අද අපි කතා කරන්න යන්නේ ධාරා විද්යුතයේ මාධ්ය වර්ගීකරණය කියන කොටස. මේකෙදි අපි කතා කරන්නේ සන්නායක පරිවාරක අර්ධ සන්නායක වගේ දේවල් ගැන. අපි මීට කලින් ලිපි වලදි ධාරා විද්යුතයේ මූලික ම රාශි වගේ දේවල් ගැන සවිස්තරාත්මකව සාකච්චා කරා. ඔයාලට මෙතනින් ගිහිල්ලා එහි ලිපි කියවන්න පුළුවන්.
එහෙනම් අපි වැඩි කතා නැතුව අද පාඩමට යමු.
කලින් කිව්වා වගේ මේකෙදි අපි මාධ්ය කොටස් තුනක් යටතේ කතා කරනවා.
1.විද්යුත් සන්නායක
2.විද්යුත් අර්ධ සන්නායක
3.විද්යුත් පරිවාරක
අපි එහෙනම් මුලින්ම මේ විද්යුත් සන්නායක කියන්නේ මොනවද? ඒ වගේම ඒ ගැන වැඩි විස්තර බලමු.
විද්යුත් සන්නායක
විද්යුත් සන්නායක කියන්නේ මොනවද කියලා ඔයාලට නමෙන්ම තේරෙනවනෙ. නේද? විදුලිය සන්නයනය වෙනවා නම් ඒ ද්රව්ය වලට අපි කියනවා විද්යුත් සන්නායක කියලා. ඒ උනාට මේ විද්යුත් සන්නායක වලට හරි විදිහෙ අර්ථ දැක්වීමක් දෙන්න ඕන නෙ. ඒ හින්ද අපි කියනව ඒ අදාල ඝන ද්රව්යයේ ඝන සෙන්ටිමීටර 1 ක පරිමාවක සන්නායක ඉලෙක්ට්රෝන 10²² ක් විතර තියෙනවා නං ඒ මාධ්ය විද්යුත් සන්නායක මාධ්යයක් කියලා හඳුන්වනව. සන්නායක මාධ්යවලින් ධාරාව ගමන් කරන විදිහ අනුව අපි මේක තවත් ආකාර දෙකකට බෙදා දක්වන්න පුළුවන්. ඒ තමයි රේඛීය සන්නායක සහ රේඛීය නොවන සන්නායක කියන්නේ. මේවා මේ බය වෙන්න ඕනේ තරම් අමාරු දේවල් නෙවෙයි. සන්නායකයකින් ධාරාව ගමන් කරන විදිහ බලලා තමයි මේ විදිහට ඒවට නම් දීලා තියෙන්නෙ. හරිනේ. අපි දැන් බලමු මේ රේඛීය සන්නායකයි රේඛීය නොවන සන්නායකයි කියන්නේ මොනවද කියලා.
රේඛීය සන්නායක
මොකක්හරි සන්නායකයකින් විද්යුත් ධාරාවක් ගමන් කරන වෙලාවට ඒ විද්යුත් ධාරාව ඒ සන්නායකයේ දෙකෙලවර විද්යුත් විභව අන්තරයට අනුලෝමව සමානුපාතික වෙනවා නම් අන්න ඒවට තමයි කියන්නේ රේඛීය සන්නායක කියලා. අපිට මේ රේඛීය සන්නායකයක විභව අන්තරය එක්ක ධාරාව වෙනස් වෙන විදිහ මේ විදිහට ප්රස්තාරයකින් දක්වන්න පුළුවන්.
මේ රේඛීය සන්නායක ගැන අපි කතා කරද්දී අනිවාර්යෙන් කියන්න ඕන දෙයක් තමයි මේ ඕම්ගේ නියමය කියන එක.
ඕම්ගේ නියමය
ඕම් නියමයෙ දී කියන්නේ උෂ්ණත්වය සහ අනෙක් භෞතික සාධක නියතව තියා ගත්තහම ලෝහ සන්නායකයක් තුළින් ගලාගෙන යන විද්යුත් ධාරාව ඒ සන්නායක දෙකෙළවර විභව අන්තරයට අනුලෝමව සමානුපාතික වෙනවා කියල.
එතකොට ඕම් ගේ නියමයට අනුව ,
V α I
V=IR
ඕකෙ අපි, සමානුපාතික ලකුණ අයින් කරන්න දාපු නියතය තමයි විද්යුත් ප්රතිරෝධය කියන්නෙ.
අපි කලින් රේඛීය සන්නායක වලට දීපු අර්ථ දැක්වීමයි දැක්වීම යි ඕම් නියමයයි බැලුවම ඔයාලට පේනවා දෙකේම තියෙන්නේ එක වගේ දෙයක්. එහෙනම් ඔයාලට පැහැදිලි රේඛීය සන්නායක ඕම් නියමය පිළිපදිනවා කියලා. අන්න ඒක නිසා මේ මේ රේඛීය සන්නායක ඕමික සන්නායක කියලත් හඳුන්වනවා.
දැන් අපි බලමු රේඛීය නොවන සන්නායක ගැන.
රේඛීය නොවන සන්නායක
මේකෙන් කියන දේ අපි බැලුවොත් , අපි විද්යුත් සන්නායකයක් තුළින් ගලා ගෙන යන විද්යුත් ධාරාව ඒ දෙකෙලවර විභව අන්තරය එක්ක වෙනස් වෙන ආකාරය ප්රස්ථාර ගත කරොත් ඒක මූලය හරහා යන සරල රේඛාවක් නෙවෙයි නම් අන්න ඒක රේඛීය නොවන සන්නායකයක්. ඒ කියන්නේ රේඛීය නොවන සන්නායකයක විභව අන්තරයයි ධාරාවයි අපිට y=mx ආකාරයේ ප්රස්තාරයකින් දක්වන්න බෑ.
රේඛීය නොවන සන්නායකයක ඒ ප්රස්තාරය මේ වගේ.
අපිට, මේ රේඛීය නොවන සන්නායකයකට උදාහරණයක් විදිහට සූත්රිකා බල්බයක සූත්රිකාව ගන්න පුළුවන්.
අපි තාම මේ කතා කර කර ඉන්නේ විද්යුත් සන්නායක ගැන.
විද්යුත් සන්නායක වලදී අපි ඉගෙන ගන්න ඕන තව දෙයක් තියෙනවා. ඒ තමයි උෂ්ණත්වයත් එක්ක කොහොමද ප්රතිරෝධය විචලනය වෙන්නෙ කියලා.
- උෂ්ණත්වය සමඟ ප්රතිරෝධයේ විචලනය
ඔයාලට සාමාන්ය දැනීමෙන් වගේ තේරෙන්න ඕනේ උෂ්ණත්වය වැඩි වෙද්දී සන්නායකයක ප්රතිරෝධය ට මොකද වෙන්නේ කියලා.
අපි බලමුකො එහෙනම් මොකද වෙන්නේ කියලා.
සන්නායකයක උෂ්ණත්වය වැඩි කරද්දී සන්නායක හැදිලා තියෙන අනුව අණුවල මධ්ය පිහිටුම වටා කම්පන විස්තරය වැඩි වෙනවා. එතකොට සන්නායක ඉලෙක්ට්රෝනවලට චලනය වෙන්න තියන, ඒ කිව්වේ කිව්වෙ මාධ්යය එක හරහා ගමන් කරන්න තියෙන අවහිරතාවය වැඩි වෙනවා. ඒ කියන්නේ ප්රතිරෝධය වැඩි වෙනව.
0°C දී ප්රතිරෝධය R₀ නම්, උෂ්ණත්වය සෙල්සියස් අංශක වලින් θ නම් අපිට අවශ්ය උෂ්ණත්වයේදී ප්රතිරෝධය හොයන්න මේ සම්බන්ධය පාවිච්චි කරන්න පුළුවන්.
මේකේ α කියන්න ප්රතිරෝධ උෂ්ණත්ව සංගුණකය කියලා රාශියක්. මේක මොකක් හරි ද්රව්යයක් සඳහා නියතයක් හැබැයි ද්රව්යය වෙනස් වෙද්දි වෙනස් වෙනවා.
සන්නායකයක උෂ්ණත්වයත් එක්ක ප්රතිරෝධය වෙනස් වෙන හැටි අපිට මේ විදියට ප්රස්තාරයකින් දක්වන්න පුළුවන්.
මේ අපි ඉගෙන ගන්න සිද්ධාන්ත හරියටම අවබෝධ කර ගත්තොත් ඔයාලට භෞතික විද්යාව ආසාවෙන් ඉගෙන ගන්න පුළුවන්. භෞතික විද්යාව ඉගෙන ගද්දී කට පාඩම් කරන්න නම් යන්න එපා. ඔයාලට විෂය සම්පූර්ණයෙන් එපා වෙනවා එහෙම උනොත්. මේ භෞතික විද්යාව කියන්නේ හරි හරි ආස හිතෙන විෂයක්නේ. ඉතිං ඒක ආස හිතෙන විදිහට ඉගෙන ගන්න නම් හරි විදිහට විෂය කරුණු අවබෝධ කරගන්න එක අනිවාර්ය දෙයක්.
අපිට මේ සන්නායක ගැන කතා කරද්දී තව දෙයක් කියන්න තියෙනවා. ඒ තමයි සුපිරි සන්නායක.
මේ සුපිරි සන්නායක කියන දේ දැනටමත් භාවිතයේ තියෙන මිල අධික සන්නායක ජාතියක්. ඒකේ තියන විශාල ම වාසිය තමයි මේකෙ ප්රතිරෝධය ශුන්යයි. ඒ කිව්වේ ප්රතිරෝධයක් ඇත්තේම නෑ. හැබැයි අවාසිය තමයි මේකෙ ප්රතිරෝධය ශූන්ය සන්නායකයක් විදිහට හැසිරෙන්නේ ඉතා අඩු උෂ්ණත්වවලදී. සාමාන්ය කාමර උෂ්ණත්වවලදී මේක හැසිරෙන්නේ සාමාන්ය ප්රතිරෝධයක් තියෙන සන්නායකයක් විදියට.
ඉතින් මේ කාමර උෂ්ණත්වයේදී සාමාන්ය ප්රතිරෝධයක් තියන සන්නායකයක් විදියට ක්රියා කරන මේ සන්නායකය උෂ්ණත්වය අඩු කරගෙන අඩුකරගෙන අඩු කරගෙන ගිහිල්ලා යම් උෂ්ණත්වයකට ආවට පස්සෙ ප්රතිරෝධය ශූන්ය වෙනවා. අන්න ඒ උෂ්ණත්වයට අපි විශේෂ නමක් කියනවා. එහි තමයි සංක්රමණ උෂ්ණත්වය කියන්නේ.
මේ මේකේ අඩු උෂ්ණත්වය කියන්නේ අපිට ෆ්රිජ් එකේ දාලා තියලා අඩුකරගන්න පුළුවන් උෂ්ණත්වයක් නෙවෙයි. -250°C වගේ ගනන්. 😂
ඉතින් මේ වගේ උෂ්ණත්වයක ඒ සන්නායක තියාගන්න පාවිච්චි කරන්නේ ද්රව නයිට්රජන් වගේ අධි සිසිලනකාරක. සාමාන්යයෙන් මේ සුපිරි සන්නායක භාවිතා කරන යන්ත්ර ලංකාවේ තියෙනවා. ඒව තමයි ඉස්පිරිතාල වල තියෙන MRI (Magnetic Resonance Imaging) මැෂින්. ඒ යන්ත්රවල සුපිරි සන්නායක භාවිතා කරන හින්දා ඒ යන්ත්ර ගොඩාක් මිල අධිකයි. ඒ වගේම ගොඩක් වෙලාවට මේ සුපිරි සන්නායක විදියට ගන්න ලෝහ සංශුද්ධ ලෝහ නෙවෙයි. ඒවා විශේෂ විධි වලට හදපු මිශ්ර ලෝහ. සංශුද්ධ ලෝහත් ගන්නව. මේ ඔයාලගේ අමතර දැනුමට කිව්ව දේවල්. වැඩිපුර දෙයක් දැනගත්ත කියල පාඩුවක් නෑනෙ.
මේ තියෙන්නෙ සාමාන්යයෙන් සුපිරි සන්නායක විදිහට පාවිච්චි කරන්න පුළුවන් මාධ්ය හා ඒවායේ අවධි උෂ්ණත්ව.
 |
| සුපිරි සන්නායක ලෙස භාවිතා කරන සන්නායක මාධ්ය සහ ඒවායේ අවධි උෂ්ණත්ව. |
මේ පාඩමේදි සුපිරි සන්නායක ගැන මීට වඩා ලොකු අවබෝධයක් ඔයාලගෙන් බලා පොරොත්තු වෙන්නේ නැහැ. ඒ උනාට ඔයාලට ඕන්නං අපි සුපිරි සන්නායක ගැන ගැඹුරට කතා කරමු ඔයාලගේ අමතර දැනුමට. එහෙම ඕනනං අනිවාර්යෙන්ම පහලින් කමෙන්ට් කරන්න.
විද්යුත් අර්ධ සන්නායක
දැන් අපි කතා කරන්න යන්නේ විද්යුත් අර්ධ සන්නායක ගැන. විද්යුත් අර්ධ සන්නායක ගැන හරියටම කතා කරන්න තියෙන්නෙ ඉලෙක්ට්රොනික විද්යාව පාඩමේදී. ඒ වුණාට අපි මේ පාඩමේදිත් ඒ ගැන පොඩ්ඩක් කතාකරමු. මොකද නැත්තං පාඩම අසම්පූර්ණයි වගේ හිතෙනවා නේ.
අපි, සන්නායක ඒකීය පරිමාවක තියෙන ඉලෙක්ට්රෝන ගාන හැඳින්වුව වගේ අපිට අර්ධ සන්නායකත් ඒකීය පරිමාවක තියන ඉලෙක්ටෝන ගානෙන් හඳුන්වන්න පුළුවන්.
කාමර උෂ්ණත්වයේදී ඝන සෙන්ටිමීටර් එකක පරිමාවක සන්නායක ඉලෙක්ට්රෝන 10¹⁰ ක් විතර තියනවනම් අන්න ඒවට අපි කියනවා අර්ධ සන්නායක කියලා.
අපි සන්නායක දෙන කතා කරන්න කිව්වා උෂ්ණත්වය වැඩි කරද්දී සන්නායකයක ප්රතිරෝදය වැඩිවෙනවා කියලා. ඒ ඇයි කියලත් මම කිව්වා. ඒ උනාට විද්යුත් අර්ධ සන්නායකයක උෂ්ණත්වය වැඩි කරද්දි වෙන්නේ ප්රතිරෝධය අඩු වෙන එක. ඇයි ඒ කියල කාටහරි හිතෙනවද?
මේකෙදි වෙන්නේ උෂ්ණත්වය වැඩි කරද්දී පරමාණුවල තියෙන ඉලෙක්ට්රෝන වල කම්පන විස්තාරය වැඩි වෙනවා. වැඩි වෙලා ඒව ගැලවිලා සන්නායක මාධ්යයට එකතු වෙනව. එතකොට වෙන්නේ සන්නායක තාවය වැඩි වෙන එක. ඒ කියන්නේ ප්රතිරෝධය අඩු වෙනවා.
අපි දැන් පොඩ්ඩක් මේ අර්ධ සන්නායක ගැන කතාකරමු තවදුරටත්. අපි මේ දැන් කතා කරන්න යන ඒවා කියන්නේ ඉලෙක්ට්රොනික විද්යාව පාඩමේ දී. ඒ උනාට පාඩම සම්පූර්ණ වෙන්නත් එක්ක පොඩ්ඩක් ඒ ගැන බලමු. ඒ උනාට ඉලෙක්ට්රොනික විද්යාව පාඩමේදි අපි දැන් කතා කරනවට වඩා ටිකක් දුරට කතා කරනවා.
විද්යුත් අර්ධ සන්නායක (Semi Conductors)
අපිට මේ විද්යුත් අර්ධ සන්නායක සරලව හඳුන්වන්න පුළුවන්, විද්යුත් සන්නායකතාවය, සන්නායක සහ පරිවාරක අතර පවතින ද්රව්ය කියලා.
සාමාන්යයෙන් විද්යුත් අර්ධ සන්නායක විදිහට බහුලව පාවිච්චි කරන්නෙ සිලිකන් (Si) සහ ජර්මේනියම් (Ge).
ඇත්තටම කිව්වොත් අපි අද අත්විඳින නවීන තාක්ෂණය තියෙන්නේ අර්ධ සන්නායක හින්දා. මොකද අද අපි පාවිච්චි කරන හැම විදුලි උපකරණයකම තියෙන ට්රාන්සිස්ටර් , ඩයෝඩ වගේ මූලික විද්යුත් උපාංග සේරම හදල තියෙන්නෙ මේ විද්යුත් අර්ධ සන්නායක වලින්.
අපි සංශුද්ධ තත්වයේ තියෙන සිලිකන් කෑල්ලක් ගත්තොත් අන්න ඒකට අපි කියනවා නිසඟ අර්ධසන්නායක කියලා. ( මේවයින් විද්යුතය සන්නයනය වෙන හැටි එහෙම අපි ඉගෙන ගන්න ඉලෙක්ට්රොනික විද්යාව පාඩමේ දි. ඒ හින්දා දැන් ඒ ගැන වැඩිය කියන්න යන්නේ නෑ. ) මේ නිසග අර්ධ සන්නායක වලට වෙනත් මූල ද්රව්ය එක් කරලා මේවගෙ විද්යුත් සන්නායකතාවය වෙනස් කරනවා. ඒ ක්රියාවලියට අපි කියනවා මාත්රණය කියලා. අන්න එහෙම මාත්රණය කරල විද්යුත් සන්නායකතාවය වෙනස් කරපු අර්ධ සන්නායක වලට අපි කියනවා බාහ්ය අර්ධ සන්නායක කියලා.
සාමාන්යයෙන් අර්ධ සන්නායක විදිහට පාවිච්චි වෙන්නේ ආවර්තිතා වගුවේ දාහතර වෙනි කාණ්ඩය තියෙන මූලද්රව්ය. අපි කලින් කිව්ව Si හා Ge මේ කාණ්ඩෙනෙ තියෙන්නෙ. ඒ වගේම මේ විදිහට මාත්රණය කරන්න ගන්නෙ දහතුන්වෙනි කාණ්ඩය මූලද්රව්ය හෝ පහළොස්වෙනි කාණ්ඩයේ මූලද්රව්ය.
මේ විදිහට මාත්රණය කරලා අපිට හදාගන්න පුළුවන් අර්ධ සන්නායක ජාති දෙකක්. ඒව තමයි n වර්ගයේ අර්ධ සන්නායක සහ p වර්ගයේ අර්ධ සන්නායක කියන්නේ. මේවා ගැන නම් අපි කතා කරන්නේ ඉලෙක්ට්රොනික විද්යාව පාඩමේදි.
දැනට ඔයාලා විද් යුත් අර්ධ සන්නායක ගැන දැනගත්ත දේවල් හොඳටම ප්රමාණවත් වැඩිත් එක්ක. ඒ නිසා මේ ගැන සම්පූර්ණ දැනුමක් අපි ලබා ගන්නේ ඉලෙක්ට්රොනික විද්යාව පාඩමේ දී.
ඕලෙවල් කාලෙදි මේ ගැන ඉගෙන ගන්න හින්ද බලන්න මේ රූපෙ තේරුම් ගන්න පුලුවන්ද කියල.
අපි දැන් මාධ්ය වර්ගීකරණයෙ විද්යුත් සන්නායක සහ විද්යුත් අර්ධ සන්නායක කියන ජාති දෙකම ගැන කතා කරා.
අන්තිමට අපිට කතා කරන්න තියෙන්නෙ විද්යුත් පරිවාරක ගැන.
විද්යුත් පරිවාරක
විද්යුත් පරිවාරක ගැන නම් සන්නායක වගේ ගොඩක් දේවල් කතා කරන්න නෑ. විද්යුත් පරිවාරක කිව්වහම විද්යුතය සන්නයනය කරන්නේ නෑනේ.
ඒ වගේම අපිට මේ විද්යුත් පරිවාරක අර්ධ සන්නායක , සන්නායක අර්ථ දැක්වුවා වගේ අර්ථ දක්වන්න පුළුවන්.
කාමර උෂ්ණත්වයේදී ඝන සෙන්ටිමීටර් එකක පවතින සන්නායක ඉලෙක්ට්රෝන ගන්න එකකට ද වඩා අඩුනම් අන්න ඒවට අපි කියනවා විද්යුත් පරිවාරක කියලා. ඒ කියන්නේ මේවායෙ එක ඉලෙක්ට්රෝනයක් තියෙන්නෙ ඝණ සෙන්ටි මීටර් කිහිපයක.
ඊළඟට විද්යුත් පරිවාරක ගැන දැනගන්න දැන ගන්න ඕන දේ තමයි විද්යුත් පරිවාරකය උෂ්ණත්වය වැඩි වෙද්දී ප්රතිරෝධයට වෙන දේ. මේකෙත් උෂ්ණත්වය වැඩි වෙද්දී ප්රතිරෝධය අඩු වෙනවා. මේකේ පැහැදිලි කිරීමත් විද්යුත් අර්ධ සන්නායක පැහැදිලි කරා වගේම තමයි. උෂ්ණත්වය වැඩි වෙද්දී පරමාණුවල තියෙන ඉලෙක්ට්රෝන වල කම්පන විස්තර වැඩිවෙලා ඉලෙක්ට්රෝන බන්ධන වලින් මිදිලා මාධ්යයට එකතු වෙන එක තමයි වෙන්නේ. එතකොට සන්නායකතාවය චුට්ටක් වැඩි වෙනවා. එහෙම උෂ්ණත්වය වැඩි කරා කියලා පරිවාරකයක් සන්නායකයක් කරන්න බෑ හැබැයි. මොකද සන්නායකයක තියෙන නිදහස් ඉලෙක්ට්රෝන ගානත් එක්ක සංසන්දනය කරද්දි උෂ්ණත්වය වැඩි කරලා පරිවාරක යකින් නිදහස් වන ඉලෙක්ට්රෝන ගාන නොසලකා හරින්න පුළුවන් තරම් චූටි ගානක්.
හරිනෙ , ඔන්න ඔච්චරයි විද්යුත් පරිවාරක ගැන දැනගන්න තියෙන්නෙ.
ඔන්න අපි එහෙනම් ධාරා විද්යුතයේ මූලික සංකල්ප වල මාධ්යයන් ගැන දැනගන්න ඕන දේවල් ගැන සම්පූර්ණයෙන් පැහැදිලි කරා.
මේ වගේ පාඩම් දිගටම ආසාවෙන් ඉගෙන ගන්න ඔයාලා අපිත් එක්ක දිගටම එකතු වෙලා ඉන්න. ඒ වගේම ඔයාලට මේ සම්බන්ධව මොනවා හරි ගැටලුවක් තියෙනවනම් අනිවාර්යෙන්ම පහලින් කමෙන්ට් කරන්න. ඒ වගේම මේ ලිපි ඔයාලගෙ ඔයාලගේ යාලුවන්ටත් දැන ගන්න share කරන්න අමතක කරන්න එපා.
එහෙනම් අපි මේ වගේ තවත් ලිපියකින් හමුවෙමු.
