அணுவிலிருந்து அறிவியந்திரம் வரை - பகுதி 4 : போதை தரும் ஒருவழிப் பாதை!!

N-டைப் செமி கண்டக்டர்கள் எலெக்ட்ரானை  கடத்துவதும், P-டைப் செமி கண்டக்டர்கள் ஓட்டைகளை கடத்துவதுமே அந்த அணுக்களின் சோம்பறித்தனத்திற்கு அடித்தளமாய் இருக்கிறது என்பதை சென்ற தொடரில் பார்த்தோம். ஒரு p -வகை குறை கடத்தியையும், n-வகை குறை கடத்தியையும் ஓட்ட வைத்தால் என்னவாகும். இரண்டு கடத்திகளில் இருக்கும் அணுக்களின் நோக்கம் என்ன? சோம்பேறித்தனம்! அதற்க்கு தடையாய் இருப்பது? p-வகை அணுக்களுக்கு ஒரு எலெக்ட்ரான் பற்றவில்லை. N - வகை அணுக்களுக்கு ஒரு எலெக்ட்ரான் அதிகமாக இருக்கிறது. ஒருவருக்கு ஒன்று தேவை, மற்றவருக்கு ஒன்றை இழக்க வேண்டி இருக்கிறது. இருவரையும் ஒட்டவைத்த உடன் என்ன நடக்கிறது, இழக்கத் துடிப்பவர் அடையத் துடிப்பவருக்கு வாரி வழங்குகிறார்.

அந்த ஒட்டிய கோட்டிற்கு அருகில் இருக்கும் எலக்ட்ரான்களும் ஓட்டைகளும் ஒன்றிணைந்து விடுகின்றன. கோட்டுக்கு அருகில் இருக்கும் அணுக்கள் சோம்பேறியாகிவிட்டால் கடத்தல் நின்று விடுகிறது. அதனால் கோட்டில் இருந்து விலகிச் செல்ல செல்ல, அங்கே இருக்கும் அணுக்கள் தங்களுக்கு வேண்டிய எலெக்ட்ரான்களை அடைவதற்க்கோ அல்லது இழப்பதற்க்கோ, இந்த சோம்பேறிகளை தாண்டிச் செல்ல வேண்டி இருப்பதால், ஒட்டிய கோட்டில் இருந்து விலகி இருக்கும் அணுக்களுக்கு தங்கள் வாழ்வின் குறிக்கோளை அடைய முடியாமல் தவிக்கின்றன. ஆக இந்த கோட்டை சுற்றி மின் தடுப்பு ஆகி விட்டது.

மேலே இருக்கும் படத்தில் ஒட்டிய கோட்டுக்கு இரண்டு புறமும் இருக்கும் இடைவெளிதான் சோம்பேறிகளால் உருவான வேலி. இந்த வேலிக்கு பெயர் சிதைவுப் பகுதி அல்லது depletion region. இந்தப் பெயருக்கு காரணம், இந்த வேலிக்கு  அருகில் இருக்கும் ஊர் சுற்றும் துரைகள் எல்லாம் சிதைந்து போய்விட்டனரே!!

இப்போது இதில் வெளியே இருந்து மின் அழுத்தம், அதாவது பாசிட்டிவ் கரண்ட் ஓட்டைகள் நிறைந்த p-வகை அரைக்கடத்திக்கு கொடுக்கப்படும் போது, தேவைக்கு அதிகமான ஓட்டைகள் உருவாகி, செல்ல வேறு இடம் இல்லாமல் சிதைவுப்பகுதியை நோக்கி ஓட்டைகள் நகருகின்றன. அதே போல n-வகை அரைக்கடத்திக்கு நெகடிவ் கரண்ட் கொடுக்கும் பொழுது அதிகமான எலெக்ட்ரான்கள் உருவாகி செல்ல வேறு இடம் இல்லாமல் சிதைவுப்பகுதியை நோக்கி செல்கின்றன. இருபுறமும் எலெக்ட்ரான்களும், ஓட்டைகளும் சிந்துவதால், இந்த சிதைவுப் பகுதி மெல்ல மெல்ல சுருங்கி, காணமால் போய், எலக்ட்ராங்களும் ஓட்டைகளும் சந்திக்க வழி வகுக்கிறது.

மேலே இருக்கும் படத்தில் சரியான திசையில் செலுத்திய மின்சாரம், சிதைவுப் பகுதியை சிதைத்து மின்னோட்டம் நடைபெறுகிறது.

இதுவே நெகடிவ் கரண்ட்டை p -வகை அரைக்கடத்திக்கும், பாசிட்டிவ் கரண்டை n-வகை அரைக்கடைத்திக்கும் மாற்றிக்கொடுக்கும் போது என்ன நடக்கிறது? எலெக்ட்ராங்கள் p -வகை அரைக்கடத்திக்கு சென்று அங்கே இருக்கும் ஓட்டைகளை எல்லாம் சிதைக்கிறது. ஓட்டைகள் எல்லாம் n - வகை அரைக்கடத்திக்கு சென்று எலெக்ட்ரோன்களை எல்லாம் சிதைக்கிறது. கடந்த முறை சுருங்கிய சிதைவுப்பகுதி, இம்முறை பெரிதாகிறது. இம்முறை சிதைவுப் பகுதியைத் தாண்டி, எலெக்ட்ராங்களும் ஓட்டைகளும் சந்திக்க முடியாமல் மின்தடை ஏற்படுகிறது.

மேலே இருக்கும்  படம், தவறான திசையில் கொடுக்கப்பட்ட மின்சாரம் சிதைவுப் பகுதியை

ஆக இங்கே, மின்சாரம் ஒரு வழியில் மட்டுமே செல்லும், பாசிடிவையும் நெகட்டிவையும் மாற்றிக் கொடுத்தால், மின்தடை ஏற்பட்டு மின்சாரம் கடத்தப்படுவதில்லை.

ஒரு சாதாரண உலோகக்கடத்தி பாசிடிவையும் நெகட்டிவையும் எந்தப்பக்கம் கொடுத்தாலும் கடத்திச் செல்லும். ஆனால், இந்த போதை ஏற்றிய இரண்டு நண்பர்களும் இணைந்த PN-டையோடானது, ஒரே ஒரு வழிப்பாதையில் மட்டுமே மின்சாரத்தை கடத்துகிறது.

இந்த ஒற்றை வழிப்பாதை கடத்திதான் மின்ணணு உலகில் நடந்த மிகப்பெரிய புரட்சியாகும். இது ஏற்ப்படுத்திய புரட்சியை வரும் பதிவுகளில்  பார்ப்போம்.