குறைகடத்தி: திருத்தங்களுக்கு இடையிலான வேறுபாடு

உள்ளடக்கம் நீக்கப்பட்டது உள்ளடக்கம் சேர்க்கப்பட்டது

வரியுள்

06:41, 25 சூன் 2010 இல் நிலவும் திருத்தம்

கணினி போன்ற கருவிகளில் உள்ள குறைக்கடத்தியால் செய்த நுண்மின்சுற்றுக் கருவிகள்

குறைகடத்தி அல்லது குறைக்கடத்தி என்பது சில வகை மாசுகளை ஊட்டுவதால் ^[1]மின்கடத்துத்திறனில் ^[2]மாறும் திண்மப்பொருள் ஆகும். தங்கம் வெள்ளி போன்ற உலோகங்கள் மின்னோட்டத்தை மிக நன்றாகக் கடத்தும் நற்கடத்திகள் அல்லது கடத்தி. கண்ணாடி, பீங்கான், இரப்பர், மரம் போன்ற பொருட்கள் மின்னோட்டத்தை மிக மிகச் சிறிதளவே (அரிதாக) கடத்தும் அரிதிற்கடத்திகள் அல்லது காப்புப்பொருள்கள்^[3]. இவ்விருவகைப் பொருட்தன்மைகளுக்கும் இடைப்பட்ட மின்கடத்துத்திறன் கொண்ட பொருள்கள் குறைக்கடத்திகள் எனப்படும். குறைக்கடத்திகளுக்கு சிறந்த எடுத்துக்காட்டுகள் தனிமங்களில் சிலிக்கான், ஜெர்மானியம் போன்றவற்றையும், கூட்டுப்பொருளான காலியம் ஆர்சினைடு (GaAs), இண்டியம் பாசுபைடு (InP) போன்றவற்றையும், அண்மையில் கண்டுபிடித்து மிக விரைவாக வளர்ந்துவரும் நெகிழி வகைப் பொருட்களும், பென்ட்டசீன் (C₂₂H₁₄), ஆந்த்ரசீன் ((C₁₄H₁₀) போன்ற கரிம வேதியியல் பொருட்களையும் இன்னும் நூற்றுக்கணக்கான பொருட்களையும் கூறலாம்.

கணினியின் உள்ளே இருக்கும் நுண்மின்சுற்றுகள் முதல் பற்பல எலக்ட்ரானிக் (எதிர்மின்னி) கருவிகளும், ஒலி-ஒளி கருவிகளும், மருத்துவ, பொறியியற்கருவிகளும், கதிரொளியை மின்னாற்றலாக மாற்றும் கதிரொளி மின்னாக்கிகளும், பல்வேறு வகையான லேசர் எனப்படும் சீரொளிக்கருவிகளும் இந்த குறைக்கடத்தியால் ஆன கருவிகளே. ஒலி, ஒளி, மணம், வெப்பநிலை, அழுத்தநிலை, நீர்ம ஓட்டம் போன்ற பல இயற்பியல் பண்புகள், குறைக்கடத்திகளின் பண்புகள் ஏதேனும் ஒன்றில் ஒருசிறு மாற்றம் ஏற்படுத்துவதால், இதனை அடிப்படையாகக் கொண்டு பற்பல உணர்திறன் (sensability) கொண்ட கருவிகளை ஆக்க இயலுகின்றது. கட்டைவிரல் நகத்தின் அளவே உள்ள பரப்பளவில் 1,000,000,000 திரிதடையங்கள் (டிரான்சிஸ்டர்கள்) ஒருசேர உருவாக்கக் குறைக்கடத்திப் பொருள்களின் பண்புகள் உறுதுணையாய் இருக்கின்றன. குறைக்கடைத்திக் கருவிகளின் வணிகம் இன்று ஆண்டுக்கு 250-300 பில்லியன் என்னும் கணக்கில் நடைபெறுகின்றது^[4]

குறைக்கடத்தியின் பண்புகள்

மின்கடத்துத்திறனில் இடைப்பட்ட அளவு கொண்டது குறைக்கடத்தி என்று பொதுவாக கூறப்பட்டாலும், அது போதுமான அளவு வரையறுக்க பயனற்ற ஒன்றாகும். நன்கடத்திகளின் மின்தடை எண் 10^-6 Ohm-cm ((மைக்ரோ ஓம்-செமீ ) , வன்கடத்திகளின் மின்தடைமை 10¹⁴ Ohm-cm (100 கிகா ஓம்-செமீ) ஆகும். எனவே இடைப்பட்ட கடத்துத்திறன் என்பது ஒரு பெரும் இடைவெளி கொண்டது (ஏறத்தாழ 20 பதின்ம அடுக்கு வேறுபாடு கொண்டது;10²⁰ மடங்கு வேறுபடுவது). குறைக்கடத்திகளை, தனிவகைப் பொருளாக தெளிவாக வேறுபடுத்திக் காட்டுவது, அதன் வெப்பத்தால் மாறுபடும் மின்கடத்துமை. இப்பண்புகளை முதலில் தெளிவாக கண்டு வேறுபடுத்திக் கூறியவர் மைக்கேல் பாரடே என்னும் ஆங்கில அறிவியலாளர். தங்கம் வெள்ளி போன்ற நன்கடத்திகளில் வெப்பம் ஏற ஏற, மின்கடத்துமை குறையும். ஏனெனில் அதில் உள்ள அணுக்களின் அதிர்வு கூடுவதால், எதிர்மின்னிகளின் ஓட்டம் அணுக்களில் மோதி தடைபடுகின்றது. ஆனால் குறைக்கடத்தியில் வெப்பம் கூடினால், எதிர்மின்னிகளின் ஓட்டம் அணுக்களில் மோதி தடைபட்டாலும், மின்கடத்துமை கூடுகின்றது. ஏனெனில் வெப்ப ஆற்றலில் துணையால் பகிர்பிணைப்பில் (covalent bond) கட்டுண்டு இருந்த எதிர்மின்னிகள் விடுபட்டும், விடுபட்ட இடத்தில் தோன்றும் மின்துளைகள் என்னும் புரைமின்னிகள் உருவாகியும் கூடுதலான கடத்தும் மின்மங்கள் உருவாகின்றன. இவை மின் புலத்தால் உந்தப்பெற்று (விசை வயப்பட்டு) ஓடி கூடுதலான கடத்துமை தருகின்றது. எனவே கடத்துமை கூடும். வெப்பத்தால் மேலும் எலக்ட்ரான்களும் (அல்லது எதிர்மின்னிகள்) குறைக்கடத்திகளின் இணைதிறன் பட்டையிலிருந்து வெப்ப ஆற்றலை உள்வாங்கிக் கொண்டு உயராற்றல் கொண்ட கடத்துதிறன் பட்டைக்கு விடுபடுகின்றன. இதனால் நகரவல்ல மின் துளைகளும் (அல்லது புரைமின்னிகளும்) கூடுதலான எண்ணிக்கையில் உருவாகின்றன ^[5]உண்மையில், இணைதிறன் ஆற்றல் பட்டையிலுள்ள எதிர்மின்னிகள் (எலக்ட்ரான்கள்) பகிர்பிணைப்பில் ஈடுபட்டிருப்பதால் அவை (கூடிய வெப்ப ஆற்றலால்) விடுபட்டு கடத்து ஆற்றல் பட்டைக்கு செல்லும்போது, இணைதிறன் ஆற்றல் பட்டையில் மின் துளைகளும் (புரைமின்னிகளும்) கடத்து ஆற்றல் பட்டையில் எலக்ட்ரான்களும் இணையாக (சோடியாக) உருவாகின்றன. ஒரு பகிர்பிணைப்பு அறுபட்டால் ஓர் எதிர்மின்னியும், ஒரு புரைமின்னியும் (மின் துளையும்) உருவாகும்.

குறைக்கடத்தியின் மற்றொரு முக்கியமான பண்பு ஒளிமின்கடத்துமை. குறைக்கடத்தியின் மீது விழும் ஒளியலைகளின் ஆற்றலானது குறைக்கடத்தியின் ஆற்றல் இடைவெளியைக் காட்டிலும் கூடுதலாக உடையதாய் இருப்பின், குறைக்கடத்தியின் மின்கடத்துமை கூடுகின்றது. ஒளியலைகளின் ஆற்றல், குறைக்கடத்தியின் அணுக்களின் பகிர்பிணைக்கை (covalent bond) அல்லது எதிர்மின்னி ஆற்றல் இடைவெளியைக் (electron energy band gap) காட்டிலும் கூடுதலாக இருப்பின், பகிர்பிணைப்பு முறியும், இதனால் புதிய எதிர்மின்னிகளும் புரைமின்னிகளும் உருவாகின்றன. எனவே மின்கடத்துமை கூடுகின்றது. இவ் ஒளிமின்கடத்துமை குறைக்கடத்திகளின் தனிச்சிறப்பான பண்புகளில் ஒன்று. மாழைகளைப் போல அல்லாமல் குறைக்கடத்திகளின் இரண்டு வகையான நகரும் மின்மங்கள் உள்ளன: எதிர்மின்மம் உடைய எதிர்மின்னி மற்றும் நேர்மின்மம் உடைய புரைமின்னி (மின் துளை). குறைக்கடத்தியின் இன்னொரு முக்கியமான பண்பு, மிகச் சிறிதளவே குறிப்பிட்ட வகையான வேற்றணுக்கள் சேர்த்தாலும், குறைக்கடத்தியின் மின்கடத்துமையும் மிகமிகப் பெரிய அளவிலே மாறவல்லது.

குறைக்கடத்திகளின் வகைகள்

குறைக்கடத்தி உள்ளார்ந்த குறைக்கடத்தி (தூய குறைக்கடத்தி), புறவியலான குறைக்கடத்தி என்ற இருவகைப்படும்.

உள்ளார்ந்த குறைக்கடத்திகள்

தூய சிலிக்கான் அல்லது தூய செருமானியம் உள்ளார்ந்த குறைக்கடத்திக்கு சில எடுத்துக்காட்டாகும். ஒரு தூய சிலிக்கான் படிகம் மின் காப்புப் பொருளிலுருந்து வேறுபட்டுள்ளது; அறை வெப்பத்தால் அணிக்கோவைத் தளத்திலிருந்து எலக்ட்ரான்கள் (எதிர்மின்னிகள்) வெளியேறி ^[6] கடத்துப்பட்டைச் செல்வதும் (இவ்வெலக்ட்ரான்கள் கட்டுனா எலக்ட்ரான்கள் அல்லது கடத்து எலக்ட்ரான்கள் என்றழைக்கப்படுகின்றன).

எலக்ட்ரான்கள் இருந்த இடங்களில் மின் துளைகள் (புரைமின்னி)கள் என்றழைக்கப்படும் காலியிடங்களும் உருவாவதன் சாத்தியங்கள் உண்டு. ^[7] மேலும், கடத்துப்பட்டையில் உள்ள கட்டுனா எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை ( N _e )யும் இணைதிறன் பட்டையிலுள்ள மின் துளைகளின் எண்ணிக்கை ( N _h )யும் சமமாக இருக்கும்.

புறவியலான குறைக்கடத்திகள்

தூய சிலிக்கான் மற்றும் தூய செருமானியம் படிகங்களில் மாசுக்களைப் புகுத்துவதன் மூலம் அவற்றின் மின்கடத்து திறனை மாற்றியமைக்க முடியும். இவ்வாறு வேறு தனிமத்தின் அணுக்களை ஒரு உள்ளார்ந்த குறைக்கடத்தியினுள் புகுத்தி அவற்றின் மின்கடத்து திறன் அதிகரிக்கப்பட்ட குறைக்கடத்திகளை, புறவியலான குறைக்கடத்திகள் என்று அழைக்கிறோம்.

n-வகைக் குறைக்கடத்திகள்

தூய சிலிக்கான் படிகத்தில் ஒவ்வொரு சிலிக்கான் அணுவும் நான்கு இணைதிறன் (வெளிக்கூட்டு) எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டிருக்கும்; இதனால் ஒவ்வொரு சிலிக்கான் அணுவும் நான்கு சிலிக்கான் அணுக்களுடன் சகப்பிணைப்பில் ஈடுபட்டிருக்க முடியும். மாசூட்டுதல் மூலம், அவற்றில், ஐந்து அல்லது மூன்று எண்ணிக்கையிலான வெளிக்கூட்டு எலக்ட்ரான்கள் கொண்ட வேதியணுக்களைப் புகுத்தினால் அவற்றின் கடத்துதிறனில் மிகுந்த மாற்றத்தைக் கொண்டுவர இயலும். எடுத்துக்காட்டாக, பாசுபரசு அல்லது போரான் போன்ற தனிமங்கள் முறையே ஐந்து மற்றும் மூன்று இணைதிறன் எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டிருக்கும். இப்போது மாசூட்டுதல் மூலம், ஒரு சிலிக்கான் படிகத்தில் பாசுபரசு தனிமத்தைப் புகுத்தும் போது, சகப்பிணைப்பில் ஈடுபட்டிருக்கும் நான்கு எலக்ட்ரான்களுக்கும் மேல் உபரியாக ஒரு எலக்ட்ரானைக் கொண்டிருக்கும். இவ்வுபரி எலக்ட்ரான் மாசூட்டப்பட்ட சிலிகானின் மின்கடத்துத் திறனை அதிகரிக்கச் செய்கிறது. இவ்வகை உபரி எலக்ட்ரான்களை வழங்கும் மாசுக்களை உள்ளடக்கிய குறைக்கடத்திகளை n-வகைக் குறைக்கடத்தி என்று வழங்குவர்.

p-வகைக் குறைக்கடத்திகள்

தூய சிலிகான் படிகத்தில் மாசூட்டுதல் மூலம், மூன்று வெளிக்கூட்டு எலக்ட்ரான்கள் கொண்ட போரான் தனிமத்தைப் புகுத்தும் போது, போரானுடன் மூன்று சிலிகான் அணுக்கள் மட்டுமே சகப்பிணைப்பில் ஈடுபட்டிருக்கும். தற்போது போரான் அணுவிற்கருகே ஒரு துளை உருவாகும். இத்துளைகள் எலக்ட்ரான்களுக்கு எதிரானதாகச் செயல்படுவதால் அவை நேர்மின்னிகளாக நோக்கப்படும். மின் புலத்திற்குட்படுத்தும் போது, இவ்வகைத் துளைகள் மின்னோட்டம் பாய உறுதுணையாயிருக்கின்றன. இவ்வாறு துளைகளை வழங்கும், மாசுக்களை உள்ளடக்கிய குறைக்கடத்திகளை p-வகைக் குறைக்கடத்தி என்று வழங்குவர்.

வரலாறு

இவற்றையும் பாக்க

செயல்படு பெருக்கி

அடிக்குறிப்புகளும் மேற்கோள்களும்

வெளி இணைப்புகள்

[1] ஆங்கில விக்கிப்பீடியா - Semiconductor அறிமுகப் பகுதி

[2] 2.1.4 காண்க

[3] 2.1.6 பார்க்க

[4] உலக குறைக்கடத்தி வணிகம்

[5] பார்க்க 9.1.4

[6] Electrons and holes

[7] Intrinsic semiconductor

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

@@ வரிசை 1: / வரிசை 1: @@
 [[படிமம்:Microchips.jpg|thumb|right|250px|[[கணினி]] போன்ற கருவிகளில் உள்ள குறைக்கடத்தியால் செய்த நுண்மின்சுற்றுக் கருவிகள்]]
 [[படிமம்:Diode_laser.jpg|thumb|right|250px|குறைக்கடத்தியால் செய்த சீரொளி (லேசர்) தரும் [[இருமுனையம்|இருமுனையக்]] கருவி. அளவை ஒப்பிட ஒரு சென்ட் அமெரிக்க செப்பு நாணயம் காட்டப்பட்டுள்ளது]]
-'''குறைகடத்தி''' அல்லது '''குறைக்கடத்தி''' என்பது சில வகை [[மாசூட்டுதல்|மாசு]]க்களை ஊட்டுவதால் <ref> [http://en.wikipedia.org/wiki/Semiconductor ஆங்கில விக்கிப்பீடியா - Semiconductor அறிமுகப் பகுதி]</ref>[[மின்கடத்துத்திறன்|மின்கடத்துத்திறனில்]] <ref>[http://www.textbooksonline.tn.nic.in/Books/12/Physics-TM/Vol1/unit-02b.pdf 2.1.4 காண்க]</ref>மாற்றம் ஏற்படும் திண்மப்பொருள் ஆகும். [[தங்கம்]] [[வெள்ளி]] போன்ற [[மாழை]]கள் [[மின்னோட்டம்|மின்னோட்டத்தை]] மிக நன்றாகக் கடத்தும் [[நன்கடத்தி]]கள் அல்லது [[கடத்தி]]. [[கண்ணாடி]], [[பீங்கான்]], [[இரப்பர்]], மரம் போன்ற பொருட்கள் மின்னோட்டத்தை மிக மிகச் சிறிதாகவே (வறிதாகக்) கடத்தும் [[வன்கடத்தி]]கள் அல்லது [[காப்புப்பொருள்]]கள்<ref> [http://www.textbooksonline.tn.nic.in/Books/12/Physics-TM/Vol1/unit-02b.pdf 2.1.6 பார்க்க] </ref>. இவ்விருவகைப் பொருட்தன்மைகளுக்கும் இடைப்பட்ட மின்கடத்துத்திறன் கொண்ட பொருள்கள் '''குறைக்கடத்திகள்''' எனப்படும். குறைக்கடத்திகளுக்கு சிறந்த எடுத்துக்காட்டுகள் [[தனிமம்|தனிமங்களில்]] [[சிலிக்கான்]], [[ஜெர்மானியம்]] போன்றவற்றையும், கூட்டுப்பொருளான [[காலியம் ஆர்சினைடு]] (GaAs), இண்டியம் பாசுஃவைடு (InP) போன்றவற்றையும், அண்மையில் கண்டுபிடித்து மிக விரைவாக வளர்ந்துவரும் [[நெகிழி]] வகைப் பொருட்களும், [[பென்ட்டசீன்]] (C<sub>22</sub>H<sub>14</sub>), [[ஆந்த்ரசீன்]] ((C<sub>14</sub>H<sub>10</sub>) போன்ற [[கரிமம்|கரிம]] [[வேதியியல்]] பொருட்களையும் இன்னும் நூற்றுக்கணக்கான பொருட்களையும் கூறலாம்.
+'''குறைகடத்தி''' அல்லது '''குறைக்கடத்தி''' என்பது சில வகை [[மாசூட்டுதல்|மாசு]]களை ஊட்டுவதால் <ref> [http://en.wikipedia.org/wiki/Semiconductor ஆங்கில விக்கிப்பீடியா - Semiconductor அறிமுகப் பகுதி]</ref>[[மின்கடத்துத்திறன்|மின்கடத்துத்திறனில்]] <ref>[http://www.textbooksonline.tn.nic.in/Books/12/Physics-TM/Vol1/unit-02b.pdf 2.1.4 காண்க]</ref>மாறும் திண்மப்பொருள் ஆகும். [[தங்கம்]] [[வெள்ளி]] போன்ற [[மாழை|உலோகங்கள்]] [[மின்னோட்டம்|மின்னோட்டத்தை]] மிக நன்றாகக் கடத்தும் [[மின்கடத்தி|நற்கடத்திகள்]] அல்லது [[மின்கடத்தி|கடத்தி]]. [[கண்ணாடி]], [[பீங்கான்]], [[இரப்பர்]], மரம் போன்ற பொருட்கள் மின்னோட்டத்தை மிக மிகச் சிறிதளவே (அரிதாக) கடத்தும் [[மின் வன்கடத்தி|அரிதிற்கடத்திகள்]] அல்லது [[காப்புப்பொருள்]]கள்<ref> [http://www.textbooksonline.tn.nic.in/Books/12/Physics-TM/Vol1/unit-02b.pdf 2.1.6 பார்க்க] </ref>. இவ்விருவகைப் பொருட்தன்மைகளுக்கும் இடைப்பட்ட மின்கடத்துத்திறன் கொண்ட பொருள்கள் '''குறைக்கடத்திகள்''' எனப்படும். குறைக்கடத்திகளுக்கு சிறந்த எடுத்துக்காட்டுகள் [[தனிமம்|தனிமங்களில்]] [[சிலிக்கான்]], [[ஜெர்மானியம்]] போன்றவற்றையும், கூட்டுப்பொருளான [[காலியம் ஆர்சினைடு]] (GaAs), இண்டியம் பாசுபைடு (InP) போன்றவற்றையும், அண்மையில் கண்டுபிடித்து மிக விரைவாக வளர்ந்துவரும் [[நெகிழி]] வகைப் பொருட்களும், [[பென்ட்டசீன்]] (C<sub>22</sub>H<sub>14</sub>), [[ஆந்த்ரசீன்]] ((C<sub>14</sub>H<sub>10</sub>) போன்ற [[கரிமம்|கரிம]] [[வேதியியல்]] பொருட்களையும் இன்னும் நூற்றுக்கணக்கான பொருட்களையும் கூறலாம்.
-கணினியின் உள்ளே இருக்கும் நுண்மின்சுற்றுகள் முதல் பற்பல எலக்ட்ரானிக் (எதிர்மின்னிக்) கருவிகளும், ஒலி-ஒளி கருவிகளும், மருத்துவ, பொறியியற்கருவிகளும், கதிரொளியை மின்னாற்றலாக மாற்றும் [[கதிரொளி மின்கலம்|கதிரொளி மின்னாக்கிகளும்]], பல்வேறு வகையான [[லேசர்]] எனப்படும் [[சீரொளி]]க்கருவிகளும் இந்த குறைக்கடத்தியால் ஆன கருவிகளே. ஒலி, ஒளி, மணம், வெப்பநிலை, அழுத்தநிலை, நீர்ம ஓட்டம் போன்ற பல இயற்பியல் பண்புகள், குறைக்கடத்திகளின் பண்புகள் ஏதேனும் ஒன்றில் ஒருசிறிது மாற்றம் ஏற்படுத்துவதால், இதனை அடிப்படையாகக் கொண்டு பற்பல உணர்திறன் (sensor) கொண்ட கருவிகள் ஆக்க இயலுகின்றது. கட்டைவிரல் நகத்தின் அளவே உள்ள பரப்பளவில் 1,000,000,000 [[திரிதடையம்|திரிதடையங்கள்]] (டிரான்சிஸ்டர்கள்) ஒருசேர உருவாக்க குறைக்கடத்திப் பொருள்களின் பண்புகள் உறுதுணையாய் இருக்கின்றன. குறைக்கடைத்திக் கருவிகளின் வணிகம் இன்று ஆண்டுக்கு 250-300 [[பில்லியன்]] என்னும் கணக்கில் நடைபெறுகின்றது<ref>[http://www.wsts.org/ உலக குறைக்கடத்தி வணிகம்]</ref>
+கணினியின் உள்ளே இருக்கும் நுண்மின்சுற்றுகள் முதல் பற்பல எலக்ட்ரானிக் (எதிர்மின்னி) கருவிகளும், ஒலி-ஒளி கருவிகளும், மருத்துவ, பொறியியற்கருவிகளும், கதிரொளியை மின்னாற்றலாக மாற்றும் [[கதிரொளி மின்கலம்|கதிரொளி மின்னாக்கிகளும்]], பல்வேறு வகையான [[லேசர்]] எனப்படும் [[சீரொளி]]க்கருவிகளும் இந்த குறைக்கடத்தியால் ஆன கருவிகளே. ஒலி, ஒளி, மணம், வெப்பநிலை, அழுத்தநிலை, நீர்ம ஓட்டம் போன்ற பல இயற்பியல் பண்புகள், குறைக்கடத்திகளின் பண்புகள் ஏதேனும் ஒன்றில் ஒருசிறு மாற்றம் ஏற்படுத்துவதால், இதனை அடிப்படையாகக் கொண்டு பற்பல உணர்திறன் (sensability) கொண்ட கருவிகளை ஆக்க இயலுகின்றது. கட்டைவிரல் நகத்தின் அளவே உள்ள பரப்பளவில் 1,000,000,000 [[திரிதடையம்|திரிதடையங்கள்]] (டிரான்சிஸ்டர்கள்) ஒருசேர உருவாக்கக் குறைக்கடத்திப் பொருள்களின் பண்புகள் உறுதுணையாய் இருக்கின்றன. குறைக்கடைத்திக் கருவிகளின் வணிகம் இன்று ஆண்டுக்கு 250-300 [[பில்லியன்]] என்னும் கணக்கில் நடைபெறுகின்றது<ref>[http://www.wsts.org/ உலக குறைக்கடத்தி வணிகம்]</ref>
 == குறைக்கடத்தியின் பண்புகள் ==