অর্গানোমেটালিক ফিল্ম ক্যাপাসিটরের সবচেয়ে বড় সুবিধা হলো এগুলোর স্ব-আরোগ্য ক্ষমতা, যা এই ক্যাপাসিটরগুলোকে বর্তমানে সবচেয়ে দ্রুত বর্ধনশীল ক্যাপাসিটরগুলোর মধ্যে অন্যতম করে তুলেছে।
মেটালাইজড ফিল্ম ক্যাপাসিটরের স্ব-আরোগ্যের দুটি ভিন্ন প্রক্রিয়া রয়েছে: একটি হলো ডিসচার্জ স্ব-আরোগ্য; অন্যটি হলো ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল স্ব-আরোগ্য। প্রথমটি উচ্চ ভোল্টেজে ঘটে, তাই একে উচ্চ-ভোল্টেজ স্ব-আরোগ্যও বলা হয়; যেহেতু দ্বিতীয়টি খুব কম ভোল্টেজেও ঘটে, তাই একে প্রায়শই নিম্ন-ভোল্টেজ স্ব-আরোগ্য বলা হয়।
ডিসচার্জ স্ব-আরোগ্য
ডিসচার্জের স্ব-আরোগ্যের প্রক্রিয়াটি ব্যাখ্যা করার জন্য, ধরে নিন যে R রোধের দুটি ধাতব ইলেকট্রোডের মাঝখানে থাকা জৈব ফিল্মে একটি ত্রুটি রয়েছে। ত্রুটির প্রকৃতির উপর নির্ভর করে, এটি একটি ধাতব ত্রুটি, একটি সেমিকন্ডাক্টর বা একটি দুর্বলভাবে অন্তরক ত্রুটি হতে পারে। স্পষ্টতই, যখন ত্রুটিটি পূর্বোক্তগুলির মধ্যে একটি হয়, তখন ক্যাপাসিটরটি কম ভোল্টেজে নিজেকে ডিসচার্জ করে ফেলবে। শুধুমাত্র পরবর্তী ক্ষেত্রেই তথাকথিত উচ্চ ভোল্টেজ ডিসচার্জটি নিজে থেকেই আরোগ্য লাভ করে।
ডিসচার্জ সেলফ-হিলিং প্রক্রিয়াটি হলো, একটি মেটালাইজড ফিল্ম ক্যাপাসিটরে ভোল্টেজ V প্রয়োগ করার সাথে সাথেই, ত্রুটির মধ্য দিয়ে একটি ওহমিক কারেন্ট I=V/R প্রবাহিত হয়। ফলে, মেটালাইজড ইলেকট্রোডের মধ্য দিয়ে কারেন্ট ডেনসিটি J=V/Rπr² প্রবাহিত হয়, অর্থাৎ, ত্রুটির যত কাছাকাছি এলাকা (r যত ছোট) হয়, মেটালাইজড ইলেকট্রোডের মধ্যে এর কারেন্ট ডেনসিটি তত বেশি হয়। ত্রুটির শক্তি খরচের কারণে সৃষ্ট জুল তাপ W=(V²/R)r-এর ফলে, একটি সেমিকন্ডাক্টর বা ইনসুলেটিং ত্রুটির রোধ R সূচকীয়ভাবে হ্রাস পায়। ফলে, কারেন্ট I এবং শক্তি খরচ W দ্রুত বৃদ্ধি পায়, যার ফলস্বরূপ, যে অঞ্চলে মেটালাইজড ইলেকট্রোড ত্রুটির খুব কাছাকাছি থাকে, সেখানে কারেন্ট ডেনসিটি J₁=V/πr¹² তীব্রভাবে বেড়ে যায় এবং এর জুল তাপ ঐ অঞ্চলের মেটালাইজড স্তরকে গলিয়ে দিতে পারে, যার ফলে এখানে ইলেকট্রোডগুলোর মধ্যে আর্ক তৈরি হয়। আর্কটি দ্রুত বাষ্পীভূত হয়ে যায় এবং গলিত ধাতুকে দূরে নিক্ষেপ করে, যা ধাতব স্তরবিহীন একটি ইনসুলেটেড বিচ্ছিন্ন অঞ্চল তৈরি করে। আর্কটি নির্বাপিত হয় এবং স্ব-আরোগ্য সাধিত হয়।
ডিসচার্জ সেলফ-হিলিং প্রক্রিয়ায় উৎপন্ন জুল তাপ এবং আর্কের কারণে, ত্রুটির চারপাশের ডাইইলেকট্রিক এবং ডাইইলেকট্রিক পৃষ্ঠের ইনসুলেশন আইসোলেশন এলাকা অনিবার্যভাবে তাপীয় ও বৈদ্যুতিক ক্ষতির শিকার হয়, এবং এর ফলে রাসায়নিক বিয়োজন, গ্যাসীয়করণ ও কার্বনাইজেশন, এমনকি যান্ত্রিক ক্ষতিও ঘটে।
উপরোক্ত আলোচনা থেকে, একটি নিখুঁত ডিসচার্জ সেলফ-হিলিং অর্জনের জন্য, ত্রুটির চারপাশে একটি উপযুক্ত স্থানীয় পরিবেশ নিশ্চিত করা প্রয়োজন। তাই, ত্রুটির চারপাশে একটি যুক্তিসঙ্গত মাধ্যম, মেটালাইজড স্তরের উপযুক্ত পুরুত্ব, একটি হারমেটিক পরিবেশ এবং উপযুক্ত কোর ভোল্টেজ ও ক্যাপাসিটি অর্জনের লক্ষ্যে মেটালাইজড অর্গানিক ফিল্ম ক্যাপাসিটরের ডিজাইন অপ্টিমাইজ করা প্রয়োজন। তথাকথিত নিখুঁত ডিসচার্জ সেলফ-হিলিং হলো: সেলফ-হিলিং সময় খুব কম, সেলফ-হিলিং শক্তি কম, ত্রুটিগুলোর চমৎকার বিচ্ছিন্নতা এবং পার্শ্ববর্তী ডাইইলেকট্রিকের কোনো ক্ষতি না হওয়া। ভালো সেলফ-হিলিং অর্জনের জন্য, অর্গানিক ফিল্মের অণুগুলোতে কার্বন ও হাইড্রোজেন পরমাণুর অনুপাত কম এবং অক্সিজেনের পরিমাণ পরিমিত হওয়া উচিত, যাতে সেলফ-হিলিং ডিসচার্জের সময় যখন ফিল্মের অণুগুলোর বিয়োজন ঘটে, তখন কোনো কার্বন উৎপন্ন না হয় এবং নতুন পরিবাহী পথ তৈরি এড়ানোর জন্য কোনো কার্বন জমা না হয়, বরং CO2, CO, CH4, C2H2 এবং অন্যান্য গ্যাস উৎপন্ন হয় যা গ্যাসের তীব্র বৃদ্ধির সাথে আর্ককে নিভিয়ে দেয়।
স্ব-আরোগ্যের সময় ত্রুটির চারপাশের মাধ্যম যাতে ক্ষতিগ্রস্ত না হয়, তা নিশ্চিত করার জন্য স্ব-আরোগ্য শক্তি খুব বেশি বা খুব কম হওয়া উচিত নয়। এর ফলে ত্রুটির চারপাশের মেটালাইজেশন স্তরটি অপসারিত হয় এবং একটি অন্তরক (উচ্চ রোধ) অঞ্চল তৈরি হয়, যা ত্রুটিটিকে বিচ্ছিন্ন করে স্ব-আরোগ্য অর্জন করে। স্পষ্টতই, প্রয়োজনীয় স্ব-আরোগ্য শক্তি মেটালাইজেশন স্তরের ধাতু, পুরুত্ব এবং পরিবেশের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত। অতএব, স্ব-আরোগ্য শক্তি কমাতে এবং ভালো স্ব-আরোগ্য অর্জনের জন্য, কম গলনাঙ্কের ধাতু দিয়ে জৈব ফিল্মের মেটালাইজেশন করা হয়। এছাড়াও, মেটালাইজেশন স্তরটি অসমভাবে পুরু বা পাতলা হওয়া উচিত নয়, বিশেষ করে আঁচড় এড়ানো উচিত, অন্যথায়, অন্তরক বিচ্ছিন্ন অঞ্চলটি শাখা-প্রশাখার মতো হয়ে যাবে এবং ভালো স্ব-আরোগ্য অর্জনে ব্যর্থ হবে। CRE ক্যাপাসিটরগুলিতে সর্বদা নিয়মিত ফিল্ম ব্যবহার করা হয় এবং একই সাথে কঠোরভাবে আগত কাঁচামাল পরিদর্শন ব্যবস্থাপনা করা হয়, যার ফলে ত্রুটিপূর্ণ ফিল্মগুলি শুরুতেই বাতিল করা হয়, যাতে ক্যাপাসিটর ফিল্মের গুণমান সম্পূর্ণরূপে নিশ্চিত থাকে।
ডিসচার্জ সেলফ-হিলিং ছাড়াও আরও একটি প্রক্রিয়া রয়েছে, যা হলো ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সেলফ-হিলিং। পরবর্তী প্রবন্ধে আমরা এই কার্যপ্রণালীটি নিয়ে আলোচনা করব।
পোস্ট করার সময়: ১৮-ফেব্রুয়ারি-২০২২