කොහොමද යාළුවනේ!
ගිය කලින් ලිපිවලින් මම සන්නායක හා අර්ධසන්නායක ගැන ගොඩක් දේවල් කතා කලානේ.ඉතින් ඒවා බැලුවෙ නැත්නම් ඒවත් බලලා ඉන්නකෝ.
හරි එහෙනම් අද පාඩමෙන් මම කතා කරන්න යන්නේ, ඒ ලිපියේ තුන්වන කොටස නැතිනම් අවසාන කොටස ගැනයි. මේකෙන් මං ඕගොල්ලන්ට කියන්න බලාපොරොත්තු වෙන්නේ P-Nසන්ධිය පිලිබදව වැඩිදුර තොරතුරුයි. දැන් අපි ඒ ගැන කතා කරමු.
P-N සන්ධිය(P-N Junction)
මම කලින් ලිපියෙන් 'P' වර්ගයේ අර්ධසන්නායක ගැන හා 'N' වර්ගයේ අර්ධසන්නායක ගැන කිව්වා ඕගොල්ලන්ට මතක ඇති, ඉතින් මේ P හා N වර්ගයේ අර්ධසන්නායක දෙකක් විශේෂ තත්ව යටතේ එකිනෙක සන්ධි කිරීම තුලින් තමා P-N සන්ධියක් නිර්මාණය කරන්නේ.
ඉතින් මේ P-N සන්ධියේ 'P' වර්ගයේ අර්ධසන්නායක කුහර වලින් සමන්විත වන අතර, මේ කුහර (-)ඍණ විද්යුතය සදහා ආකර්ෂණයක් දක්වයි. ඒ වගේම 'N' වර්ගයේ අර්ධසන්නායක නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝන වලින් සමන්විත වන අතර, මේ නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝන (+)ධන විද්යුතය සදහා ආකර්ෂණයක් දක්වනු ලබයි. ඉතින් මේ විදියට එකිනෙකට ප්‍රතිවිරුද්ධ ආරෝපණ වලින් සමන්විත P-N සන්ධිය තුල මෙම ආරෝපණ සුළු වශයෙන් එකිනෙකට මිශ්‍රවීම තුලින් 'හායිත ස්ථරය' නම් කොටසක් මෙය තුල ඇති වෙනවා. දැන් අපි ඒක ගැන විමසා බලමු.
හායිත ස්ථරය (Depletion Region)
'P'වර්ගයේ අර්ධසන්නායකයක් හා 'N'වර්ගයේ අර්ධසන්නායකයක් එකිනෙකට සම්බන්ධ කර PN සන්ධියක් සැකසූ වහාම 'P'පෙදෙසේ ඇති කුහර කිසියම් ප්‍රමාණයක් N දෙසටද, 'N' පෙදෙසේ ඇති ඉලෙක්ට්‍රෝන කිසියම් ප්‍රමාණයක් P දෙසටද ගමන් කිරීම සිදුවේ. මේනිසා මෙම අර්ධසන්නායක දෙවර්ගය හමුවන P-N සන්ධිය අසල 'P' පෙදෙසේ (-)ඍණ ආරෝපිත තත්වයක්ද, P-N සන්ධිය අසල 'N' පෙදෙසේ (+)ධන ආරෝපිත තත්වයක්ද ඇතිවේ. මෙලෙස P-N සන්ධිය ආසන්නයේ දෙපස ඇති (+) හා (-) ලෙස ආරෝපන සහිත කලාපය 'හායිත ස්ථරය' නැතිනම් හායිත පෙදෙස ලෙස නම් කෙරේ. ඉතින් මේ 'හායිත ස්ථරය' විදුලිය ගලායාමට බාධා ඇති කරන පරිදි PN සන්ධිය තුල ඇතිවන බිත්තියක් ලෙසද අපට හදුන්වන්න පුලුවන්. ඉතින් මේ බිත්තිය සාමාන්යෙන් උදාසීන තත්වයේ පවතින විට P-N සන්ධියේ ඇති විභව බාධකයටත් වඩා විශාලවයි පවතින්නේ.
දැන් මං 'විභව බාධකය' කියලා දෙයක් ගැනත් කිව්වනේ, දැන් අපි ඒ ගැන කතා කරමු.
විභව බාධකය (Potential Barrier)
'විභව බාධකය' කියලා කියන්නේ P-N සන්ධියක් තුලින් විදුලි ධාරාවක් ගලායාමට අවම වශයෙන් 'අවශ්‍ය විභව අන්තර' ප්‍රමාණය (වෝල්ට් අගය 'V') ලෙස අපට දක්වන්න පුලුවන්. නමුත් ඒක තීරණය වෙන්නෙ P-Nසන්ධිය සැකසීමට යොදන අර්ධසන්නායක ද්‍රව්‍ය මතයි. එනම් සිලිකන් වලින් සෑදු අර්ධසන්නායකයක් තුල 0.7V පමණ විභව බාධකයක්ද, ජර්මේනියම් වලින් සෑදු අර්ධසන්නායකයක් තුල 0.3V පමණ විභව බාධකයක්ද පවතිනවා. එනිසා P-Nසන්ධියක් හරහා විදුලිය යැවීමේදී එම සන්ධිය තනා ඇති අර්ධසන්නායක මූලද්‍රව්‍යයේ ඇති විභව බාධක අගය ඉක්මවිය හැකි අගයකින් යුත් විදුලි සැපයුමක් ලබාදිය යුතුයි.නිදසුනක් විදියට අපි මෙහෙම හිතමු. සිලිකන් වලින් හැදුව 'ඩයෝඩයක්' තුලින් විදුලි ධාරාවක් යවනවා කියලා, එතකොට සිලිකන් වල විභව බාධක අගය 0.7V පමණ වෙනවා. එනිසා අපි ඒ ඩයෝඩයට විදුලිය දෙනකොට අවම වශයෙන් 0.8Vක් ලබාදිය යුතුයි, ඊට වඩා අඩුවෙන් විදුලිය ලබාදුන් විට එය තුලින් විදුලිය ගමන් කිරීමක් සිදුවන්නේ නෑ. එනිසා විභව බාධක අගයට වඩා වැඩි විදුලි බල සැපයුමක් තමා අපි ඒ ඩයෝඩයට ලබාදිය යුත්තේ.
නමුත් ප්‍රායෝගිකව මෙවැනි ගැටලු ඇතිවන්නේ නෑ, මොකද අපි සාමාන්‍යයෙන් අවම විදුලි සැපයුමක් විදියට පාවිච්චි කරන්නේ 1.5V පමණ විදුලි ප්‍රමාණයක්නේ, ඒත් මේ ගැන දැන සිටීම වැදගත් වෙනවා.
සන්ධි ඩයෝඩ
'සන්ධි ඩයෝඩයක්' කියන්නේ P-N සන්ධියක එහි දෙපස ඇති PහාN අර්ධසන්නායක කොටස් දෙකට අග්‍ර දෙකක් සවිකර සකසාගත් උපාංගයකටයි. පහතින් දැක්වෙන්නේ එලෙසින් අග්‍ර දෙකක් සවිකල PN සන්ධියක අභ්‍යන්තර රූපයකුත්, සාමාන්‍ය ඩයෝඩයක බාහිර ස්වරූපයකුත් හා එහි පරිපථ සංකේතයත් දැක්වෙන රූපයකි.
සන්ධි ඩයෝඩයක ක්‍රියාව
සන්ධි ඩයෝඩයෙහි ක්‍රියාවෙහි ඇති විශේෂත්වය තමා, මේ තුලින් එක් දිශාවකට පමණක් විදුලිය ගලායාම සිදුවීමයි. ඉතින් මේ විදියට ඩයෝඩය විදුලිය ගලායාමට හැකි තත්වයට පත්වීම අපි 'පෙර නැඹුරු වීම' යනුවෙන් හදුන්වනු ලබන අතර, විදුලිය ගලානොයන තත්වයට පත්වීම 'පසු නැඹූරු වීම' යනුවෙන්ද හදුන්වනු ලබයි. දැන් අපි මේ මතෘකා දෙක ගැන වෙනවෙනම විමසා බලමු.
පෙර නැඹුරුව(Forward Bias)
ඉහත රූපයෙන් ඕගොල්ලන්ට බලාගන්න පුළුවන් ඩයෝඩයක් 'පෙර නැඹුරු' තත්වයට පත්වන ආකාරයට බැටරියකට සම්බන්ධ කර ඇති ආකාරය. එහිදි 'P'අර්ධසන්නායකය ඇති පැත්තට (+)විදුලියත්, 'N'අර්ධසන්නායකය ඇති පැත්තට (-)විදුලියත් ලබාදී ඇත. එවිට 'P' පෙදෙසේ ඇති කුහර 'N' පෙදෙසට ලබාදී ඇති (-)ඍණ විදුලියට ආකර්ෂණය වී 'N' දෙසට ඇදී යයි. එවගේම 'N' පෙදෙසේ ඇති ඉලෙක්ට්‍රෝන 'P' පෙදෙසට ලබාදි ඇති (+)ධන විදුලියට ආකර්ෂණය වී 'P' දෙසට ඇදී යයි. මේනිසා මං මීට පෙර කියු (+)හා(-) ආරෝපණ සහිත 'හායිත ස්ථරය' විභව බාධකයටත් වඩා කුඩා වීමට ලක්වෙනවා. එවිට විභව බාධකය ඉක්මවන ආකාරයේ විභව අන්තරයක් සහිත විදුලි ප්‍රමාණයක් ඩයෝඩයට ලැබුනු විට, මෙම PN සන්ධිය හරහා පහසුවෙන් විදුලි ධාරාවක් ගමන් කිරීම සිදුවේ. එනිසා මෙයට අපි 'පෙර නැඹුරු වීම' ලෙස හදුන්වනු ලබනවා.
පසු නැඹුරුව(Reverse Bias)
පහත රූපයෙන් ඕගොල්ලන්ට බලාගන්න පුලුවන් ඩයෝඩයක් 'පසු නැඹුරු' තත්වයට පත්වන ආකාරයට බැටරියකට සවිකර ඇති ආකරය,
මෙහිදි 'P'අර්ධසන්නායකය ඇති පෙදෙසට බැටරියේ (-)විදුලියත්, 'N'අර්ධසන්නායකය ඇති පෙදෙසට බැටරියේ (+)විදුලියත් වශයෙන් අග්‍ර මාරුකර ලබාදී ඇත. මෙනිසා 'පෙර නැඹුරුවේදි' සිදුවූ ආකාරයට කුහර හා ඉලෙක්ට්‍රෝන දෙපසට මාරුවී ගමන් නොකර, ඒවා තිබූ ප්‍රදේශ තුලම නිශ්චලව ස්ථාපිත වී පවති. මේනිසා ඩයෝඩයේ 'හායිත ස්ථරයද' විභව බාධකයට වඩා පුළුල් වී පවති, එනිසා විභව බාධකය ඉක්මවා යන ආකාරයේ විදුලි සැපයුමක් ඩයෝඩයට ලබාදුන්නත්, P-Nසන්ධිය තුල විශාල බිත්තියක් සේ පවතින 'හායිත ස්ථරය' හරහා විදුලියට ගමන් කිරීමට නොහැකිවේ. මේ නිසා ඩයෝඩය හරහා විදුලිය ගලායාමක්ද සිදුනොවේ.
ඔන්න ඉතින් කොටස් 3ක් වශයෙන් ගෙන ආපු 'සන්නායක හා අර්ධසන්නායක' යන ලිපිය ඉවරයි. ඉතින් මේ නීරස විද්‍යා පාඩමේ නොතේරෙන තැනක් තිබ්බොත් තුන් හතර පාරක් හිමින් සැරේ කියවලා බලන්නකෝ. අමාරුම තැනක් තිබ්බොත් එකක් Comment එකකුත් දාන්නකො.
හරි එහෙනම් යන්න කලින් කැමති කට්ටිය පල්ලෙහා තියෙන වීඩියෝ එකත් බලාගෙනම යන්නකෝ!
- P-Nසන්ධිය
- හායිත ස්ථරය
- විභව බාධකය
- පෙර නැඹුරුව
- පසු නැඹුරුව
තවත් ලිපියකින් නැවත හමුවෙමු!
0 comments:
Post a Comment