মেডিকেল ইলেকট্রনিক ডিভাইসে ডায়োডে রিভার্স কারেন্ট কিভাবে প্রতিরোধ করা যায়?

一, বিপরীত বর্তমান এবং চিকিৎসা ঝুঁকি শারীরিক প্রক্রিয়া
একটি ডায়োডের বিপরীত কারেন্ট প্রধানত তিনটি অংশ নিয়ে গঠিত:

সংখ্যালঘু বাহক প্রসারণ: বিপরীত পক্ষপাতের অধীনে, P-টাইপ অঞ্চলে ইলেকট্রন এবং এন-টাইপ অঞ্চলে ছিদ্রগুলি একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের ক্রিয়ায় একটি ছোট স্রোত গঠন করে এবং এর মাত্রা তাপমাত্রার সাথে তাত্পর্যপূর্ণভাবে সম্পর্কিত।
সারফেস লিকেজ কারেন্ট: প্যাকেজিং ত্রুটি বা পৃষ্ঠের দূষণের কারণে স্থানীয় বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের বিকৃতি, যার ফলে ফুটো না হওয়া পথ আদর্শ।
রিভার্স ব্রেকডাউন: যখন রিভার্স ভোল্টেজ ক্রিটিক্যাল মান অতিক্রম করে, তখন চার্জ বাহক তুষারপাতের গুণ বা জেনার টানেলিং প্রভাবের মাধ্যমে তীব্রভাবে বৃদ্ধি পায়, যার ফলে ডিভাইসের স্থায়ী ক্ষতি হয়।
চিকিৎসা সরঞ্জামে বিপরীত কারেন্টের ক্ষতি বিশেষভাবে উল্লেখযোগ্য:

ইসিজি মনিটর: বিপরীত কারেন্ট পাওয়ার ফ্রিকোয়েন্সি হস্তক্ষেপ প্রবর্তন করতে পারে, সত্যিকারের ইলেক্ট্রোকার্ডিওগ্রাম সংকেতকে মাস্ক করে
এমআরআই সিস্টেম: শক্তিশালী চৌম্বক ক্ষেত্রের পরিবেশে বিপরীত কারেন্ট আর্ক স্রাবের কারণ হতে পারে, রোগীর নিরাপত্তা বিপন্ন হতে পারে
ইমপ্লান্টযোগ্য ডিভাইস: মাইক্রো অ্যাম্পিয়ার লেভেল রিভার্স কারেন্ট নিউরাল স্টিমুলেশন সিগন্যালে হস্তক্ষেপ করতে পারে, চিকিৎসার কার্যকারিতাকে প্রভাবিত করে
2, মেডিকেল গ্রেড ডায়োড নির্বাচনের জন্য মূল মান
চিকিৎসা সরঞ্জামের উচ্চ নির্ভরযোগ্যতার প্রয়োজনীয়তার প্রতিক্রিয়া হিসাবে, ডায়োড নির্বাচন নিম্নলিখিত নীতিগুলি অনুসরণ করা উচিত:

1. উপাদান এবং কাঠামোগত অপ্টিমাইজেশান
আল্ট্রা ফাস্ট রিকভারি ডায়োড (এফআরডি): স্বর্ণ বা প্ল্যাটিনাম ডোপড ডিফিউশন প্রযুক্তি ব্যবহার করে, রিভার্স রিকভারি টাইম 20-50ns এ সংক্ষিপ্ত করা হয়, উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি পালস চিকিৎসা সরঞ্জামের জন্য উপযুক্ত (যেমন আল্ট্রাসাউন্ড ডায়াগনস্টিক যন্ত্র)
Schottky Barrier Diode (SBD): মেটাল সেমিকন্ডাক্টর ইন্টারফেস বৈশিষ্ট্যগুলি ব্যবহার করে, এটি 0.1-0.3V এর অতি-লো ফরওয়ার্ড ভোল্টেজ ড্রপ অর্জন করে, তাপের ক্ষতি কমায় এবং পোর্টেবল মেডিকেল ডিভাইসগুলির জন্য বিশেষভাবে উপযুক্ত
উচ্চ ভোল্টেজ রেকটিফায়ার ডায়োড: এক্স-রে জেনারেটরের মতো উচ্চ ভোল্টেজ অ্যাপ্লিকেশনগুলির প্রয়োজনীয়তা মেটাতে, বিপরীত ব্রেকডাউন ভোল্টেজকে কয়েক হাজার ভোল্টে বাড়ানোর জন্য একটি মাল্টি-স্তর ডিফিউশন কাঠামো গ্রহণ করে
2. কী প্যারামিটার নিয়ন্ত্রণ
রিভার্স লিকেজ কারেন্ট (IR): মেডিকেল গ্রেড ডিভাইসের জন্য 125 ডিগ্রীতে 1 μA এর কম বা সমান IR প্রয়োজন, যা শিল্প মান থেকে 10 গুণ বেশি।
থার্মাল রেজিস্ট্যান্স (R θ JA): কপার ক্লিপ বন্ডিং প্রক্রিয়ার মাধ্যমে তাপ রোধ 2 ডিগ্রী /W এ হ্রাস করা হয়, এটি নিশ্চিত করে যে 40 ডিগ্রি পরিবেষ্টিত তাপমাত্রায় সংযোগের তাপমাত্রা 150 ডিগ্রির বেশি না হয়
রেডিয়েশন রেজিস্ট্যান্স: রেডিওথেরাপি যন্ত্রপাতিতে ডায়োডের জন্য, তাদের 100kGy গামা রশ্মি বিকিরণ পরীক্ষা পাস করতে হবে
3, রিভার্স কারেন্ট সাপ্রেশনের ইঞ্জিনিয়ারিং প্র্যাকটিস
1. সার্কিট স্তর সুরক্ষা নকশা
বিপরীত সমান্তরাল সুরক্ষা: একটি দ্বিমুখী পরিবাহী চ্যানেল তৈরি করতে পাওয়ার ডায়োডের উভয় প্রান্তে সমান্তরালভাবে দ্রুত পুনরুদ্ধার ডায়োডগুলিকে সংযুক্ত করুন। উদাহরণস্বরূপ, ডিফিব্রিলেটরগুলিতে, 1N4148 এবং UF4007 এর সংমিশ্রণটি 200V থেকে 50V এর মধ্যে বিপরীত স্পাইক ভোল্টেজকে দমন করতে ব্যবহৃত হয়।
RC শোষণ নেটওয়ার্ক: উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি সুইচ অ্যাপ্লিকেশানগুলির জন্য, একটি 0.1 μF সিরামিক ক্যাপাসিটর এবং একটি 10 ​​Ω কার্বন ফিল্ম প্রতিরোধক ডায়োড জুড়ে সমান্তরালভাবে সংযুক্ত থাকে যাতে বিপরীত পুনরুদ্ধার চার্জগুলি কার্যকরভাবে শোষণ করা যায়। একটি নির্দিষ্ট হেমোডায়ালাইসিস মেশিনের পরিমাপ করা ডেটা দেখায় যে এই স্কিমটি পিক রিভার্স কারেন্ট 1.2A থেকে 0.3A পর্যন্ত কমিয়ে দেয়।
সক্রিয় ক্ল্যাম্প সার্কিট: MOSFET এবং জেনার ডায়োডের সংমিশ্রণ ব্যবহার করে, এটি সক্রিয়ভাবে পরিচালনা করে যখন বিপরীত ভোল্টেজ নিরাপত্তা থ্রেশহোল্ড অতিক্রম করে। ইমপ্লান্টযোগ্য পেসমেকারগুলিতে, এই প্রযুক্তিটি বিপরীত কারেন্টকে 10nA-এর নিচে সীমাবদ্ধ করে, যা চিকিৎসা নিরাপত্তা মান IEC 60601-1 পূরণ করে।
2. প্রক্রিয়া এবং প্যাকেজিং উদ্ভাবন
গ্লাস প্যাসিভেশন প্রযুক্তি: PN জংশনের পৃষ্ঠে একটি SiO ₂ প্যাসিভেশন স্তর তৈরি করে, পৃষ্ঠের ফুটো কারেন্ট 0.01 nA/mm ² এ কমে যায়। একটি নির্দিষ্ট এন্ডোস্কোপিক সিসিডি ইমেজিং সিস্টেমে এই প্রযুক্তি গ্রহণ করার পরে, ছবির শব্দ 3dB দ্বারা হ্রাস করা হয়েছিল।
সিরামিক প্যাকেজিং সলিউশন: Al ₂ O Ⅲ সিরামিক সাবস্ট্রেট এবং সোনার টিনের ইউটেক্টিক ওয়েল্ডিং ব্যবহার করে, তাপ সম্প্রসারণ সহগ-এর মিলিত ডিগ্রী 95% বৃদ্ধি করা হয়, এবং প্যারামিটারগুলি -40 ডিগ্রি থেকে +85 ডিগ্রি তাপমাত্রার সীমার মধ্যে স্থিতিশীল থাকে।
3D ইন্টিগ্রেটেড স্ট্রাকচার: একই সিলিকন সাবস্ট্রেটে ডায়োড, তাপমাত্রা সেন্সর এবং ESD সুরক্ষা ডিভাইসগুলিকে একত্রিত করা{1}}বাস্তব সময়ের নিরীক্ষণ এবং গতিশীল ক্ষতিপূরণ অর্জন করতে। পোর্টেবল আল্ট্রাসাউন্ড প্রোবের ক্ষেত্রে, এই স্কিমটি বিপরীত কারেন্টের ওঠানামা পরিসীমা ± 15% থেকে ± 3% পর্যন্ত কমিয়ে দেয়।
4, চিকিৎসা সরঞ্জাম সাধারণত আবেদন ক্ষেত্রে
1. গুরুত্বপূর্ণ লক্ষণগুলির উচ্চ নির্ভুলতা পর্যবেক্ষণ
একটি মাল্টি প্যারামিটার মনিটরে, BAS70-04 অতি-লো লিকেজ কারেন্ট ডায়োড অ্যারে অর্জন করতে ব্যবহৃত হয়:

Input impedance:>10G Ω
পক্ষপাত বর্তমান:<50fA
Common mode rejection ratio:>120dB
এই স্কিমটি সফলভাবে ইলেক্ট্রোকার্ডিওগ্রাম সংকেত অধিগ্রহণের ত্রুটিকে ± 5% থেকে ± 0.2% এ কমিয়ে এনেছে, যা AAMI EC11 স্ট্যান্ডার্ডের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করেছে।
2. ন্যূনতম আক্রমণাত্মক অস্ত্রোপচার শক্তি সিস্টেম
উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি বৈদ্যুতিক ছুরিতে, FRD এবং সিলিকন কার্বাইড (SiC) ডায়োডের সমান্তরাল সমন্বয় ব্যবহার করা হয়:

বিপরীত পুনরুদ্ধারের সময়:<15ns
পজিটিভ ভোল্টেজ ড্রপ: 0.7V (@10A)
সার্জ কারেন্ট সহ্য ক্ষমতা: 100A (10ms)
এই ডিজাইন টিস্যু কাটার নির্ভুলতা 40% উন্নত করে যখন ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ইন্টারফারেন্স (EMI) 20dB কমিয়ে দেয়।
3. বহনযোগ্য ইনসুলিন পাম্প
SOT-23 এ প্যাকেজ করা BAT54 সিরিজের Schottky ডায়োড অর্জন করে:

আয়তন: 2.1 × 2.4 × 0.9 মিমি ³
বিপরীত ফুটো বর্তমান: 0.1 μ A (@ 25 ডিগ্রি)
শুরুর সময়:<1ns
এই সমাধানটি ± 1% এর মধ্যে ওষুধ সরবরাহের ত্রুটি নিয়ন্ত্রণ করার সময় ডিভাইসের ব্যাটারির আয়ু 7 দিন পর্যন্ত প্রসারিত করে।