থার্মায়োনিক ডায়োড হলো থার্মায়োনিক ভালভ জাতের যন্ত্র যা ভ্যাকুয়াম টিউব বা ভালভ নামেও পরিচিত
এটি মূলত একটি বায়ুশূণ্য কাচের টিউবের ভেতরে বিপরীত বিভবের ইলেকট্রোডের অ্যানোড ও ক্যাথোড সমাবেশ
একটি হিটার ফিলামেন্টের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত বিদ্যুতের সাহায্যে ক্যাথোডকে উত্তপ্ত করে তোলা হয় যা থেকে ইলেকট্রনের থার্মায়োনিক নির্গমন ঘটে
থার্মায়োনিক নির্গমন বৃদ্ধির জন্য ক্যাথোডের উপর নিম্ন কার্যক্ষমতাসম্পন্ন ওয়ার্ক ফাংশন বেরিয়াম ও স্ট্রোন্টিয়াম অক্সাইডের মিশ্রণের প্রলেপ দেওয়া হয়
অ্যানোড ধনাত্মকভাবে চার্জিত থাকে ফলে তা ক্যাথোড থেকে থার্মায়োনিক নির্গমনে বেরিয়ে আসা ইলেকট্রনকে আকর্ষণ করে
এ ধরণের ডায়োডে বিপরীতমুখী তড়িৎ প্রবাহের কোন সম্ভাবনাই থাকে না
বিশ শতকের প্রথমার্ধ্বে থার্মিয়োনিক ভালব ডায়োড বিভিন্ন অ্যানালগ সরঞ্জামে যেমন টিভি রেডিও ইত্যাদিতে এমনকি কম্পিউটার ও অন্যান্য স্বয়ংক্রিয় বর্তনীতে অ্যানালগ সংকেত ও শক্তি পরিবহনে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়
ষাটের দশকে অর্ধপরিবাহী ডায়োডের আবিষ্কার হলে এর প্রয়োজন কমতে শুরু করে
বর্তমানে ভালভ ডায়োড ইলেকট্রিক গিটারের রেকটিফায়ার এবং হাই অ্যান্ড অডিও অ্যামপ্লিফায়ার ও হাই ভোল্টের যন্ত্রপাতিতে এর কিছু ব্যবহার রয়েছে
অধিকাংশ আধুনিক ডায়োডই অর্ধপরিবাহী জাংশন তত্ত্বের উপর নির্ভর করে বানানো হয়
এদের মধ্যে সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ হলো জাংশন ডায়োড
এধরণের ডায়োড অর্ধ পরিবাহীর ক্রিস্টাল যেমন সিলিকন থেকে নির্মিত হয়
ক্রিস্টালের এক অংশে কিছু অপদ্রব্য মেশানো হয় ডোপায়ন যাতে এমন একটা জায়গা তৈরি হয় যাতে ঋণাত্নক চার্জের বাহক বা ইলেকট্রন অধিক পরিমাণে থাকে এঅংশকে বলা হয় এনটাইপ অর্ধপরিবাহী
ক্রিস্টালের অপর অংশে ভিন্নধর্মী অপদ্রব্যের সাহায্যে ধনাত্নক চার্জের ঘনত্ব বাড়িয়ে তোলা হয়
এ অংশটিকে বলা হয় পিটাইপ অর্ধপরিবাহী
এই দুইটি অংশের পি ও এন সংযোগস্থলকে বলে পিএন জাংশন যেখানে ডায়োডের মূল কাজগুলো সংগঠিত হয়ে থাকে
ডায়োডে তড়িৎ প্রবাহের দিক হচ্ছে টাইপ অর্ধপরিবাহী থেকে টাইপ অর্ধপরিবাহক দিকে
এর বিপরীত দিকে তড়িৎ প্রবাহিত হতে পারে না
শটকি ডায়োড একটি বিশেষ গঠন যাতে পি বা এন যেকোন একটি অংশের বদলে একটি ধাতু ব্যবহৃত হয়
তাতে অর্ধপরিবাহী জাংশনটি তৈরি হয় ধাতু ও অর্ধপরিবাহীর সংযোগস্থলে
একটি টাইপ অর্ধপরিবাহকের অভ্যন্তরে প্রচুর হোল ও খুবই কম সংখ্যক মুক্ত ইলেক্ট্রন থাকে
আবার টাইপ অর্ধপরিবাহকের ক্ষেত্রে এর বিপরীত অর্থাৎ প্রচুর মুক্ত ইলেক্ট্রন ও খুবই কম সংখ্যক হোল থাকে
যখন একটি জংশন তৈরী করা হয় তখন অঞ্চল হতে হোলগুলো অঞ্চলের দিকে এবং অঞ্চল হতে ইলেকট্রনগুলো অঞ্চলের দিকে যেতে চেষ্টা করে
এটি একটি ব্যাপন প্রক্রিয়া যার মাধ্যমে পদার্থকণিকা অধিক ঘনত্বের স্থান থেকে কম ঘনত্বের স্থানে প্রবাহিত হতে থাকে
এ অবস্থায় অঞ্চল হতে কিছু হোল অঞ্চলে চলে যাওয়ায় অঞ্চলের জাংশনসংলগ্ন এলাকার অণুগুলো আয়নিত হয়ে ঋণাত্মক চার্জ ধারণ করে
একইভাবে অঞ্চল হতে অঞ্চলে ইলেক্ট্রনের ব্যাপনের কারণে অঞ্চলে ধনাত্মক চার্জে আয়নিত একটি অঞ্চল তৈরি হয়
এভাবে অঞ্চলে ঋণাত্মক ও অঞ্চলে ধনাত্মক আয়ন উন্মুক্ত হয়ে যাওয়ায় একটি উল্টো ব্যাপার ঘটে অঞ্চলের ঋণাত্মক আয়ন অঞ্চলের ইলেক্ট্রনকে অঞ্চলে প্রবেশে বাধা দেয় অঞ্চলের ধনাত্মক আয়ন অঞ্চলের হতে হোলকে অঞ্চলে প্রবেশে বাধা দেয় এওবস্থায় একটি তাপীয় সাম্যাবস্থা অর্জিত হয় যাতে ইলেকট্রন ও হোলের ব্যাপন বন্ধ হয়ে যায় এবং জাংশন বা সংযোগস্থলে একটি বিভব প্রাচীর oe e সৃষ্টি হয়
এই বিভব প্রাচীরের উভয় পাশে একটি সীমা পর্যন্ত শুধুমাত্র আয়ন অঞ্চলে ঋণাত্মক আয়ন এবং অঞ্চলে ধনাত্মক আয়ন থাকে এই সীমার মধ্যে কোন মুক্ত মুখ্য আধান বাহক o e e তথা ইলেক্ট্রন বা হোল থাকেনা
এই স্তরে আধানবাহকের অনুপস্থিতির কারণে একে নিঃশেষিত স্তর বা ডিপলেশন স্তর eeo eo বলে
একটি ডায়োডে তড়িৎ প্রবাহ হবে কিনা তা নির্ভর করে এর উপর প্রযুক্ত বহিঃস্থ বিভব বা ভোল্টেজের oe উপর যা দুইভাবে হতে পারে সম্মুখী ঝোঁক বা সম্মুখী বায়াস o s বিমুখী ঝোঁক বা বিমুখী বায়াস eese s বহিঃস্থ ভোল্টেজ যদি এমনভাবে প্রয়োগ করা হয় যে তড়িৎউৎসের ব্যাটারী ধনাত্মক প্রান্ত ডায়োডের প্রান্তের সাথে এবং তড়িৎউৎসের ঋণাত্মক প্রান্ত ডায়োডের প্রান্তের সাথে যুক্ত থাকে তবে তাকে সম্মুখী ঝোঁক বা সম্মুখী বায়াস বলা হয়
এক্ষেত্রে ব্যাটারীর ধনাত্মক প্রান্ত অঞ্চলের ইলেক্ট্রন গুলোকে অঞ্চলের দিকে টানবে কারণ ইলেক্ট্রনের চার্জ এবং ব্যাটারীর ধনাত্মক প্রান্তের চার্জ বিপরীত অঞ্চলের হোলগুলোকে অঞ্চলের দিকে ঠেলে দিবে কারণ হোলের চার্জ এবং ব্যাটারীর ধনাত্মক প্রান্তের চার্জ সমপ্রকৃতির এবং ব্যাটারীর ঋনাত্মক প্রান্ত অঞ্চলের ইলেক্ট্রন গুলোকে অঞ্চলের দিকে ঠেলে দিবে কারণ ইলেক্ট্রনের চার্জ এবং ব্যাটারীর ঋণাত্মক প্রান্তের চার্জ সমপ্রকৃতির অঞ্চলের হোলগুলোকে অঞ্চলের দিকে টানবে কারণ হোলের চার্জ এবং ব্যাটারীর ঋণাত্মক প্রান্তের চার্জ বিপরীত ফলে ভোল্টেজ বাড়াতে থাকলে ডিপলেশন স্তর সংকুচিত হতে থাকবে যেহেতু আধান বাহকের চাপ বৃদ্ধি পাচ্ছে এবং এক পর্যায়ে ডিপলেশন স্তর উপেক্ষা করে আধান বাহকগুলো জংশন অতিক্রম করবে
যেহেতু অঞ্চল হতে হোল অঞ্চলে প্রবেশ করছে এবং অঞ্চল হতে ইলেক্ট্রন অঞ্চলে প্রবেশ করছে সেহেতু এটা বলা যায় ডায়োডের মধ্য দিয়ে তড়িৎবিদ্যুৎ প্রবাহিত হচ্ছে
ব্যাটারীর উপস্থিতির কারণে এই প্রক্রিয়া অব্যাহত থাকবে এবং বর্তনীতে তড়িৎ প্রবাহ চলতে থাকবে
সম্মুখী ঝোঁক বৃদ্ধির সাথে সাথে তড়িৎ প্রবাহ এক্সপোনেশিয়ালভাবে বাড়তে থাকে ডায়োডের বৈশিষ্ট্য দ্রষ্টব্য
এ কারণে সম্মুখী ঝোঁকে চালিত ডায়োডকে চালু বা অন হিসেবে গণ্য করা হয়
যে সম্মুখী ভোল্টেজে ডায়োডের তড়িৎ প্রবাহ প্রত্যাশিত পর্যায়ে উন্নীত হয় প্রয়োগভেদে এম্পিয়ারসেমি তাকে কাটইন ভোল্টেজ বলা হয়
সিলিকন পিএন ডায়োডের জন্য এর মান ভোল্ট আবার সিলিকন শটকি ডায়োডের জন্য এর মান ভোল্টের কাছাকাছি
অপরদিকে উচ্চ ব্যান্ডপার্থক্যের পদার্থ যেমন সিলিকন কার্বাইড বা গ্যালিয়াম নাইট্রাইড দিয়ে তৈরি ডায়োডের জন্য কাটইন বিভব ভোল্টেরও বেশি হতে পারে
বহিঃস্থ ভোল্টেজ যদি এমনভাবে প্রয়োগ করা হয় যে তড়িৎউৎসের ব্যাটারী ঋণাত্মক প্রান্ত ডায়োডের প্রান্তের সাথে এবং তড়িৎউৎসের ধনাত্মক প্রান্ত ডায়োডের প্রান্তের সাথে যুক্ত থাকে তবে তাকে বিমুখী ঝোঁক বা বিমুখী বায়াস বলা হয়
এক্ষেত্রে ব্যাটারীর ঋণাত্মক প্রান্ত অঞ্চলের ইলেক্ট্রন গুলোকে জংশন থেকে অঞ্চলের দিকে ঠেলে দিবে কারণ ইলেক্ট্রনের চার্জ এবং ব্যাটারীর ঋণাত্মক প্রান্তের চার্জ সমপ্রকৃতির অঞ্চলের হোলগুলোকে জংশন থেকে অঞ্চলের আরো প্রান্তের দিকে টেনে আনবে কারণ হোলের চার্জ এবং ব্যাটারীর ঋণাত্মক প্রান্তের চার্জ বিপরীত এবং ব্যাটারীর ধনাত্মক প্রান্ত অঞ্চলের ইলেক্ট্রনগুলোকে জংশন থেকে অঞ্চলের আরো প্রান্তের দিকে টেনে আনবে কারণ ইলেক্ট্রনের চার্জ এবং ব্যাটারীর ধনাত্মক প্রান্তের চার্জ বিপরীত অঞ্চলের হোলগুলোকে জংশন থেকে অঞ্চলের দিকে ঠেলে দিবে কারণ হোলের চার্জ এবং ব্যাটারীর ধনাত্মক প্রান্তের চার্জ সমপ্রকৃতির এইক্ষেত্রে ভোল্টেজ বাড়াতে থাকলে ডিপলেশন স্তর সম্প্রসারিত হতে থাকবে যেহেতু আধান বাহকের চাপ কমে যাচ্ছে নির্দিষ্ট সীমার অতিরিক্ত ভোল্টেজ প্রয়োগ করলে আয়োনাইজেশন বা টানেলিং প্রক্রিয়ায় ডায়োডের মধ্য দিয়ে তড়িৎপ্রবাহ হতে থাকে
এই ভোল্টেজকে ব্রেকডাউন ভোল্টেজ বলে
এটি লক্ষ্য করা জরুরি যে যদিও একে ব্রেকডাউন ভোল্টেজ বলা হয় এর ফলে ডায়োডের পদার্থগত কোন ক্ষতি বা পরিবর্তন ঘটে না শুধুমাত্র এর বিপরীতমুখী থেকে অঞ্চলের দিকে তড়িৎপ্রবাহ রোধের ক্ষমতা লোপ পায়
বিভব পার্থক্য ব্রেকডাউন ভোল্টেজের নিচে নেমে এলে ডায়োড পুনরায় তার একমুখী তড়িৎ পরিবহনের ক্ষমতা রেকটিফিকেশনফেরত পায়
তবে উচ্চ বিভব পার্থক্যে উচ্চ তড়িৎ প্রবাহ ডায়োডে উচ্চ তাপমাত্রা তৈরি করে যা একটি নির্দিষ্ট সীমা অতিক্রম করলে ডায়োডটি পুড়ে যেতে পারে বা ডায়োডের ধাতব সংযোগ ও বহিঃআবরণ ক্ষতিগ্রস্থ হতে পারে
এ কারণে উচ্চ তাপমাত্রা ও উচ্চ বিভব পার্থক্যে যেসব ডায়োড ব্যবহৃত হয় বিশেষত পাওয়ার ইলেকট্রনিক্সে সেগুলো তৈরিতে তাপসহ ধাতব সংযোগ ও বহিঃআবরণ প্রস্তুত করা একটি বড় চ্যালেঞ্জ e e eooes o eos esos os o
যেকোন ডায়োডের দুই প্রান্তে বিভবপার্থক্যের পরিবর্তনের সাথে তড়িৎ প্রবাহের পরিবর্তন শকলি আদর্শ ডায়োড সূত্র মেনে চলে
সূত্রটি হচ্ছে যেখানে তাপীয় বিভব একটি তাপমাত্রাসংবেদী ধ্রুবক যাকে প্রকাশ করা হয়ঃ যেখানে হলো বল্টজম্যান ধ্রুবক হলো পরম তাপমাত্রা পিএন সংযোগের এবং হলো একটি ইলেকট্রনের আধানের মান
কক্ষ তাপমাত্রায় কেলভিন তাপীয় বিভবের মান প্রায় মিলিভোল্ট
আইডিয়ালিটি ফ্যাক্টর নির্দেশ করে ডায়োডের আইভি বৈশিষ্ট্য শূণ্যস্থানে থার্মায়োনিক নিঃসরণের কতটা কাছাকাছি
একটি আদর্শ পিএন জাংশন ডায়োডে তড়িৎপ্রবাহ শুধুমাত্র গৌণ আধান বাহকের অঞ্চলে হোল ও অঞ্চলে ইলেকট্রন মাধ্যমে হয়ে থাকে
এক্ষেত্রে আইডিয়ালিটি ফ্যাক্টরের মান হয়
শটকি ডায়োডে তড়িৎপ্রবাহ ঘটে মুখ্য আধান বাহকের মাধ্যমে এবং এক্ষেত্রেও এর আদর্শ মান
প্রকৃত ডায়োড সাধারণত আদর্শ মান থেকে বিচ্যুতি প্রদর্শন করে
তবে বিশুদ্ধ ও উন্নতমানের ক্রিস্টাল থেকে তৈরি ডায়োডে এর মান থেকে এর মধ্যে থাকে
তবে পিএন জাংশন ডায়োডে অতি উচ্চমাত্রার বিভব পার্থক্য তৈরির মাধ্যমে গৌণ আধানের সংখ্যা একটি নির্দিষ্ট মাত্রা অতিক্রম করালে eo oo তা স্থানীয় আধাননিরপেক্ষতা বজায় রাখতে গিয়ে মুখ্য আধানেরও ব্যাপন ঘটায় o so
এক্ষেত্রে আইডিয়ালিটি ফ্যাক্টরের মান দাঁড়ায়
অ্যাম্পলিচ্যুড মড্যুলেটেডএএম রেডিও সংকেত গ্রহণ ও তার মর্মোদ্ধারের ডিমড্যুলেশন জন্য ডায়োড ব্যবহার করা হয়