கடந்த கட்டுரையில் குறைகடத்திகள் குறித்து விரிவாக விவாதித்து இருந்தோம்.
குறைக்கடத்திகளின் ஒரு மேம்படுத்தப்பட்ட வடிவம் தான்! PN சந்திடையோடு. அது குறித்து தான் இன்றைய கட்டுரையில் அடிப்படை தகவல்களை அறியவிருக்கிறோம்.
என்னுடைய எளிய எலக்ட்ரானிக்ஸ் குறித்த கட்டுரைகளை நீங்கள் படிக்கவில்லை! என்றால், அவற்றையும் இந்த கட்டுரைக்கு பிறகு பார்வையிடவும். அவற்றை பார்வையிட கீழே இருக்கும் பொத்தானை அமிழ்த்தவும்!
பிஎன் சந்திடையோடு என்பது அடிப்படையில் முக்கோண வடிவில் குறியிடப்படுகிறது. பி என் சந்திடையோடு மின்சுற்று படம் கீழே வழங்கப்பட்டுள்ளது.
அடிப்படையில் பி என் சந்தி டையோடு என்பது, P முனை மற்றும் N முனையைக் கொண்டு இருக்கிறது. P முனை என்பது நேர் மின்னூட்ட முனை என பொருள் படும். N முனை என்பது எதிர் மின்னோட்டம் முனை பொருள்படும்
P முனையில் நேர் மின்னூட்டத்தையும், N முனையில் எதிர் மின்னூட்டத்தையும் வழங்கி பி என் சந்தி டையோடு இயக்கும்போது ,அந்நிலை நேர்திசை சார்பு மின்னழுத்த நிலை(forward bias condition ) என அறியப்படுகிறது.
நேர்திசை சார்பு மின்னழுத்தத்தில் ஒரு குறிப்பிட்ட நிலை வரை, பி என் சந்தி டையோடனது மின்சாரத்தை கடத்துவதில்லை.
இதற்குப் பின்னால் இருக்கும் அறிவியல் தான் என்ன? அடிப்படையில் குறை கடத்திகளில் குறைவு பகுதி(depletion region) எனும் பரப்பு காணப்படுகிறது. இந்த பகுதியில் மின்னூட்ட கடத்திகள் பற்றாக்குறை நிலை(shortage of charge carriers) காணப்படுகிறது.
இந்த நிலையின் குறைவு பரப்பு மின்னழுத்தத்தின் அடிப்படையில் அளவிடப்படுகிறது. உதாரணமாக , குறைவு பரப்பு 0.7 வோல்ட் என வைத்துக்கொள்வோம். 0.7 மின்சாரத்தை வழங்கும் வரை, அந்த PN சந்தி டையோடு ஆனது கடத்தியாக செயல்படாது.
இந்த குறிப்பிட்ட வோல்ட் தான் கடத்தி மின்னழுத்தம்( knee voltage is the technical term) என அறியப்படுகிறது.
ஆனால், அதே நேரத்தில் 0.7 வோல்ட் மின்சாரத்தை கடந்த பிறகு குறைவு பரப்பானது சுருங்கி , மிகவும் வேகமாக மின்சாரம் கடத்தப்படுகிறது(exponential current flow). அதாவது 0.71 வோல்டு மின்னழுத்தத்திற்கு 2mA மின்சாரத்தை கடத்திய நிலையில், 0.8 வோல்ட் மின்னழுத்தத்திற்கு சுமார் 25 mA வரை கடத்தும். அதுவே 0.95 வோல்ட் மின்னழுத்தத்திற்கு சுமார் 1500 mA வரை மின்சாரத்தை கடத்துகிறது.
மேலே கொடுக்கப்பட்டுள்ள கணக்கீடானது, பரிசோதனை நிலைகளில் மாறுபடலாம். ( Results varies in real life conditions)
ஆனால், பி என் சந்தி டையோடு நேர்திசை சார்பில் மின்னழுத்தத்திற்கான வரைபடத்தை வரையும் போது(forward bias graph) ஒரு குறிப்பிட்ட புள்ளியில் மின்சாரத்தின் அளவு மிகவும் வேகமாக அதிகரிப்பதை கவனிக்க முடிகிறது(at knee voltage). அதேநேரம், ஒரு குறிப்பிட்ட மின்னழுத்தத்திற்கு மேலே மின்சாரத்தை வழங்கும்போது, டிஎன் சந்திடையோடு ஆனது செயல்படாது பழுதாகிவிடும் என்பதும் குறிப்பிடத்தக்கது.
உதாரணமாக, நீங்கள் வாங்கி இருக்கும் பி என் சந்தி டையோடு ஆனது 15 வோல்ட் மின்சாரம் வரை இயங்கும். எனில், நீங்கள் 15 வோல்ட் க்கும் அதிகமான மின்சாரத்தை வழங்கும்போது அந்த பி என் சந்தி டையோடு சேதம் அடைகிறது.
இங்கே, இந்த 15 வோல்ட் என்பதுதான் தடை உடைப்பு மின்னழுத்தம்(breakdown voltage)என அறியப்படுகிறது.
எனவே நேர்திசை சார்பு மின்னழுத்தத்தில், டையோடின் செயல்பாடானது, அதனுடைய கடத்தி மின்னழுத்தத்திற்கும், தடை உடைப்பு மின்னழுத்தத்திற்கும் இடைப்பட்டதாக இருக்க வேண்டும்.
சரி! நேர் திசை சார்பு மின்னழுத்த பண்புகள் குறித்து பார்த்து விட்டோம். அதேபோல, எதிர் திசை சார்பு மின்னழுத்த பண்புகள் குறித்து பார்ப்போமா!
இந்நிலையில், பி என் சந்திடையோடின் P முனையோடு எதிர் மின்னழுத்தத்தையும், N முனையோடு நேர் மின்னழுத்தத்தையும் வழங்கும்போது, அந்நிலை எதிர் திசை சார்பு மின்னழுத்தம்(reverse biasing) என அழைக்கப்படுகிறது.
எதிர் திசை சார்பு மின்னழுத்தத்தில் டையோடின் பண்புகள் தலை கீழாக மாறிவிடுகின்றன. இத்தகைய சூழலில், டையோடுகள் ஒரு சிறந்த காப்பு பொருளாக (insulator) செயல்படுகிறது.
ஆம்! எதிர் திசை சார்பு மின்னழுத்தத்தை வழங்கும் போது, ஏற்கனவே இருந்த குறைவு பரப்பின் அளவு மேலும் அதிகரிக்கிறது( wide depletion region).உதாரணமாக 0.7 வோல்ட் அளவுக்கு இருந்த குறைவு பரப்பு , தொடர்ந்து அதிகரித்து 0.9 வோல்ட் ஆக அதிகரிக்கிறது.
இதன் மூலம், எதிர் திசை சார்பு மின்னழுத்தத்தில் பி என் சந்தி டையோடு ஒரு காப்பு பொருளாக செயல்படுவது உறுதியாகிறது.
ஆனால் பி என் சந்தி டையோடு ஆனது ஓம் விதியை ஏற்றுக் கொள்வதில்லை. மேலும், இதை ஒரு நல்ல கடத்தி என்றோ அல்லது நல்ல காப்பு பொருள் என்றோ குறிப்பிட முடியாது. எதிர் திசை சார்பு மின்னழுத்த நிலையில் கூட, அதன் வழியாக மைக்ரோ ஆம்பியர் அளவில் மின்சாரம் கசிகிறது.
பயன்பாடுகள்
அடிப்படையில் ஒரு மின்சுற்றில், மின்னழுத்த கட்டுப்பாட்டிற்கு பி என் சந்தி டையோடை பயன்படுத்த முடியும்.
நாம் வீட்டில் பயன்படுத்தக்கூடிய சார்ஜர் போன்ற கருவிகளில், ஒரு குறிப்பிட்ட அளவிற்கு மேல் மின்சாரம் வெளிவராது(like 5volt 3amps). அத்தகைய இடங்களில் இது போன்ற டையோடுகள் பயன்படுத்தப்படுவது குறிப்பிடத்தக்கது.
மேலும் அலை திருத்தி(rectifier) வேலையையும் பி என் சந்திடையோடால் செய்ய முடியும். இதன் மூலம் மாறுதிசை மின்னோட்டத்தை ,நேர்திசை மின்னோட்டமாக மாற்ற முடியும்.
மேலும் பிஎன் சந்திடையோடுகளை அடிப்படையாகக் கொண்டு, சூரிய மின் தகடுகளையும்(solarcell ) உருவாக்க முடியும்.
தற்பொழுது, பி என் சந்தி டையோடுகளின் பல மேம்படுத்தப்பட்ட வகைகள் சந்தைகளில் கிடைக்கின்றன.
பி என் சந்தி டையோடு குறித்து, அடிப்படையாக அறிந்து கொண்டிருப்பீர்கள்! என்று நம்புகிறேன்.
மேற்படி இந்த கட்டுரை குறித்து உங்களுக்கு ஏதேனும் கருத்துக்கள் இருப்பின், என்னுடைய மின் மடல் முகவரிக்கு மடல் இயற்றவும்.
கட்டுரையாளர்:-
ஸ்ரீ காளீஸ்வரர் செ,
இளங்கலை இயற்பியல் மாணவர்,
(தென் திருவிதாங்கூர் இந்துக் கல்லூரி,
நாகர்கோவில்-2)
இளநிலை கட்டுரையாளர் மற்றும் மொழிபெயர்ப்பாளர்,
கணியம் அறக்கட்டளை