විද්‍යුත් අර්ධ සන්නායක
- එම ද්‍රව්‍යයේ විද්‍යුත් සන්නායකතාව අනුව විවිධ ද්‍රව්‍ය ප්‍රධාන වර්ග 3 කට බෙදිය හැකිය.
i. විද්‍යුත් සන්නායක
- විද්‍යුතය හොඳින් සන්නයන කරන ද්‍රව්‍ය වේ. මේවායේ නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝන බහුල ලෙස පවතී. මේවා හරහා විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රයක් යෙදූ විට විද්‍යුත් ධාරාවක් ලබා ගත හැක.
ii. විද්‍යුත් පරිවාරක
- විද්‍යුතය සන්නයනය නොකරන ද්‍රව්‍ය වේ. පරිවාරක වල නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝන ප්‍රමාණය ඉතා අඩු වන අතර මේවායේ ඉලෙක්ට්‍රෝන තදින් බන්ධනය වී පවතී.
iii. විද්‍යුත් අර්ධ සන්නායක
- විද්‍යුත් සන්නායක හා පරිවාරක වල අතරමැදි ගුණ පෙන්වන ද්‍රව්‍ය වේ.
උදාහරණ :- Si,Ge
- ඇතැම් ලෝහමය සන්නායක වලට වඩා හොඳින් ඉතා පහල උෂ්ණත්ව වලදී විද්‍යුතය සන්නයනය කරන ද්‍රව්‍ය පවතී. ඒවා සුපිරි සන්නායක වේ. මේවා බොහෝ විට මිශ්‍ර ලෝහ වේ.
- විද්‍යුත් අර්ධ සන්නායක ප්‍රධාන කොටස් 2කි.
1. නිසඟ අර්ධ සන්නායක
- අපද්‍රව්‍ය වලින් තොර ශුද්ධ වශයෙන් පවතින අර්ධ සන්නායක නිසඟ අර්ධ සන්නායක වේ.
- Si වලින් සැදී නිසඟ අර්ධ සන්නායකය සලකමු.
- Si, IV කාණ්ඩයේ මූලද්‍රව්‍යයක් වන බැවින් එහි අවසන් කවචයේ ඉලෙක්ට්‍රෝන 4 තවත් Si පරමාණු 4ක් සමග සහසංයුජව බැදී Si ස්ඵටිකයක් සාදයි. මෙහි බන්ධන තුල ඇති ඉලෙක්ට්‍රෝන පරිසරයෙන් තාපය උරාගෙන අස්ථායි වී බන්ධන වලින් මිදී නිදහස් වේ.
- මෙවිට ඉලෙක්ට්‍රෝනයකින් හිස් වූ ස්ථානයට කුහරයක් යයි කියනු ලැබේ.
- නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝන (-) ආරෝපිත වන අතර කුහර (+) ආරෝපිත යයි සැලකේ.
- අර්ධ සන්නායකයක් හරහා විද්‍යුතය සන්නයනය කිරීමේදී ඉලෙක්ට්‍රෝන මෙන්ම කුහරද දායක වේ. මෙහිදී කුහර වලට වඩා වැඩියෙන් නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝන දායක වේ.
- මෙහි ඇති ලෙස කාමර උෂ්ණත්වයේදී නිසඟ අර්ධ සන්නායකයට විභව අන්තරයක් ලබා දුන් විට කුහර හා ඉලෙක්ට්‍රෝන සංයෝජනයෙන් විද්‍යුත් ධාරාවක් ඇතිවේ.
2. බාහ්‍ය අර්ධ සන්නායක
- නිසඟ අර්ධ සන්නායක වලට පාලිත තත්ත්ව යටතේ අපද්‍රව්‍ය මූලද්‍රව්‍ය පරමාණු එකතු කර බාහ්‍ය අර්ධ සන්නායක සාදනු ලැබේ.
- මෙහිදී අපද්‍රව්‍ය පරමාණු එකතු කිරීම මාත්‍රණය කිරීම නම් වේ.
- මෙහිදී මාත්‍රණය කිරීම සඳහා III සහ V කාණ්ඩවල මූලද්‍රව්‍ය පරමාණු යොදා ගැනේ.
- මාත්‍රණය කිරීමෙන් අර්ධ සන්නායක වල සන්නායකතාව වැඩිවේ.
- මාත්‍රණය සඳහා යොදා ගන්නා කාණ්ඩය අනුව බාහ්‍ය අර්ධ සන්නායක ප්‍රධාන කොටස් 2කි.
- p වර්ගයේ බාහ්‍ය අර්ධ සන්නායක (p-type)
- n වර්ගයේ බාහ්‍ය අර්ධ සන්නායක (n-type)
I. p වර්ගයේ බාහ්‍ය අර්ධ සන්නායක (p-type)
මෙය Ge ස්ඵටිකයකින් සැදුනු අර්ධ සන්නායකයකි.
- B පරමාණුවක බාහිර කවචයේ ඉලෙක්ට්‍රෝන 3ක් පවතී.
- Si ස්ඵටිකයට B පරමාණුවක් මාත්‍රණය කල විට මෙම ඉලෙක්ට්‍රෝන මගින් බන්ධන 3ක් සෑදේ. නමුත් ස්ඵටිකයේ එක ඉලෙක්ට්‍රෝනයක ඌනතාවක් හෙවත් කුහරයක් මෙමගින් ඇතිවේ.
- B මගින් මාත්‍රණය කල විට මෙලෙස කුහර විශාල සංඛ්‍යාවක් ස්ඵටිකය තුල ඇති වේ. මීට අමතරව එය තුල යම් නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝන සංඛ්‍යාවකුත් ඊට සමාන කුහර සංඛ්‍යාවකුත් පවතී. මේ අනුව ස්ඵටිකය තුල පවතින නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝන සංඛ්‍යාවට වඩා කුහර පවතී.
- එනම් එහි (-) ආරෝපණ වාහක වලට වඩා වැඩිපුර (+)ආරෝපණ වාහක පවතී. එබැවින් මෙවැනි අර්ධ සන්නායකයක් p වර්ගයේ බාහ්‍ය අර්ධ සන්නායකයක් (p-type) ලෙස හැඳින්වේ.
- p වර්ගයේ බාහ්‍ය අර්ධ සන්නායකයක මාත්‍රණය සඳහා යොදා ගත මූලද්‍රව්‍ය පරමාණු වලට ප්‍රතිග්‍රාහක පරමාණු යැයි කියයි.
- p වර්ගයේ බාහ්‍ය අර්ධ සන්නායකයක් යනු,
- කුහර බහුතර වාහක වේ.
- නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝන සුළුතර වාහක වේ.
II. n වර්ගයේ බාහ්‍ය අර්ධ සන්නායක (p-type)
මෙහි දී මාත්‍රණය සඳහා යොදා ගෙන ඇත්තේ V කාණ්ඩයේම Sb පරමාණු වේ.
- As පරමාණුවේ බාහිර කවචයේ ඉලෙක්ට්‍රෝන 5ක් ඇත.
- Si ස්ඵටිකයකට As පරමාණුවක් මාත්‍රණය කළ විට Si පරමාණුවක් සමග බන්ධන සාදන්නේ ඉලෙක්ට්‍රෝන 4ක් පමණක් නිසා බන්ධනය නොවී එක් නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝනයක් පමණක් ඉතිරි වේ.
- මෙවිට Si ස්ඵටිකය තුල නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝන විශාල ගණනක් ඇතිවේ. එමෙන්ම සාමාන්‍යයෙන් තාප ශක්තිය නිසා පවතින නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රොන ප්‍රමාණයද එයටම සමානව පවතින කුහර සංඛ්‍යාවද පවතී.මාත්‍රණයෙන් පසු ස්ඵටිකය තුල කුහර ප්‍රමාණයට වඩා නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝන පවතී.
- එනම් (+) ආරෝපණ වාහක ප්‍රමාණයට වඩා (-) ආරෝපණ වාහක ප්‍රමාණය වැඩිවේ. (-) ආරෝපණ වාහක ප්‍රමාණය වැඩි බැවින් මෙවැනි අර්ධ සන්නායකයක් n වර්ගයේ බාහ්‍ය අර්ධ සන්නායකයක් ලෙස හැඳින්වේ.
- n වර්ගයේ බාහ්‍ය අර්ධ සන්නායකයක,
- නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝන බහුතර වාහක වේ.
- කුහර සුළුතර වාහක වේ.
p-n සන්ධිය (p-n Junction)
- පාලනය කරනු ලබන තත්ත්ව යටතේ අර්ධ සන්නායකයක එක් ප්‍රදේශයක් p වර්ගයේ වන පරිදි ද අනෙක n වර්ගය වන පරිදි ද මාත්‍රණය p-n සන්ධියක් සාදා ගනී.
p-n සන්ධියක ක්‍රියාව
- සන්ධියේ දකුණු පස (p කොටසේ) බහුතර වාහක ලෙස කුහර ක්‍රියා කරන අතර වම් පස (n කොටසේ) බහුතර වාහක ලෙස නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝන ක්‍රියා කරයි.
- මෙහිදී p හි කුහර සාන්ද්‍රණය nට වඩා වැඩි නිසා p සිට nට දෙසට කුහර විසරණය වේ. n හි නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝන සාන්ද්‍රණය pට වඩා වැඩි බැවින් ද පවතින නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝන අතර ක්‍රියා කරන විකර්ෂණ බල හේතුවෙන් ද n සිට pට නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝන විසරණය වේ.
- මෙම නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝන වලින් යම් ප්‍රමාණයක් දකුණු පස පවතින කුහර සමග ප්‍රතිසංයෝජනය වී සන්ධියට යාබද ප්‍රදේශය බහුතර වාහක වලින් තොර වූ ප්‍රදේශයක් බවට පත් කරයි.
- මේ අනුව p-n සන්ධිය දෙපස පවතින බහුතර වාහක වල විසරණය හේතුවෙන් විද්‍යුත් ධාරාවක් හටගනී. මෙය විසරණ ධාරාව ලෙස හැඳින්වේ.
- ඉහත ක්‍රියාවලිය හේතුවෙන් n කොටසේ සඵල (+) විද්‍යුත් ආරෝපණයක් ද p කොටසේ සඵල විද්‍යුත් ඍණ(-) ආරෝපණයක් ද ඇතිවේ. මෙහිදී n පැත්තේ සිට p පැත්තට විභව අන්තරයක් හා විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රයක් ඇති වේ. මෙම විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රය විසරණ ධාරාවට බාධා පමුණුවයි.
- මෙහිදී බහුතර වාහක ක්‍රියාවලිය අඩු වුවද සුළුතර වාහක හේතුවෙන් n සිට p දක්වා ධාරාවක් ඇති වන අතර එය විසරණ ධාරාවට ප්‍රතිවිරුද්ධව ඇති වන බැවින් පසු ධාරාව(Ir) ලෙස හඳුන්වයි.
- තවදුරටත් ක්ෂේත්‍රය වර්ධනය වීමෙන් පසු ධාරාව වැඩි වන අතර විසරණ ධාරාව ක්‍රමයෙන් අඩු වී එක්තරා අවස්ථාවක Ir =Id වන පරිදි ගතික සමතුලිතතාවයකට එළැඹේ. මින්පසු සන්ධිය හරහා කිසිදු ධාරාවක් නොපවතින අතර ක්ෂේත්‍රය වර්ධනය වීම නවතී.
- මෙම අවස්ථාවේ දී සන්ධිය හරහා නිසඟ විභව අන්තරයක් ගොඩනැගෙන අතර එය විභව බාධකය(Vb) ලෙස හඳුන්වයි.
- සන්ධිය දෙපස බහුතර වාහක නොමැති ප්‍රදේශය හායිත ප්‍රදේශය හෙවත් හීන ස්ථරය ලෙස හඳුන්වයි.මෙහි ඝනකම ඉතා තුනී වන අතර විද්‍යුතය සන්නයනය වීමට අධික ප්‍රතිරෝධයක් පෙන්වයි.
Si → 0.6V – 0.7V
Ge → 0.2V – 0.3V
සන්ධි දියෝඩ(Junction Diodes)
- p-n සන්ධියක p සහ n අර්ධ සන්නායක කොටස් දෙකට වෙන වෙන ම සන්නායක කම්බි දෙකක් සම්බන්ධ කර සන්ධිය සහිත අර්ධ සන්නායක කොටස පරිවාරක ද්‍රව්‍යයකින් ආවරණය කිරීමෙන් සන්ධි දියෝඩ තනනු ලැබේ.
- මෙහි n අර්ධ සන්නායක කොටසට සම්බන්ධ කරන කම්බිය දියෝඩයේ කැතෝඩය(cathode), C ලෙසත් p අර්ධ සන්නායක කොටසට සම්බන්ධ කරන කම්බිය දියෝඩයේ ඇනෝඩය(anode), A ලෙසත් හදුන්වයි.
දියෝඩයක් නැඹුරු කිරීම (Biasing of a Diode)
- සන්ධි දියෝඩයක ඇනෝඩය සහ කැතෝඩය අතර බාහිර සරල ධාරා විභව අන්තරයක් යෙදීම දියෝඩය නැඹුරු කිරීම නම් වේ. මේ සඳහා කෝෂයක් වැනි සරල ධාරා විද්‍යුත් ගාමක බල ප්‍රභවයක් යොදා ගනු ලැබේ. මෙහිදී ඇනෝඩය සහ කැතෝඩය ට ලැබෙන විද්‍යුත් ධ්‍රැවීයතා අනුව දියෝඩය නැඹුරුවීම ආකාර දෙකකට සිදු වේ.
1. දියෝඩයක පෙර නැඹුරු වීම
- p-n සන්ධි දියෝඩයක ඇනෝඩයට ධන ධ්‍රැවීයතාවයක් ලැබෙන පරිදිත් කැතෝඩයට සෘණ ධ්‍රැවීයතාවයක් ලැබෙන පරිදිත් සරල ධාරා ප්‍රභවයකට සම්බන්ධ කිරීමෙන් දියෝඩය පෙර නැඹුරු අවස්ථාවට පත් කරනු ලැබේ.
- මෙහිදී දියෝඩයට සපයන බාහිර විභව අන්තරය(∆V) හීන ස්තරය හරහා සකස් වන අතර හීන ස්ථරය හරහා දැනටමත් පවතින බාධක විභවයට(∆Vb) ප්‍රතිවිරුද්ධ දිශාවට පවතී.
දියෝඩය ඉදිරියට නැඹුරු කිරීමට පෙර
- සන්ධිය වෙත ලබා දෙන බාහිර විභව අන්තරයේ විශාලත්වය(∆V) ශුන්‍යයෙහි සිට ක්‍රමයෙන් වැඩි කරන විට හීන ස්ථරයට සිදුවන දේ කොටස් තුනක් යටතේ විමසමු.
1. ∆Vb > ∆V අවස්ථාව
- මෙහිදී හීන ස්ථර හරහා ඇති විභව අන්තරයේ විශාලත්වය ∆Vb-∆V වේ. එනම් විභව බාධකය ක්‍රමයෙන් අඩුවී ඇත. ඒ අනුව හීන ස්තරය හරහා සකස්වී ඇති විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රයේ ප්‍රබලතාවය ද ක්‍රමයෙන් අඩු වීමට ගනියි.
- මෙම තත්වය යටතේ හීන ස්තරයේ ඝනකම යම් ප්‍රමාණයකින් අඩුවී ඒ හරහා බහුතර ආරෝපණ වාහක වල විසරණය වීමට එරෙහිව පවතින බාධාව ක්‍රමයෙන් අඩුවේ. මේ හේතුවෙන් හීන ස්තරය හරහා බහුතර ආරෝපණ වාහක සුළු වශයෙන් විසරණය වීමක් සිදු වී කුඩා විද්‍යුත් ධාරාවක් සන්ධිය හරහා ගලයි.
- ∆Vb>∆V පරාසය තුළදී ∆V අගය වැඩි කරන විට මෙම විද්‍යුත් ධාරාවේ විශාලත්වයද සුළු වශයෙන් වැඩි වේ.
දියෝඩය ඉදිරි නැඹුරු කළ පසු
2. ∆Vb = ∆V අවස්ථාව
- මෙවිට බාහිර විභව අන්තරයේ විශාලත්වය බාධක විභවයට අදාල විභව අන්තරයට සමාන වී ඇත. මෙහිදී හීන ස්ථරය අහෝසි වන අතර හීන ස්ථරය හරහා සකස් වී ඇති විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රය ද නැති වී යයි.
- මෙම තත්ත්ව යටතේ බහුතර ආරෝපණ වාහක වල විසරණය වීමට එරෙහිව පවතින බාධාව මුළුමනින්ම ඉවත් වී එම වාහක නිදහසේ චලනය වීම සිදුවේ.
3. ∆Vb < ∆Vs අවස්ථාව
- මෙවිට සන්ධිය වෙත ලබා දෙන බාහිර විභව අන්තරයේ විශාලත්වය බාධක විභවයට වඩා වැඩි වී ඇත. මෙහිදී හීන ස්ථරයක් නොපවතින අතර p-n සන්ධිය හරහා සඵල විභව අන්තරයේ විශාලත්වය ∆V-∆Vb වේ.
- මෙය බාධක විභවය ට ප්‍රතිවිරුද්ධ දිශාවට ඇතිවන බැවින් විභව අන්තරය, බහුතර ආරෝපණ වාහක වල විසරණය වීමට උදව් වේ. මෙහිදී p සිට n දෙසට ඇති වන විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රය නිසා බහුතර වාහක ත්වරණයට ලක් වී සැලකිය යුතු සඵල විද්‍යුත් ධාරාවක් ගලා යයි.
දියෝඩය පෙර නැඹුරු කළ පසු
පෙර නැඹුරු කළ දියෝඩයක පරිපථ සටහන
පෙර නැඹුරු දියෝඩයක I-V ලාක්ෂණිකය
- පෙර නැඹුරු අවස්ථාවේ ක්‍රියා කරන දියෝඩයක අග්‍ර අතර යොදන බාහිර විභව අන්තරය ∆V සමග දියෝඩය තුළින් ගලා යන විද්‍යුත් ධාරාව(I) හි විචලනය පහත පරිදි වේ. ධාරාවේ විශාලත්වය මිලි ඇම්පියර් ප්‍රමාණය වේ.
- මෙම ධාරාවේ විශාලත්වය ∆V හි අගය වැඩිවත්ම විශාල වන අතර එය ∆V-∆Vb අගයට බොහෝදුරට අනුලෝම ව සමානුපාතික වූ තත්ත්වයක් පෙන්නුම් කරයි. එනම් A සිට B දක්වා කලාපය තුළ රේඛීයව හැසිරේ. ඕම් නියමයට ද එකඟ වන පරිදි හැසිරෙන්නේ යැයි සැලකිය හැක.
- පෙර නැඹුරු අවස්ථාවේ දී දියෝඩය සාපේක්ෂව අඩු ප්‍රතිරෝධයක් පෙන්නුම් කරන අතර එම අගය සාමාන්‍යයෙන් 10Ω – 100Ω පරාසයක පවතී.
2. දියෝඩයක පසු නැඹුරු වීම
- p-n සන්ධි දියෝඩයක ඇනෝඩයට සහ කැතෝඩයට පිළිවෙලින් ඍණ සහ ධන වෝල්ටීයතා ලැබෙන පරිදි සරල ධාරා ප්‍රභවයකට සම්බන්ධ කිරීමෙන් දියෝඩය පසු නැඹුරු අවස්ථාවට පත් කරනු ලැබේ.
දියෝඩය පසු නැඹුරු කළ පසු
පසු නැඹුරු කළ දියෝඩයක පරිපථ සටහන
- සන්ධිය වෙත ලබා දෙන බාහිර විභව අන්තරය(∆V) මෙන්ම හීන ස්ථරය හරහා අභ‍්‍යන්තර ලෙස ක්‍රියා කරන බාධක විභවයට අදාල විභව අන්තරය ද එකම දිශාවට ක්‍රියා කරයි. එබැවින් සඵල විභව අන්තරය ∆Vb+∆V ලෙස වැඩි වේ. හීන ස්තරය හරහා ඇති විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රයේ ප්‍රබලතාව ද වැඩි වේ.
- එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස p අර්ධ සන්නායක කොටසේ පවතින කුහර සහ n කොටසේ පවතින ඉලෙක්ට්‍රෝන සන්ධියෙන් ඈත් වේ. එබැවින් හීන ස්ථරයේ පළල වැඩි වේ. එවිට බහුතර වාහක වලට හීන ස්තරය හරහා කිසිසේත් විසරණය වීමට ඉඩක් නොලැබේ.
- එහෙත් n සිට p දක්වා ඇති විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රය, n හා p හි ඇති සුළුතර වාහක වල විසරණ ක්‍රියාවලියට ආධාර දේ. එමගින් ඉතා කුඩා කාන්දු ධාරාවක් දියෝඩය හරහා ගමන් කරයි. නමුත් සුළුතර වාහක ප්‍රමාණය ඉතා කුඩා බැවින් මෙම පසු නැඹුරු ධාරාව micro ඇම්පියර් ප්‍රමාණයේ පවතී. එහි විද්‍යුත් ප්‍රතිරෝධය පෙර නැඹුරු අවස්ථාවේ විද්‍යුත් ප්‍රතිරෝධය ට වඩා බෙහෙවින් විශාල යැයි ද සැලකිය හැකිය.
- සන්ධිය වෙත ලබාදෙන බාහිර විභව අන්තරයේ විශාලත්වය වැඩි කළ ද සුළුතර වාහක ප්‍රමාණය වෙනස් නොවන නිසා පසු නැඹුරු විද්‍යුත් ධාරාවේ විශාලත්වය වෙනස් නොවේ. එහෙත් රත් වීමේදී තාප ශක්තිය නිසා ජනනය වන සුළුතර වාහක ලෙස ක්‍රියාකරන කුහර සහ ඉලෙක්ට්‍රෝන හේතුවෙන් පසු නැඹුරු ධාරාවේ විශාලත්වය සුළු ප්‍රමාණයකින් ඉහළ යයි.
- පසු නැඹුරු අවස්ථාවේ ක්‍රියාකරන දියෝඩයක බාහිර විභව අන්තරය සමග විද්‍යුත් ධාරාව විචලනය වීම
දියෝඩයක් සඳහා ධාරා වෝල්ටීයතා (I-V) ලාක්ෂණිකය
- p-n සන්ධි දියෝඩයක් පෙර නැඹුරු සහ පසු නැඹුරු අවස්ථාවල ක්‍රියා කරන විට දියෝඩයේ අග්‍ර අතර යොදනු ලබන විභව අන්තරය අනුව ඒ තුළින් ගලන විද්‍යුත් ධාරාව වෙනස්වන ආකාරය දක්වන ප්‍රස්ථාරයට දියෝඩෙයේ ධාරා වෝල්ටීයතා ලාක්ෂණික හෙවත් (I-V) ලාක්ෂණිකය යැයි කියයි.
- ප්‍රායෝගිකව මෙම ලාක්ෂණිකය ලබාගැනීමට පහත රූපයේ පරිදි පරිපථයක් භාවිතා කරයි.
- දියෝඩය සමඟ සමාන්තරව සම්බන්ධ කර ඇති වෝල්ට්මීටරය මගින් එහි විභව අන්තරය ද දියෝඩයට ශ්‍රේණිගතව සම්බන්ධ කර ඇති මිලි ඇමීටරය මගින් දියොඩය තුළින් ගලා යන විද්‍යුත් ධාරාව ද මැන ගැනේ.
- ධාරා නියාමකය මගින් විභව අන්තරය වෙනස් කරයි.
- විභව අන්තරය ශුන්‍යයේ සිට ක්‍රමයෙන් වැඩි කරමින් වෝල්ට්මීටරයේ හා මිලි ඇමීටරයේ පාඨාංක සටහන් කර ගන්න.කෝෂයේ අග්‍ර මාරු කොට වෝල්ට්මීටරයේ හා මිලි ඇමීටරයේ ද අග්‍ර මාරුකොට පසු නැඹුරු අවස්ථාව සඳහා ද පාඨාංක සටහන් කරගන්න. ඉන්පසු විභව අන්තරයට ඉදිරියෙන් ධාරාව ප්‍රස්තාර ගත කළ හැක.
- ප්‍රස්ථාරයේ පරිදි පෙර නැඹුරු අවස්ථාවේ දී බාහිර විභව අන්තරය වැඩි කරගෙන යාමේදී කුඩා විද්‍යුත් ධාරාවක් සන්ධිය හරහා ගලයි. බාධක විභවයට අදාල විභව අන්තරයට සමාන වන තෙක් මෙම විද්‍යුත් ධාරාවේ විශාලත්වය සුළු වශයෙන් වැඩි වේ.
- බාහිර විභව අන්තරය බාධක විභවය ට සමාන වන අවස්ථාවේදී බාහිර විභව අන්තරය, දනටි වෝල්ටීයතාව ලෙස හඳුන්වනු ලැබේ. මෙම දනටි වෝල්ටීයතාව ඉක්මවා ගිය පසු (V-I) ලාක්ෂණිකය දළ වශයෙන් සරල රේඛීය ස්වභාවයක් ගනී.
- පසු නැඹුරු අවස්ථාවේදී අල්පතර වාහක හේතුවෙන් ඇතිවන කුඩා විද්‍යුත් ධාරාව සුළු වශයෙන් වැඩි වී සංතෘප්ත තත්ත්වයකට පත්වේ. තවදුරටත් පසු නැඹුරු විභව අන්තරය වැඩි කරගෙන යෑමේදී එක් විශේෂ අගයකින් පසුව ධාරාව ක්ෂණිකව සැලකිය යුතු විශාල අගයක් බවට පත්වේ. මෙම විශේෂ වෝල්ටියතා අගයට, බිඳවැටීමේ වෝල්ටියතාව හෙවත් පසු කුළු වෝල්ටියතාව යැයි කියනු ලැබේ.
- මෙලෙස ධාරාව වැඩි වීමට ප්‍රධාන හේතු දෙකක් දැක්විය හැක.
- ඕඝ ආචරණය
- සෙනර් ආචරණය
ඕඝ ආචරණය (Avalanche effect)
- පසු නැඹුරු වෝල්ටීයතාව වැඩි කරන විට සුළුතර වාහකවල වේගය ද, චාලක ශක්තිය ද වැඩි වේ. එක්තරා අගයක දී චාලක ශක්තිය, ස්ඵටික දැලිසේ බන්ධන බිඳ දැමීමට තරම් ප්‍රමාණවත් වේ. එහිදී එකවර විශාල ඉලෙක්ට්‍රෝන හා කුහර සංඛ්‍යාවක් ජනනය වී ක්ෂණික ලෙස ධාරාව ඉහළ යයි. මෙම ක්‍රියාවලිය ඕඝ ආචරණය ලෙස හඳුන්වයි.
- මෙවිට දියෝඩයේ සිදුවන බිඳවැටීම ඕඝ බිඳවැටීම නම් වේ. මෙහිදී ගලා යන විශාල විද්‍යුත් ධාරාව නිසා අධික තාප ප්‍රමාණයක් උත්සර්ජනය වී දියෝඩය දැවී විනාශ වේ.
සෙනර් ආචරණය(Zener Effect)
දියෝඩයේ මාත්‍රණ මට්ටම විශාල ලෙස ඉහළ නැංවූ විට හායිත පෙදෙස බොහෝ පටු වී ඒ හරහා පවතින විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රයේ විශාලත්වය වැඩි වේ. මෙම ප්‍රබල විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රය හේතුවෙන් දැලිසේ බන්ධන බිඳ වැටී සංයුජතා ඉලෙක්ට්‍රෝන විශාල ප්‍රමාණයක් උත්පාදනය වේ. එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස සන්ධිය තුළින් අධික ධාරාවක් ගලා යයි. මෙම ක්‍රියාවලිය සෙනර් ආචරණය නම් වන අතර එම විශේෂ වෝල්ටියතා අගයට සෙනර් වෝල්ටියතාව යයි කියනු ලැබේ.
- මෙහිදී අධික තාප ප්‍රමාණයක් උත්පාදනය නොවන නිසා දියෝඩය දැවී විනාශ වීමක් සිදු නොවේ.
- Ge වලට වඩා Si දියෝඩ වැඩිපුර භාවිතයට හේතු වන්නේ පසු නැඹුරු කාන්දු ධාරාව අඩු වීමයි.
- එම නිසා උෂ්ණත්වයට ඔරොත්තු දීමේ හැකියාව බලනවිට ද Si දියෝඩ වඩා ස්ථායී වේ.
පරිපූර්ණ දියෝඩ (Ideal Diodes)
- සෛද්ධාන්තික ලෙස පමණක් සලකා බලයි.
- මේවැන්නක විභව බාධකය ශුන්‍ය ලෙස සැලකේ. දියෝඩය පෙර නැඹුරු අවස්ථාවෙහි එහි ප්‍රතිරෝධය ශූන්‍ය ලෙසටත් පසු නැඹුරු අවස්ථාවේදී ප්‍රතිරෝධය අපරිමිත ලෙස විශාල අගයක් ගන්නා ලෙසටත් සැලකේ. එබැවින් පෙර නැඹුරු කළ විට විශාල ධාරාවක් දියෝඩය හරහා ගලන අතර පසු නැඹුරු අවස්ථාවේදී කිසිදු ධාරාවක් නොගලයි.
- ඉහත කරුණු සැලකූ විට පරිපූර්ණ දියෝඩය යාන්ත්‍රික ස්විචයක් ලෙසද යොදා ගත හැකි බව පෙනේ.
- I-V වක්‍රය අනුව පෙර නැඹුරු අවස්ථාවේ පවතින ශුන්‍ය ප්‍රතිරෝධය නිසා පරිපූර්ණ දියෝඩය සංවෘත ස්විචයක් ලෙසද පසු නැඹුරු විට විවෘත යාන්ත්‍රික ස්විචයක් ලෙස ද භාවිතා කළ හැක.
ආසන්න පරිපූර්ණ දියෝඩ
- මෙහිද බාධක විභව අන්තරය දක්වා ප්‍රතිරෝධය අපරිමිත ලෙස විශාල අගයක් ගන්නා අතර බාධක විභවය ඉක්මවා ගිය පසු එහි ප්‍රතිරෝධය ශුන්‍ය වී කුඩා ධාරාව ගලයි. පසු නැඹුරු අවස්ථාවේදීද ප්‍රතිරෝධය අපරිමිත ලෙස විශාල අගයක් ගනී. එනම් ධාරාව ශූන්‍ය වේ.
Q: පහත පරිපථයේ ඩයෝඩය ආසන්න ලෙස පරිපූර්ණ විට සහ ඩයෝඩය ඉදිරි නැඹුරු ප්‍රතිරෝධය 20Ω විට, 80 Ω ප්‍රතිරෝධය තුළින් ගලන ධාරාව ගණනය කරන්න. දියෝඩය පසු නැඹුරු කළ විටද අවස්ථා දෙකේදී ගලන ධාරාව සොයන්න.
සන්ධි දියෝඩ වල භාවිත
උ. පෙළ විෂය නිර්දේශය තුළ මෙහි භාවිත දෙකක් පිළිබඳව සලකා බලයි.
- සරල ධාරාවක් ගලන පරිපථයක ස්විචයක් ලෙස භාවිතය.
- ප්‍රත්‍යාවර්ත වෝල්ටීයතාවක් හෝ ධාරාවක් සෘජුකරණය ට දායක වීම.
දියෝඩය ස්විචයක් ලෙස යොදා ගැනීම.
- පෙර නැඹුරු දියෝඩයක් ධාරාවකට හොඳින් ගලා යෑමට ඉඩ දෙන අතර පසු නැඹුරු දියෝඩයක් සරල ධාරාව ගලා යාමට ඉඩ නොදේ. මෙම සංකල්පය භාවිතයෙන්, ප්‍රායෝගික ඩයෝඩයක අග්‍ර හරහා වෝල්ටීයතාවයේ දිශාව වෙනස් කිරීමෙන් එය ස්විචයක් ලෙස යොදා ගත හැක.
- පෙර නැඹුරු කළ ඩයෝඩයක් සංවෘත කර ඇති යාන්ත්‍රික ස්විච්චියක් ලෙස ක්‍රියා කරයි. පහන දැල්වේ.
- පසු නැඹුරු කළ ඩයෝඩයක් විවෘත කර ඇති යාන්ත්‍රික ස්විච්චියක් ලෙස ක්‍රියා කරයි. පහන නොදැල්වේ.
දියෝඩය සෘජුකාරකයක් ලෙස යොදා ගැනීම (Diode as a rectifier).
- ප්‍රත්‍යාවර්ත වෝල්ටීයතාවේ දිශා දෙකකට පවතින සංරචක එක් දිශාවකට පමණක් වූ සංරචක බවට පත් කර ගැනීම සෘජුකරණය ලෙස හඳුන්වයි.
- මේ සඳහා දියෝඩ භාවිතා කරන අතර පෙර නැඹුරු දියෝඩය තුළින් හොඳින් ධාරා සන්නයනය වීම හා පසු නැඹුරු දියෝඩය තුළින් ඉතා කුඩා ධාරාවක් ගැලීම යන සංකල්පය යොදා ගැනේ.
අර්ධ තරංග සෘජුකරණය.
මේ සඳහා පහත පරිදි අවකර පරිණාමකයක් සහිත සෘජුකාරක පරිපථයක් යොදා ගැනේ. සෘජුකරණ ක්‍රියාවලිය දියෝඩය මගින් සිදුකරන අතර ඍජුකරණය වූ වෝල්ටියතාව භාර ප්‍රතිරෝධය (RL) නම් ප්‍රතිරෝධයක් හරහා සකස් කිරීමෙන් ප්රතිදාන වෝල්ටියතාව ලෙස ඉවතට ගැනේ.
- භාර ප්‍රතිරෝධය හරහා සරල ධාරා හෝ වෝල්ට්මීටරයක් සම්බන්ධ කිරීමෙන් ප්‍රතිරෝධකය හරහා පවතින වෝල්ටීයතාවයේ මධ්‍යන්‍ය අගය VDC ලබාගත හැක.
| පරිපූර්ණ විට | තාත්වික විට |
 |  |
Vp – ප්‍රත්‍යාවර්ත වෝල්ටීයතාවය් කුළු අගය හෙවත් උච්ච අගය
Vd – දියෝඩය හරහා විභව බැස්ම
Q.
i. විභව බැස්ම 0.7 වන සිලිකන් ඩයෝඩයක් හරහා යන ධාරාව පහත පරිදි විචලනය වේ. ප්‍රතිරෝධය හරහා පවතින වොල්ටීයතාවේ මධ්‍යනය අගය සොයන්න.
ii. එම අවස්ථාවේම එහි පැවතියේ පරිපූර්ණ ඩයෝඩයක් නම් ප්‍රතිරෝධය හරහා පවතින වොල්ටීයතාවේ මධ්‍යනය අගය සොයන්න.
- B ට සාපේක්ෂව A හි විභවය ධන විට දියෝඩය පෙර නැඹුරු වී භාර ප්‍රතිරෝධය තුලින් විද්‍යුත් ධාරාවක් ගලා යයි. මෙහිදී ප්‍රදාන වෝල්ටීයතාවය ඍණ සංරචක පවතින අවස්ථාවලදී (B ට සාපේක්ෂව A හි විභවය ඍණ විට) දියෝඩය පසු නැඹුරු වී භාර ප්‍රතිරෝධය තුලින් විද්‍යුත් ධාරාවක් ගලා නොයයි. එම අවස්ථාවලදී ප්රතිදාන වෝල්ටීයතාව ශුන්‍ය වේ. තරංගය සතු ශක්තියෙන් අර්ධයක් පමණම ප්‍රයෝජනයට නොගෙන වැයවේ.
- එබැවින් සම්පූර්ණ තරංගය ම සෘජුකරණය ට පහත ආකාරෙය් පරිපථයක් භාවිතා වේ.
පුර්ණ තරංග සෘජුකරණය.
ප්‍රත්‍යාවර්ත වෝල්ටියතාවේ ධන සංරචකවල දී විද්‍යුත් ධාරාව ගලා යන අයුරු:
- මෙවිට Y ලක්ෂයට සාපේක්ෂව x ලක්ෂයේ විභවය විශාල ය. (Vx>VY)
- එබැවින් S ලක්ෂයෙන් පරිපථයට ඇතුල්වන ධාරාව නිසා D2 දියෝඩය පෙර නැඹුරු වී සංවෘත ස්විචයක් ලෙසත් D1 දියෝඩය පසු නැඹුරුවී විවෘත ස්විචයක් ලෙසත් ක්‍රියා කරයි. එබැවින් ධාරාව D2 දියෝඩය තුළින් P ලක්ෂය වෙත ගලයි.
- මෙවිට Vp<Vs වීම නිසා D4 දියෝඩය පසු නැඹුරුවී එතුළින් ධාරාවක් නොගලයි. අනතුරුව විද්‍යුත් ධාරාව භාර ප්‍රතිරෝධය(RL) හරහා ගමන් කර R ලක්ෂ වෙත පැමිණේ.
- එම විද්‍යුත් ධාරාව සඳහා D1 සහ D4 දියෝඩ දෙකම පෙර නැඹුරු වී පවතින බව පෙනුනද Vs> VR නිසා D1 පෙර නැඹුරු නොවේ.
- එබැවින් විද්‍යුත් ධාරාව පෙර නැඹුරුව පවතින D4 තුළින් ගමන් කර පරිණාමකයේ ද්විතීක දඟරය තුළට ඇතුළු වේ.
ප්‍රත්‍යාවර්ත වෝල්ටීයතාවේ සෘණ සංරචකවලදී විද්‍යුත් ධාරාව ගලා යන අයුරු:
- මෙවිට ( VX<VY ) වී Q ලක්ෂයෙන් පරිපථයට ධාරාව ඇතුළු වේ.
- D4 දියෝඩය පසු නැඹුරු බැවින් එම ධාරාව පෙර නැඹුරුව පවතින සංවෘත ස්විචයක් ලෙස ක්‍රියා කරන D3 දියෝඩය තුළින් P ලක්ෂය වෙත ගලයි.
- D2 දියෝඩ පසු නැඹුරුව පවතින බැවින් විද්‍යුත් ධාරාව RL හරහා ගමන් කොට R ලක්ෂය වෙතට ගලයි.
- VR<VQ නිසා D2 දියොඩය පසු නැඹුරුවී පෙර නැඹුරු ව පවතින සංවෘත ස්විචයක් ලෙස ක්‍රියා කරන D1 හරහා ගමන් කර X ලක්ෂ්‍යය වෙත ගමන් කර පරිණාමකයේ ද්විතීක දඟරය තුළට ඇතුළු වේ.
| පරිපූර්ණ විට | තාත්වික විට |
 |  |
ප්රතිදාන වෝල්ටීයතාවයේ සරල ධාරා අගය
සෘජුකරණය වූ වෝල්ටීයතා සුමට කිරීම
- අර්ධ තරංග ඍජුකරණය හා පූර්ණ තරංග ඍජුකරණය යටතේ භාර ප්‍රතිරෝධයේ දෙකෙළවර සකස් වන ප්රතිදාන වෝල්ටීයතා සෑම විටම එක් දිශාවකට( ධන) පැවතුනත් ඒවායේ විශාලත්ව කාලය සමග විචලනය වේ. එනම් මෙම වෝල්ටීයතා ස්පන්ද සහිත වේ. මෙම වෝල්ටීයතා වලට සාමාන්‍ය කෝෂයකින් ලැබෙන වෝල්ටීයතාවල මෙන් අනවරත (කාලය සමග නියත) ස්වභාවයක් නොමැත.
- ඍජුකරණයෙන් ලබාදෙන ප්රතිදාන වොල්ටීයතාවේ පවතින ස්පන්ද ස්වභාවය හැකිතාක් අවම කර සරල ධාරා වෝල්ටීයතාවයක් බවට පත්කිරීම සුමටනය නම් වේ.
- මේ සඳහා ධාරිත්‍රක යොදා ගන්නා අතර එය බාහිර ප්‍රතිරෝධයට සමාන්තරව සම්බන්ධ කරයි.
අර්ධ තරංග සුමට කිරීම
අර්ධ තරංග ඍජුකරණයෙන් පසු භාර ප්‍රතිරෝධය හරහා ඇතිවන ප්රතිදාන වෝල්ටීයතාව සුමටනය කිරීම වේ.
- පෙර නැඹුරු අවස්ථාවේදී තරංගයේ AB කොටසේ දී ධාරිත්‍රකය ආරෝපණය වේ.
- තරංගයේ CD කොටසේ දී කුඩා විද්‍යුත් ධාරාවක් ගලා යන අතර ඍණ අර්ධ තරංග කොටසේදී දියෝඩය පසු නැඹුරු වී ධාරාවක් සන්නයනය නොකරයි. මෙවිට ධාරිත්‍රකය ගබඩා කරගත් ආරෝපණ භාර ප්‍රතිරෝධය හරහා විසර්ජනය කිරීමෙන් එය තුලින් කුඩා විද්‍යුත් ධාරාවක් ගලා යයි. ඒ අනුව භාර ප්‍රතිරෝධයේ අග්‍ර හරහා රූපයේ පරිදි ප්රතිදාන වෝල්ටීයතාවයක් සකස් වේ.
- මෙම වෝල්ටීයතාව ඉතා නිවැරදි ලෙස කාලය අනුව අනවරථ නොවන අතර කුඩා රැලිති ස්වභාවයක් පවතී. එහෙත් පළමුව පැවති ස්පන්ද ස්වභාවය බොහෝ දුරට ඉවත් වී සුමට වී ඇත. මෙම කුඩා රැලිති සහිත ප්රතිදාන වෝල්ටීයතාවේ උපරිම සහ අවම අගයන් අතර අන්තරයට රැලිති වෝල්ටීයතාව යැයි කියනු ලැබේ .
- ආවර්තීය ලෙස වෙනස් වන සංඛ්‍යාතය ප්‍රධාන වෝල්ටීයතාවයේ සංඛ්‍යාතයට සමාන වේ.
පූර්ණ තරංග සුමට කිරීම
- පූර්ණ තරංග ඍජුකරණයෙන් පසු ඇතිවන ප්රතිදාන වෝල්ටීයතාව සුමට කිරීමට පහත ආකාරයේ පරිපථයක් යොදාගැනේ.
- පූර්ණ තරංග ඍජුකරණය ක්‍රියාවලියෙන් වෝල්ටීයතාවයේ ධන අර්ධ තරංග වල දී මෙන්ම ඍණ අර්ධ තරංග වලදී ද, භාර ප්‍රතිරෝදය තුළින් එකම දිශාවකට ධාරාවක් පවත්වා ගනී.
- මේ අනුව ප්‍රධාන වෝල්ටීයතාවයේ ධන සංරචක වල, පළමු අර්ධය තුළදී ධාරිත්‍රකය ආරෝපණය වී දෙවන අර්ධය තුළදී එම ආරෝපණ භාර ප්‍රතිරෝධය හරහා විසර්ජනය වන පරිදිම වෝල්ටියතාවේ සෘණ සංරචක වල පළමු අර්ධය තුළ දී ධාරිත්‍රකය ආරෝපණය වී දෙවන අර්ධය තුළ දී ආරෝපණ විසර්ජන වේ.
- සුමට වූ මෙම වෝල්ටියතාවයේ ද කුඩා රැලිති ස්වභාවයක් පවතින අතර ඒවායේ විස්තාර හා තරංග ආයාම අර්ධ තරංග සුමට කිරීමෙන් ලැබූ රැලිති වල විස්තාර හා තරංග ආයාම වලට වඩා කුඩාවේ.
- එබැවින් එය අර්ධ තරංග සුමට කිරීමෙන් ලැබූ ප්රතිදාන වෝල්ටියතාවලට වඩා ආසන්න සරල ධාරා වෝල්ටීයතාවයක් ලෙස සැලකිය හැක.
- ආවර්තීය ලෙස වෙනස්වන සංඛ්‍යාතය ප්‍රදාන වෝල්ටීයතාවයේ සංඛ්‍යාතය මෙන් දෙගුණයකි.
ආලෝක විමෝචක දියෝඩ (LED)
- පෙර නැඹුරු අවස්ථාවේදී p-n සන්ධිය තුළින් ධාරාව ගලන විට සන්ධිය අසල කුහර සහ ඉලෙක්ට්‍රෝන ප්‍රතිසංයෝජනය වීමෙන් ශක්තිය මුදා හැරීමක් සිදු වේ. බොහෝ ඩයෝඩ මෙම ශක්තිය තාපය ලෙස මුදා හරී.
- අර්ධ සන්නායක සංයෝගය වෙනස් කිරීමෙන් හා මාත්‍රණ මට්ටම වෙනස් කිරීමෙන් ඉහත ශක්තිය ආලෝකය ලෙස ද නිකුත් කරන පරිදි සකසන ලද අතර එම දියෝඩවලට ආලෝක විමෝචක දියෝඩ යැයි කියනු ලැබේ.
විශේෂ ගුණාංග
- විද්‍යුත් ශක්තිය ඉතා ඉහල කාර්යක්ෂමතාවයකින් ආලෝක ශක්තිය බවට පෙරළයි.
- කුඩා වෝල්ටීයතාවයක් යටතේ ක්‍රියාත්මක වන හෙයින් ඉතා කුඩා විද්‍යුත් ධාරාවක් අවශෝෂණය කරනු ලබයි.
- ආයු කාලය ඉතා දිගු වේ.
භාවිත
- නොයෙක් ආකාරයේ විදුලි පහන් ( ගෘහමය හා වාහනවල භාවිතයට)
- රූපවාහිනී තිර සඳහා හෝ විදුලි උපකරණවල සුවක පහන්(indicator light) ලෙස
- ප්‍රදර්ශන පුවරු සහ නාම පුවරු සඳහා පැනල ලෙස
ප්‍රකාශ දියෝඩ(Photodiode)
- පසු නැඹුරු අවස්ථාවේ ක්‍රියා කරන සන්ධි ඩයෝඩයක සුළුතර වාහක මගින් කාන්දු ධාරාවක් ගමන් කරන බව පෙර සඳහන් කර ඇත. මෙම සුළුතර වාහක ජනිත වනුයේ තාප ශක්තිය හේතු කොට ගෙන අර්ධ සන්නායක ද්‍රව්‍ය පවතින බන්ධන බිදීමෙනි.
- පසු නැඹුරු අවස්ථාවේදී දියෝඩ ආවරණය ඉවත්කර සන්ධියට ආලෝකය වැටීමට සැලැස් වූ විට එම ආලෝක ශක්තිය නිසා ද බන්ධන බිඳීමක් සිදු වන නිසා කාන්දු ධාරාවේ විශාලත්වය ඉහළ යයි. ආලෝකයට සංවේදී මෙම දියෝඩ විශේෂය ප්‍රකාශ දියෝඩ ලෙස හඳුන්වයි. ඒවා තැනීමට Si , Cd ආදී අර්ධ සන්නායක ද්‍රව්‍ය යොදා ගැනේ.
- ප්‍රකාශ දියෝඩයක් පසු නැඹුරු අවස්ථාවේ ක්‍රියා කරයි.
- දියෝඩය අඳුරේ පැවතුනද එතුලින් කුඩා කාන්දු ධාරාවක් ගලා යයි. දියෝඩය මතට ආලෝකය පතනය වූ විට පසු නැඹුරු ධාරාවේ විශාලත්වය වැඩි වී ආලෝක තීව්‍රතාවය වැඩි වේ.
භාවිත:
- විද්‍යාත්මක පර්යේෂණ කටයුතුවලදී ආලෝක තීව්‍රතාවය හා ආලෝක තත්ත්ව මනින ආලෝක මාන(light meters), ආලෝක සංවේදක(light sensers) ප්‍රකාශ අනාවරක සඳහා
- භාණ්ඩ සහ උපකරණ වල දත්ත සටහන් කර ඇති දඬු කේත(bar codes) කියවීමට
සූර්ය කෝෂ(Solar cells)
- p-n සන්ධිය මතට ආලෝකය පතිත වූ විට බන්ධන බිඳී නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝන සහ කුහර ජනිත වේ. ඒ සඳහා අවශ්‍ය ශක්තිය සූර්ය ආලෝකයෙන් ලබා දෙයි.
- හීන ස්ථරය තුළ n සිට p දෙසට ඇති විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රයේ බලපෑම යටතේ මෙසේ ජනනය වන කුහර p දෙසටත් නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝන n දෙසටත් චලනය වේ. එවිට සන්ධිය දෙපස අමතර විභව අන්තරයක් සකස් වන අතර එක් එක් ප්‍රදේශය තුළ පවතින නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝන සහ කුහර බහුතර වාහක බවට පත්වේ.
- මෙම ක්‍රියාවලිය ප්‍රකාශ වෝල්ටීය ආචරණය ලෙස හඳුන්වයි. මෙවිට සන්ධිය දෙපස විභව අන්තරයට ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතාව යැයි කියයි.
ප්‍රකාශ වෝල්ටීය ආචරණය පදනම් කරගෙන තනනු ලැබූ සූර්ය කෝෂයකට ආලෝකය පතිත වූ විට කුඩා සරල ධාරාවක් ලබාගත හැකි වෝල්ටීයතා ප්‍රභවයක් ලෙස ක්‍රියා කරයි.
භාවිතයේ වාසි:
- පරිසර හිතකාමී වේ.
- මූලික මිලදී ගැනීමේ ගාස්තුව පමණක් වැය වන අතර නඩත්තු වියදම් කිසිවක් නොමැත
සෙනර් ඩයෝඩය
- සෙනර් ඩයෝඩයක් පෙර නැඹුරු කර ඇති විට සාමාන්‍ය ඩයෝඩයක් ලෙස ක්‍රියාකරයි. ඒ අනුව සිලිකන් සෙනර් ඩයෝඩයක් 0.7V ඉක්මවා ගිය විට එය තුළින් පෙර නැඹුරු විද්‍යුත් ධාරාවක් ගලයි. සෙනර් ඩයෝඩයක සෙනර් ආචරණය පෙන්වන්නේ පසු නැඹුරු අවස්ථාවේදීය.
- මෙහිදී සාමාන්‍ය දියෝඩයක මෙන් බිඳ වැටුම් වෝල්ටීයතාවයේදී සෙනර් ඩයෝඩය බිඳ වැටීමකට ලක් නොවී නියත වෝල්ටීයතාවක පවතී.
- පසු නැඹුරු වෝල්ටීයතාව සෙනර් වෝල්ටීයතාවට ආසන්න විට දියෝඩය තුළින් ගලන පසු නැඹුරු විද්‍යුත් ධාරාව ඉතා විශාල අගය පරාසයක් තුළ ක්ෂණිකව විචලනය වේ. එවිට දියෝඩය දෙකෙලවර පවතින නියත වෝල්ටීයතාව සෙනර් වෝල්ටීයතාව වේ.
- පහත රූපයේ සෙනර් ඩයෝඩය සඳහා ලාක්ෂණිකය දැක්වේ.
- ඉහත ප්‍රස්ථාරයේ පරිදි පසු නැඹුරු අවස්ථාවේදී එක්වරම අධික ධාරාවක් ගලන ලක්ෂ්‍යය සෙනර් ලක්ෂ්‍යයද එම අවස්ථාවේ වෝල්ටීයතාව සෙනර් වෝල්ටීයතාවද වේ. මෙම IZ2 සිට IZ1 දක්වා පරාසය ක්‍රියාකාරී පරාසය යැයි කියයි.
- එය දියෝඩය තනා ඇති අර්ධ සන්නායක ද්‍රව්‍ය සහ මාත්‍රණ මට්ටම අනුව වෙනස් වේ. සෙනර් ඩයෝඩ සතු මෙම සුවිශේෂි ලක්ෂණ නිසා පරිපථයක නියත වෝල්ටීයතාවක් පවත්වා ගත යුතු විට මෙය යොදා ගනී.
වෝල්ටීයතා යාමක
- වෝල්ටීයතා ප්‍රභවයකින් ලබාදෙන උච්චාවචන වන වෝල්ටීයතාවක්, නිශ්චිත වෝල්ටීයතාවක් බවට පත් කර ගැනීමට වෝල්ටීයතා යාමක වල සෙනර් ඩයෝඩ භාවිතා වේ.
- සෙනර් ඩයෝඩයක් යොදාගත් පූර්ණ තරංග ඍජුකරණය යෙදූ පරිපථයක් පහත දැක්වේ.
- මෙහිදී සෙනර් දියෝඩය තුළින් ගලන විද්‍යුත් ධාරාව සීමා කොට අධික ධාරවක් ඒ හරහා ගොස් දැවී යාම වැලැක්වීමට ආරක්ෂක ප්‍රතිරෝධයක්(RP) යොදාගනී.
- සෙනර් ඩයෝඩයට හානි නොවන පරිදි එම ප්‍රතිරෝධය හරහා ගලන උපරිම ධාරාව IM ද, ඍජුකරණයෙන් ලබාදෙන සුමට කරන ලද වෝල්ටීයතාව VS ද සෙනර් වෝල්ටීයතාව VZ ද යැයි ගත්විට,
- සෙනර් දියෝඩයක් සහිත යාමන පරිපථයක් නිසි පරිදි ක්‍රියාකිරීමට VS, ඩයෝඩයේ සෙනර් වෝල්ටීයතාවයට වඩා මදක් විශාල විය යුතුය. වෝල්ටීයතාව රැලිති ආකාරයට විචලනය වීමේදී ආරක්ෂක ප්‍රතිරෝධය හරහා විද්‍යුත් ධාරාව අඩු වැඩි වේ.
- නමුත් සෙනර් දියෝඩයට භාර ප්‍රතිරෝධයට සමාන්තර බැවින් එය හරහා ඇත්තේ නියත වෝල්ටීයතාවයකි. ප්‍රතිරෝධය හා ධාරාව වෙනස් කළද ප්රතිදාන වෝල්ටීයතාව නියතව පවතී.
- මෙහිදී ධාරාවේ සිදුවන වෙනස් වීම් කිසිවකින් ට බාධා නොවන පරිදි සෙනර් ඩයෝඩය විසින් ප්රතිදාන වෝල්ටීයතාව යාමනය කරන බව පැහැදිලිය.
Q: ප්‍රදාන වෝල්ටීයතාව = 180 , සෙනර් වෝල්ටීයතාව = 80 , ආරක්ෂක ප්‍රතිරෝධයේ විශාලත්වය = 4 වේ. ප්‍රතිධාන වෝල්ටීයතාවත්, ආරක්ෂක ප්‍රතිරෝධය හරහා විභව බැස්මත්, සෙනර් ඩයෝඩය තුළින් පවතින විද්‍යුත් ධාරාවත් සොයන්න. පරිපථයට ලබා දිය හැකි උපරිම වෝල්ටීයතාව 240 නම් විද්‍යුත් ධාරාවේ උපරිම අගයද සොයන්න.
ඔබට මෙම කොටස වීඩියෝ මගින් අධ්‍යයනය කිරීමට :
