান হিসাবে, এছাড়াও এটি ফেজ ফায়ার নিয়ন্ত্রক হিসাবে পরিচিত। কিছু ক্ষেত্রে এটিকে ডিজিটাল বর্তনীর তড়িৎ শক্তি সরবরাহে খুঁজে পাওয়া যেতে পারে, বিদ্যুৎ সরবরাহ অকার্যকর হয়ে যন্ত্রাংশসমূহ নষ্টের হাত থেকে প্রতিরোধের জন্য এটি "উন্নত বর্তনী রক্ষক" হিসাবে ব্যবহৃত হয়। গেট প্রান্তে জেনার ডায়োড সংযুক্ত করে এটি সমন্বিত থাইরিস্টর হিসাবে ব্যবহৃত হয় এবং যদি এর সরবরাহকৃত আউটপুট বিভব জেনার বিভবের উপরে উঠে, তাহলে থাইরিস্টরের মধ্য দিয়ে তড়িৎ প্রবাহ সঞ্চালিত হবে এবং বিদ্যুৎ সরবরাহের আউটপুট হতে গ্রাউন্ড শর্ট-সার্কিট হবে (সাধারণভাবে রক্ষক অথবা ফিউজ ট্রিপ করে)। এমন প্রকারের সুরক্ষা বর্তনীকে "ক্রোবার" বলা হয়। আদর্শ সার্কিট ব্রেকার বা ফিউজের তুলনায় এটিতে বিশেষ সুবিধা আছে। এটি ক্ষতিকর সরবরাহকৃত বিভবের জন্য গ্রাউন্ড পর্যন্ত উচ্চ সঞ্চালন পথ তৈরি করে এবং বিদ্যুৎ সরবরাহ পর্যন্ত সিস্টেমে সম্ভাব্য শক্তি সঞ্চিত করে রাখে। থাইরিস্টর প্রথম লার্জ-স্কেল অ্যাপ্লিকেশন, যাতে ট্রিগারিং ডায়াক সংযুক্ত ছিল। ভোক্তা পর্যায়ের পণ্যগুলিতে থাইরিস্টর এর ব্যবহার পৌঁছে যায় ১৯৭০ এর দশকের প্রথম দিকে, যখন রঙ্গীন টেলিভিশন রিসিভারের মধ্যে বিদ্যুৎ সরবরাহ স্থিতিশীল রাখতে থাইরিস্টর ব্যবহার করা হতো। ইনপুটের পরিবর্তী তড়িৎ প্রবাহ সরবরাহের পতনশীল তরঙ্গের অর্ধাংশ যখন ধনাত্মক মানে পৌঁছে তখন থাইরিস্টর যন্ত্রের সুইচিং সূচক উপরে এবং নীচে সরানোর মাধ্যমে রিসিভারের জন্য উচ্চ বিভবের একমুখী তড়িৎ প্রবাহ সরবরাহ স্থিতিশীলতা প্রাপ্ত হয় (যদি ক্রমবর্ধমান আউটপুট বিভবে ব্যবহার করা হয় তাহলে এটি সর্বদা ইনপুট বিভবের সর্বোচ্চ মানে উঠবে, যখন যন্ত্রটি ট্রিগারকৃত থাকবে এবং এভাবে নিয়ন্ত্রণের লক্ষ্য ব্যহত হয়)। সুনির্দিষ্ট সুইচিং প্রান্ত একমুখী তড়িৎ প্রবাহ আউটপুট সরবরাহে লোড দ্বারা নির্ধারিত থাকে, পাশাপাশি ইনপুট পরিবর্তী তড়িৎ প্রবাহ হ্রাস বৃদ্ধি হয়। থাইরিস্টর কয়েক দশক ধরে ব্যবহার করা হয়েছে টেলিভিশনে আলো হ্রাসের জন্য, চলচ্চিত্রে এবং থিয়েটারে, যেখানে তারা প্রতিস্থাপন করেছিল নিম্নতর প্রযুক্তি, যেমন অটো ট্রান্সফরমার এবং রীহোস্টেটস। এটি কিছু ক্ষেত্রে ব্যবহৃত হয়েছিল ফটোগ্রাফিতে ফ্লাশের জটিল অংশ হিসাবে।

স্নাবার বর্তনীতে[সম্পাদনা]

থাইরিস্টর ট্রিগার হতে পারে বন্ধ-অবস্থা বিভবের উচ্চ বৃদ্ধির হার দ্বারা। এটি প্রতিরোধ করা হয় রোধক-ধারক স্নাবার বর্তনী সংযোগ করে ধনাত্মক(অ্যানোড) এবং ঋণাত্মক(ক্যাথোড) প্রান্তের মধ্যে dv/dt সীমাবদ্ধ করার জন্য (ব্যাখ্যা, সময়ের তুলনায় বিভব পরিবর্তনের হার)। স্নাবার শক্তি শোষক বর্তনী। যখন একটি সুইচ বৈদ্যুতিক বা যান্ত্রিকভাবে খোলা থাকে তখন বর্তনীর ইন্ডাকট্যান্স এর কারণে বিভব কয়েক গুণ বেড়ে যায়, তাই এটি প্রতিরোধ করার জন্য স্নাবার বর্তনী ব্যবহৃত হয়। সবচেয়ে প্রচলিত স্নাবার বর্তনী হলো সুইচের (ট্রানজিস্টর) আড়াআড়িতে ধারক এবং রোধক এর সিরিজ সংযোগ।

উচ্চ বিভবের একমুখী বিদ্যুৎ প্রেরণে[সম্পাদনা]

ভালব ঘরে ধারণকারী থাইরিস্টর ভালব স্ট্যাক ব্যবহৃত হয় ম্যানিটোবা জল বাঁধ হতে বিদ্যুৎ শক্তি দীর্ঘ দূরত্বে প্রেরণের জন্য।

যেহেতু আধুনিক থাইরিস্টরগুলি মেগাওয়াট স্কেলের বিদ্যুৎ শক্তি সুইচিং করতে পারে, তাই থাইরিস্টর ভালভ পরিবর্তী তড়িৎ প্রবাহ হতে উচ্চ বিভবের একমুখী তড়িৎ প্রবাহে রূপান্তরের জন্য প্রধান অংশে পরিণত হয়েছে। এই ক্ষেত্রে এবং অন্যান্য অতি উচ্চ বিদ্যুৎ শক্তির সামগ্রী সহ উভয় ক্ষেত্রে বৈদ্যুতিকভাবে ট্রিগারকৃত এবং আলো দ্বারা ট্রিগারকৃত থাইরিস্টর[৩][৪]এখনও প্রাথমিকভাবে পছন্দ করা হয়। ভালভ হলো স্ট্যাকের মধ্যে বিন্যস্ত, যা প্রেরণ স্থাপনার ছাদ হতে সাধারণত ঝুলন্ত থাকে, যাকে ভালভ ঘর বলে। থাইরিস্টর ডায়োডের সমন্বয়ে গঠিত ব্রীজ বর্তনীর মধ্যে বিন্যস্ত থাকে এবং হারমোনিক শব্দ হ্রাস করার জন্য ধারাবাহিকভাবে ১২-পালস রূপান্তরকের আকারে সংযুক্ত থাকে। প্রতিটি থাইরিস্টর ডি-আয়নোজাইজড পানি দিয়ে ঠান্ডা রাখা হয় এবং সমগ্র ব্যবস্থায় একাধিক অভিন্ন মডিউল এক হয়ে একাধিক স্তরের ভালভ স্ট্যাকের মধ্যে একটি স্তর গঠন করে, যাকে কোয়াড-রাপল ভালভ বলা হয়। বিদ্যুৎ শক্তি দীর্ঘ দূরত্বে প্রেরণের সুবিধার জন্য ভালভ ঘরের ছাদ হতে তিনটি স্ট্যাক সাধারণত মেঝেতে বা ঝুলিয়ে স্থাপন করা হয়।[৫][৬]

অন্যান্য যন্ত্রের সাথে তুলনা[সম্পাদনা]

থাইরিস্টরের কার্যকরী অপূর্ণতা ডায়োডের মত, এটি শুধুমাত্র এক দিকে পরিচালিত হয়। এটির অনুরূপ ৫ স্তরের সেল্ফ ল্যাচিং যন্ত্রকে ট্রায়াক বলা হয়, যেটি উভয় দিকে কাজ করতে সক্ষম। এটি ক্ষমতা বৃদ্ধি করে, যদিও এটি সাময়িক হতে পারে। কারণ ট্রায়াক উভয় দিকে পরিচালিত হতে পারে, এটির কারণে সক্রিয় লোড বন্ধ করতে ব্যর্থ হতে পারে, যখন পরিবর্তী বিদ্যুৎ শক্তির সাইকেল তাৎক্ষণিক শুন্য বিভব হয়। এজন্য (উদাহরণত) সাধারণত লোড হিসাবে শক্তিশালী আবেশিত মোটরের সাথে ট্রায়াক ব্যবহার করার প্রয়োজন হয় এবং প্রধান বিদ্যুৎ শক্তির প্রত্যেক অর্ধ-সাইকেলের সাথে এটি বন্ধ হওয়া নিশ্চিত করতে ট্রায়াকের চারপাশে স্নাবার বর্তনী ব্যবহার করা হয়। এছাড়াও ট্রায়াকের জায়গায় বিপরীত সমান্তরাল সিলিকন কন্ট্রোল রেকটিফায়ার ব্যবহার করা যেতে পারে, কারণ প্রত্যেক সিলিকন কন্ট্রোল রেকটিফায়ার যুগ্মভাবে বিপরীত প্রান্তের অর্ধ-সাইকেল সম্পূর্ণ করতে এটি প্রয়োগ করা হয় এবং ট্রায়াক হতে আলাদা সিলিকন কন্ট্রোল রেকটিফায়ার দ্বারা বন্ধ নিশ্চিত করা হয়। এভাবে বিন্যাসের জন্য গুরুত্ব দেওয়া হয়, যাহোক এতে দুটি পৃথক জটিলতা যোগ হয়, কিন্তু মূলত এটি একই গেট বর্তনী। যদিও থাইরিস্টর ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয় মেগাওয়াট-স্কেলের পরিবর্তী তড়িৎ প্রবাহ থেকে একমুখী তড়িৎ প্রবাহ রেকটিফিকেশনে, কম এবং মাঝারি বিদ্যুৎ শক্তির (দশ ওয়াট থেকে দশ কিলোওয়াট) যন্ত্রপাতিতে তারা কার্যত প্রতিস্থাপিত হয়েছে উচ্চতর সুইচিং বৈশিষ্ট্যের সাথে পাওয়ার মসফেট বা ইনসুলেটেড গেট বাই-পোলার ট্রানজিস্টরের মত অন্যান্য যন্ত্রের দ্বারা। সিলিকন কন্ট্রোল রেকটিফায়ার যুক্ত করার একটি বড় সমস্যা সেগুলি সম্পূর্ণরূপে নিয়ন্ত্রণযোগ্য সুইচ নয়। থাইরিস্টর সম্পর্কিত দুটি যন্ত্র গেট টার্ন অন থাইরিস্টর এবং ইন্টিগ্রেটেড গেট কম্যুটেটেড থাইরিস্টর উক্ত সমস্যা সমাধান করতে পারে। উচ্চ ফ্রিকুয়েন্সির যন্ত্রে, বাই-পোলার সঞ্চালন হতে দীর্ঘ সুইচিং সময়ের কারণে থাইরিস্টর অযোগ্য। অপরদিকে, মসফেট অনেক দ্রুত সুইচিং ক্ষমতা সম্পন্ন, কারণ এটি ইউনি-পোলার সঞ্চালন (শুধুমাত্র মেজরিটি ক্যারিয়ার তড়িৎ প্রবাহ বহন করে)।

অকার্যকর অবস্থা[সম্পাদনা]

সাধারণত থাইরিস্টর প্রস্ততকারক কর্তৃক নিরাপদ ফায়ারিং স্থান উল্লেখ করার পাশাপাশি একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় পরিচালনা করার জন্য বিভব এবং তড়িৎ প্রবাহের গ্রহণযোগ্য মাত্রাও সংজ্ঞায়িত করা হয়। প্রয়োজনীয় সর্বোচ্চ অনুমোদিত গেট পাওয়ার (PG) দ্বারা এই স্থানের সীমা আংশিকভাবে নির্ধারিত হয়, উল্লেখিত প্রদত্ত সময়কালে ট্রিগার পালস অতিক্রান্ত হয় না।[৭] পাশাপাশি বিভব, তড়িৎ প্রবাহ বা বিদ্যুৎ শক্তির হার অতিক্রম করার কারণে স্বভাবতই অকার্যকর অবস্থা হয়, অকার্যকরের ক্ষেত্রে থাইরিস্টরের নিজস্ব বিশেষ অবস্থা আছে। সেগুলি নিম্নরূপঃ

  • টার্ন অন di/dt --- যার মধ্যে চালু অবস্থায় তড়িৎ প্রবাহ বৃদ্ধির হারের পর সক্রিয় সঞ্চালন এলাকার বিস্তৃত গতি দ্বারা উচ্চ ট্রিগারিং সমর্থিত হতে পারে (সিলিকন কন্ট্রোল রেকটিফায়ার এবং ট্রায়াক)।
  • ফোর্সড কম্যুটেশন --- যার মধ্যে অস্থায়ী পিক রিভার্স রিকভারী তড়িৎ প্রবাহের কারণে উপ-ঋণাত্মক অংশে উচ্চ বিভব ঘাটতি হয় এবং সেটি গেট ঋণাত্মক ডায়োড সংযোগের রিভার্স ব্রেক-ডাউন বিভব অতিক্রম করে (শুধুমাত্র সিলিকন কন্ট্রোল রেকটিফায়ারের ক্ষেত্রে)।
  • সুইচ অন dv/dt --- থাইরিস্টর গেট হতে ট্রিগার ছাড়া কৃত্রিমভাবে ফায়ার করতে পারে; যদি ধনাত্মক থেকে ঋণাত্মক প্রান্তের বিভবের বৃদ্ধির হার খুব বেশি হয়।

সিলিকন কার্বাইড থাইরিস্টর[সম্পাদনা]

সাম্প্রতিক বছরগুলিতে কিছু প্রস্তুতকারক[৮] অর্ধপরিবাহী উপাদান হিসাবে সিলিকন কার্বাইড ব্যবহারের মাধ্যমে থাইরিস্টরকে উন্নত করেছে। এগুলি উচ্চ তাপমাত্রা যুক্ত পরিবেশে ৩৫০ ডিগ্রি সেলসিয়াস পর্যন্ত তাপমাত্রায় কাজ করতে সক্ষম।

প্রকারভেদ[সম্পাদনা]

  • এসিএস
  • এসিএসটি
  • ধনাত্মক গেট থাইরিস্টর --- ধনাত্মক প্রান্তের কাছে এন-টাইপ স্তরে থাইরিস্টরের গেট থাকে।
  • অপ্রতিসম সিলিকন কন্ট্রোল রেকটিফায়ার।
  • দ্বিমুখী নিয়ন্ত্রণ থাইরিস্টর --- পৃথক গেট প্রান্তের সাথে দুটি থাইরিস্টর কাঠামো ধারণকারী একটি দ্বিমুখী সুইচিং যন্ত্র।
  • ব্রেক ওভার ডায়োড --- অ্যাভেল্যান্স তড়িৎ প্রবাহ দ্বারা ট্রিগারকৃত গেটবিহীন থাইরিস্টর।
  • ডায়াক --- দ্বিমুখী ট্রিগার যন্ত্র।
  • ডাইনিস্টর --- একমুখী সুইচিং যন্ত্র।
  • শকলি ডায়োড --- একমুখী ট্রিগার এবং সুইচিং যন্ত্র।
  • সিড্যাক --- দ্বিমুখী সুইচিং যন্ত্র।
  • ট্রাইসিল, সিডাক্টর ---দ্বিমুখী রক্ষণ যন্ত্র।
  • বেস রোধক নিয়ন্ত্রণকৃত থাইরিস্টর।
  • ইমিটার টার্ন-অফ থাইরিস্টর।[৯]
  • গেট টার্ন-অফ থাইরিস্টর।
  • ডিসট্রিবিউটেড বাফার গেট টার্ন-অফ থাইরিস্টর।
  • মোডিফাইড অ্যানোড গেট টার্ন-অফ থাইরিস্টর।
  • ইন্টিগ্রেটেড গেট-কম্যুটেটেড থাইরিস্টর।
  • স্পার্গ জেনারেটর ফর ফায়ার-লাইটার সার্কিট।
  • আলোক ক্রিয়াশীল সিলিকন কন্ট্রোল রেকটিফায়ার, অথবা আলো দ্বারা ট্রিগারকৃত থাইরিস্টর।
  • আলো দ্বারা ক্রিয়াশীল অর্ধপরিবাহী সুইচ।
  • মসফেট কন্ট্রোলড থাইরিস্টর --- চালু/বন্ধ নিয়ন্ত্রণের জন্য এতে অতিরিক্ত দুইটি ফিল্ড ইফেক্ট ট্রানজিস্টর কাঠামো রয়েছে।
  • মেটাল অক্সাইড সেমিকন্ডাক্টর সংযুক্ত স্থির আবেশিত থাইরিস্টর।
  • প্রোগ্রামেবল ইউনিজাংশন ট্রানজিস্টর --- ধনাত্মক প্রান্তের কাছে এন-টাইপ স্তরে থাইরিস্টরের গেট ইউনিজাংশন ট্রানজিস্টরের জন্য প্রতিস্থাপনের কাজে ব্যবহৃত হয়।
  • বিপরীত পরিবাহী থাইরিস্টর
  • সিলিকন কন্ট্রোল সুইচ বা থাইরিস্টর টেট্রোড --- এই থাইরিস্টরের ঋণাত্মক এবং ধনাত্মক উভয় প্রান্তে গেট থাকে।
  • সিলিকন কন্ট্রোল রেকটিফায়ার।
  • স্থির আবেশিত থাইরিস্টর, বা
  • ফিল্ড কন্ট্রোলড থাইরিস্টর --- গেট গঠন ধারণকারী, যেটি ধনাত্মক প্রান্তে তড়িৎ প্রবাহে বন্ধ হতে পারে।
  • ট্রায়াক --- পরিবর্তী তড়িৎ প্রবাহের জন্য ট্রায়োড --- দ্বিমুখী সুইচিং যন্ত্র, যেটি দুইটি থাইরিস্টর কাঠামো ধারণকারী সার্বজনীন গেট প্রান্তের সাথে থাকে।
  • কোয়াড্রাক --- বিশেষ ধরনের থাইরিস্টর, যেটি ডায়াক এবং ট্রায়াকের সম্মিলিত রূপ যা একক প্যাকেজের মধ্যে থাকে।

বিপরীত সঞ্চালিত থাইরিস্টর[সম্পাদনা]

বিপরীত সঞ্চালিত থাইরিস্টরে বিপরীত ডায়োড একত্রিত আছে, তাই এটি বিপরীত বাধাদানে সক্ষম নয়। যেখানে বিপরীত অথবা ফ্রী-হুইল ডায়োড অবশ্যই ব্যবহৃত হয় সেখানে এসব যন্ত্র ব্যবহার সুবিধাজনক। কারণ সিলিকন কন্ট্রোল রেকটিফায়ার এবং ডায়োড কখনো একই সময়ে পরিচালিত হয় না, সেগুলি একসাথে তাপ উৎপন্ন করে না, সহজেই একত্রিত এবং একসাথে ঠান্ডা করা যায়। বিপরীত সঞ্চালিত থাইরিস্টর প্রায়ই ফ্রিকুয়েন্সি পরিবর্তনকারী এবং ইনভার্টার হিসাবে ব্যবহৃত হয়।

আলোক থাইরিস্টর[সম্পাদনা]

আলো দ্বারা কার্যকর সিলিকন কন্ট্রোল রেকটিফায়ারের ইলেকট্রনিক প্রতীক।

আলোক থাইরিস্টর আলো দ্বারা সক্রিয় হয়। আলোক থাইরিস্টরের সুবিধা হলো সেগুলির বৈদ্যুতিক সিগন্যালের তীব্রতা, এটির কারণে বৈদ্যুতিক কোলাহলপূর্ণ পরিবেশে কাজে ত্রুটি হতে পারে। আলো দ্বারা ট্রিগারকৃত থাইরিস্টরের গেটে আলোক সংবেদনশীল অঞ্চল আছে, যেখানে তড়িচ্চুম্বক বিকিরণ (সাধারণত অবলোহিত) আলোক তন্তু দ্বারা একত্রিত হয়। যেহেতু ট্রিগারের মাধ্যমে থাইরিস্টর কার্যকর করার জন্য কোনো ইলেকট্রনিক বোর্ড প্রয়োজন হয় না, তাই উচ্চ বিভবের একমুখী তড়িৎ প্রবাহের মত উচ্চ বিভবের জিনিসপত্রে আলো দ্বারা ট্রিগারকৃত থাইরিস্টরের ব্যবহার সুবিধাজনক হতে পারে। আলো দ্বারা ট্রিগারকৃত থাইরিস্টর অভ্যন্তরীণ অতিরিক্ত বিভব সুরক্ষাসহ পাওয়া যায়, যখন আড়াআড়ি সম্মুখ বিভব খুব বেশি হয় তখন সেটি থাইরিস্টরকে ট্রিগার করে; অবাণিজ্যিকভাবে অভ্যন্তরীণ সম্মুখ পুনরুদ্ধার সুরক্ষার সাথে সেগুলি তৈরি করা হয়েছে। সাধারণ হওয়া সত্ত্বেও সেগুলি উচ্চ বিভবের একমুখী তড়িৎ প্রবাহ ভালভ হিসাবে ইলেকট্রনিক্স এ নিয়ে আসতে পারে। ইলেকট্রনিক্সের কিছু সহজ পর্যবেক্ষণে আলো দ্বারা ট্রিগারকৃত থাইরিস্টর এখনও প্রয়োজন হতে পারে এবং সেগুলি কেবলমাত্র সামান্য কিছু প্রস্তুতকারক কর্তৃক পাওয়া যায়। আলো দ্বারা সক্রিয় সিলিকন কন্ট্রোল রেকটিফায়ার এবং আলো দ্বারা সক্রিয় ট্রায়াক যথাক্রমে দুটি সাধারণ আলোক থাইরিস্টর এর অন্তর্ভুক্ত। আলো দ্বারা সক্রিয় সিলিকন কন্ট্রোল রেকটিফায়ার সুইচ হিসাবে কাজ করে এবং যখন এতে আলো আপতিত হয় তখন সেটি চালু হয়। আপতিত আলো অনুসারে যখন আলো থাকে না, তখন যদি বৈদ্যুতিক শক্তি বিচ্ছিন্ন করা না হয় এবং ঋণাত্মক(ক্যাথোড) ও ধনাত্মক(অ্যানোড) প্রান্ত তখনও বিপরীত না থাকে, তাহলে আলো দ্বারা সক্রিয় সিলিকন কন্ট্রোল রেকটিফায়ার এর "চালু" অবস্থা বজায় থাকবে। আলো দ্বারা সক্রিয় ট্রায়াক হলো আলো দ্বারা সক্রিয় সিলিকন কন্ট্রোল রেকটিফায়ার এর অনুরূপ, পার্থক্য শুধু এটি (ট্রায়াক) নকশা করা হয় পরিবর্তী তড়িৎ প্রবাহের জন্য।

তথ্যসূত্র[সম্পাদনা]

  1. ক্রিস্টিয়ানসেন, ডোনাল্ড; আলেকজান্ডার, চার্লস কে.(২০০৫); স্ট্যান্ডার্ড হ্যান্ডবুক অফ ইলেকট্রিক্যাল ইঞ্জিনিয়ারিং (৫ম সংস্করণ।) ম্যাক গ্র-হিল, আইএসবিএন ০-০৭-১৩৮৪২১-৯
  2. "সংরক্ষণাগারভুক্ত অনুলিপি" (PDF)। ৫ সেপ্টেম্বর ২০১২ তারিখে মূল (PDF) থেকে আর্কাইভ করা। সংগ্রহের তারিখ ১৬ আগস্ট ২০১৯ 
  3. "অধ্যায় ৫.১"। হাই ভোল্টেজ ডাইরেক্ট কারেন্ট ট্রান্সমিশন -- প্রভেন টেকনোলজি ফর পাওয়ার এক্সচেঞ্জ (PDF)সিমেন্স। সংগ্রহের তারিখ আগস্ট ৪, ২০১৩ 
  4. "ইটিটি বনাম এলটিটি ফর এইচভিডিসি" (PDF)। এবিবি এসিয়া ব্রাউন বভেরি। সংগ্রহের তারিখ জানুয়ারি ২৪, ২০১৪ 
  5. "এইচভিডিসি থাইরিস্টর ভালব"। এবিবি এসিয়া ব্রাউন বভেরি। জানুয়ারি ২২, ২০০৯ তারিখে মূল থেকে আর্কাইভ করা। সংগ্রহের তারিখ ডিসেম্বর ২০, ২০০৮ 
  6. "হাই পাওয়ার"ইনস্টিটিউশন অফ ইঞ্জিনিয়ারিং অ্যান্ড টেকনোলজি(আইইটি)। সেপ্টেম্বর ১০, ২০০৯ তারিখে মূল থেকে আর্কাইভ করা। সংগ্রহের তারিখ জুলাই ১২, ২০০৯ 
  7. "সেফ ফায়ারিং অফ থাইরিস্টর" অন powerguru.org
  8. উদাহরণ:সিলিকন কার্বাইড ইনভার্টার ডেমোন্সট্র‍্যাটস হায়ার পাওয়ার আউটপুট ইন পাওয়ার ইলেকট্রনিক্স টেকনোলজি (২০০৬-০২-০১)
  9. রশিদ, মুহাম্মাদ এইচ.(২০১১); পাওয়ার ইলেকট্রনিক্স (৩য় সংস্করণ)। পিয়ারসন, আইএসবিএন ৯৭৮-৮১-৩১৭-০২৪৬-৮

সহায়ক উৎস[সম্পাদনা]

বহিঃসংযোগ[সম্পাদনা]