திரிதடையம்

படிமம்:Transistors.jpg

படத்தில் உள்ளது பலவகையான தனி திரிதடையங்கள். மின்சுற்றுகளில் இவையும் இவ்வாறு தனித்தனியே பயன்படுத்தப்பட்டாலும், கணினியிலும் பிறபல எதிர்மின்னியக் கருவிகளிலும் பயன்படுவன, பெரும்பாலும் ஆயிரக்கணக்கில், பன்னூரு மில்லியன் கணக்கில் ஒருங்கிணைந்தவாறு ஒரு சிறு சிலிக்கான் திப்பியில் அமைந்திருப்பனவாகும்.

பல்லாயிரக்கணக்கான திரிதடையங்கள் ஒருங்கிணைந்த மின்சுற்றுகளில் அமைந்துள்ள தொகுசுற்றுகள் படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளன

திரிதடையம் (Transistor, இலங்கை வழக்கு: மூவாயி) அல்லது திரான்சிஸ்டர் என்னும் எதிர்மின்னியக் கருவி (எலக்ட்ரானியல், இலத்திரனியல் கருவி), அடிப்படையான மின் குறிப்பலை பெருக்கியாகவும், மின் குறிப்பலைகளை வேண்டியவாறு கடத்தவோ அல்லது கடத்தாமல் இருக்கவோச் செய்யப் பயன்படும் நிலைமாற்றிகளாகவும் (switches) பயன்படும் ஒரு குறைக்கடத்திக் கருவி. இன்றைய கணினிகள், அலைபேசிகள் முதல் கணக்கற்ற எதிர்மின்னியக் கட்டுப்பாட்டுக் கருவிகள் யாவும் இந்தத் திரிதடையயம் என்னும் கருவிகளால் பின்னிப் பிணைந்த மின்சுற்றுகளால் ஆனவை.

இருவகை திரிதடையங்கள்

திரிதடையங்களில் பற்பல வகைகள் இருந்தபொழுதினும் இரு பொது வகைகள் உண்டு. அவையாவன

• இருவகை மின்னிக் கடத்தித் திரிதடையம் (இமிதி) (பைப்போலார் டிரான்சிஸ்டர், Bipolar transistor),
• மின்புல விளைவுத் திரிதடையம் (மிவிதி) (Field Effect Transistor) ஆகும்.

முன்னதில் மூன்று மின்முனைகள் உண்டு, பின்னதில் நான்கு மின்முனைகள் உண்டு. இமிதியில் எதிர்மின்னி, மற்றும் நேர்ம மின்மம் கொண்ட புரைமின்னி ஆகிய இருவகை மின்னிகளும் அடிப்படியான இயக்கித்தில் பங்குகொண்டு தொழிற்படும். ஆகவே இதனை இருவகை (bipolar) மின்னிக் கடத்தித் திரிதடையம் என அழைக்கின்றனர்.

இமிதி

இருவகை மின்னிக் கடத்தித் திரிதடையத்தில் (இமிதி) மூன்று குறைக்கடத்திப் பகுதிகள் உள்ளன. இம்மூன்று பகுதிகளில், நடுவே உள்ள ஒரு குறிப்பிட்ட வகையான குறைக்கடத்திப் பகுதி, வேறொரு வகையான இரண்டு குறைக்கடத்திப் பகுதிகளுக்கும் இடையே இருக்குமாறு அமைந்திருக்கும். எனவே இரு சந்திகள் (நே-எ சேர்முகங்கள், p-n junctions) உள்ளன. அந்த நடுவே இருக்கும் பகுதிக்கு அடிமனை (பேஸ், base) என்று பெயர். மற்ற இரு பகுதிகளில் ஒன்றுக்கு உமிழி (எமிட்டர், emitter) அல்லது உமிழ்முனை என்றும், இன்னொன்றுக்கு திரட்டி அல்லது பெறுதி (collector) என்றும் பெயர். உமிழிக்கும் அடிமனைக்கும் இடையே தரும் மின் அழுத்தத்தால், அடிமனை வழியாகப் பாயும் மின்னோட்டம் பல மடங்காக திரட்டி மின்முனையில் மிகைப்புற்றுப் பாயும். இவ்விளைவால் இத் திரிதடையத்தை குறிப்பலைகளின் மிகைப்பியாக பயன்படுத்துகிறார்கள். இந்த இருவகை மின்னிக் கடத்தித் திரிதடையத்தில் இரு வகைகள் உள்ளன. நடுவே இருக்கும் பகுதி நேர்வகை (p-type) குறைக்கடத்தியாக இருக்கலாம் அல்லது எதிர்வகை (n-type) குறைக்கடத்தியாக இருக்கலாம். எனவே இவற்றை p-n-p வகை இருவகை மின்னிக் கடத்தித் திரிதடையம் (இமிதி) அல்லது n-p-n வகை இமிதி என அழைக்கப்படும்.

மூன்று குறைக்கடத்திப் பகுதிகள் கொண்ட இமிதி எனப்படும் இருவகை மின்னிக் கடத்தித் திரிதடையத்தின் உள் இயக்கம். உமிழி-அடிமனைக்கு இடையே தரப்படும் நேர்முறை (forward bias) மின்னழுதத்தால், உமிழியில் இருந்து எதிர்மின்னிகள் நடுபகுதியாகிய அடிமனைக்கு ஊட்டப்படுகின்றன. இப்படி ஊட்டப்பட்ட எதிர்மின்னிகள் நடுப்பகுதியைக் கடந்து எதிர்முறை (reverse bias) மின்னழுத்தம் கொண்ட அடிமனை-திரட்டிச் சந்தியைக் (சேர்முகத்தைக்) கடந்து திரட்டிமுனையை அடைகின்றன. இதனால் திரட்டி மின்னோட்டம் ஏற்படுகின்றது. நடுப்பகுதியில் (அடிமனையில்) எதிர்மின்னியும், நேர்மின்மம் கொண்ட புரைமின்னியும் மீள்சேர்க்கை அடையலாம். இதனால் ஏற்படும் அடிமனை வழியாக நிகழும் மின்னோட்டத்தையும் சிறு அம்புக்குறியால் படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளது. இது மிகமிகக்குறைவே. உமிழி-அடிமனைக்கு இடையே உள்ள நேர்முறை மின்னழுத்தத்தால், அடிமனை வழியாக உமிழிப் பகுதிக்குப் புரைமின்னி ஊட்டப்படும். இதுவே அடிமனை மின்னோட்டத்தின் மிகப்பெரும் பகுதி. இதுதான் படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ள புரைமின்னி மின்னோட்டம்.இது திரட்டி மின்னோட்டத்தின் அளவில் மிகச்சிறிதளவே ஆகும்.

இமிதிகளில் n-p-n (எ-நே-எ) வகைத் திரிதடையம், p-n-p (நே-எ-நே) வகை திரிதடையத்தை விட விரைவாக இயங்க வல்லது, ஏனெனில் அடிமனையாகிய நேர்வகைக் குறைக்கடத்திப் பகுதியில், அருகில் உள்ள உமிழி முனையில் இருந்து செலுத்தப்பெறும் சிறுபான்மை மின்னியாகிய எதிர்மின்னிகள் மிக விரைவாக நகரவல்லன. மாறாக p-n-p (நே-எ-நே) வகை திரிதடையத்தில் நடுவே உள்ள எதிர்வகை குறைக்கடத்திப் (n-type) பகுதியில், அதன் சிறுபான்மை மின்னியாகிய நேர்மின்மம் கொண்ட புரைமின்னிகள் எதிர்மின்னியைக் காட்டிலும் மெதுவாகவே நகரவல்லன.

மிவிதி

மின்புல விளைவுத் திரிதடையத்தில், மொத்தம் நான்கு மின்முனைகள் உண்டு. இதில் அடித்தளம் அல்லது உடல் எனப்படும் பகுதியை இணைக்க ஒரு மின்முனை உண்டு. இக்கருவி இந்த அடித்தளத்தின் மீது உருவாக்கப்படுவதால், இப்பெயர் பெற்றது. இந்த அடித்தளம் ஒரு வகையான குறைக்கடத்தியால் செய்யப்பட்டிருக்கும், இந்த அடித்தளப் பகுதிக்கு மேலே வன்கடத்தியால் (கடத்தாப் பொருளால்) ஆன வன்கடத்திப் படலம் ஒன்று இருக்கும். இதன் தடிப்பு தற்காலக் கருவிகளில் ஒரு சில நானோமீட்டர் அளவே இருக்கும். இதற்கு வன்கடத்திக் கதவம் (gate insulator) என்று பெயர். இந்த வன்கடத்திப் படலத்தின் மேலே, நன்றாகக்கடத்தும் நன்கடத்திப் படலம் (gate metal) இருக்கும். இது கதவு முனை (gate terminal) என்று அழைக்கப்படும். இந்த அடித்தளம் தவிர மற்ற மூன்று மின்முனைகள் பின்வருவன ஆகும்: கதவுமுனை (gate), வழங்கி முனை (வழங்குவாய், source), திரட்டி முனை (drain). வழங்கிப் பகுதியும், திரட்டிப் பகுதியும், ஒரே வகையான குறைக்கடத்தியினால் (எ.கா நேர்வகை குறைக்கடத்தி) செய்யப்பட்டிருக்கும். இடையே உள்ள அடித்தளப்பகுதி நேர்மாறான வேறொரு வகையான குறைக்கடத்தியால் (எ.கா எதிர்வகை குறைக்கடத்தியால்) செய்யப்பட்டிருக்கும். இதனால் வழங்கி முனைப் பகுதியில் இருக்கும் மின்னிகள் அடித்தளப்பகுதியின் வழியாக திரட்டி முனைக்குச் செல்லல் இயலாது. கதவுமுனைக்கும் வழங்கி முனைக்கும் இடையே தகுந்த மின்னழுத்தம் தந்தால், இதனால் வழங்கிப் பகுதிக்கும் அதனை அடுத்து உள்ள அடித்தளத்தின் பகுதிக்கும் இடையே உள்ள ஆற்றல் மேடு குறையும் (தணியும்), இதனால் வழங்கியில் இருந்து மின்னிகள் அடித்தளத்தில், வன்கடத்திப் படலத்திற்கு கீழே நீரோடை போல ஓடி திரட்டியை அடையும் (திரட்டியின் மின் அழுத்தம் அதற்கேற்றார்போல இருத்தல் வேண்டும்). கதவு முனையில் தகுந்த மின்னழுத்தம் தருந்தால், வன்கடத்திக்குக் கீழே வழங்கி-திரட்டிக்கு இடையே ஓடும் மின்னிகளின் பாதையை மின்னி வாய்க்கால் (channel) என்று அழைப்பர். கதவு முனையில் தரும் மின்னழுத்தத்திற்கு ஏற்றவாறு கூடுதலாகவோ, குறைவாகவோ மின்னிகள் வாய்க்கால் வழியாகப் பாயும். இப்படி திரட்டி-வழங்கி இடையே பாயும் மின்னோட்டத்தை கதவுமுனை-வழங்கிக்கு இடையே உள்ள மின்னழுத்தம் கட்டுப்படுத்துவதால், இதுவும் மிகைப்பியாகவும், கட்டுப்படுத்தும் குறிப்பலைத் தொடுக்கியாகவும் பயன்படுகின்றது.

மின்புல விளைவுத் திரிதடையம். சிலிக்கான் டை-ஆக்சைடு என்னும் கடத்தாப்பொருளால் பிரிக்கப்பட்டிருக்கும் கதவம், வழங்கி-திரட்டிக்கு இடையே நடக்கும் மின்னோட்டத்தைக் கட்டுப்படுத்துகின்றது. கதவத்தின் மீது தரும் மின் அழுத்தம் வேறு இரண்டு முனைகளாகிய வழங்கி-திரட்டிக்கு இடையே பாயும் மின்னோட்டத்தைக் கட்டுப்படுத்தல் இந்த திரிதடையத்தின் முக்கிய இயங்கியல்பு.

இந்த மின்புல வகைத் திரிதடையங்களில் பற்பல வகைகள் உண்டெனினும், வாய்க்காலில் பாயும் மின்னியின் வகையைப் பொருத்து, இருவகைகள் உண்டு. மின்னிகள் எதிர்மின்னிகளாக இருந்தால் அவற்றை எ-வாய்க்கால் (n-channel) திரிதடையம் என்றும், நேர்மின்மம் கொண்ட புரைமின்னிகளாக இருந்தால் நே-வாய்க்கால் (p-channel) திரிதடையம் என்றும் அழைக்கப்படும்.

அட்டவணை 1 பலவகை திரிதடையங்களைக் காட்டுகின்றது.

அட்டவணை 1 - திரிதடையம் வகைகள்

திரிதடையங்கள்	எதிர்மின்னிய (இலத்திரனியல்) சுற்று சின்னம்		இயல்புக் குறிப்பு
	NPN	PNP
இருவகை மின்னித் திரிதடையம் (இமிதி.)	படிமம்:Npnbjt.jpg	படிமம்:Pnpbjt.jpg	"A small input current signal flowing E to B ctrl E to C internal R"
	N-Channel	P-Channel
சந்திப் புலவிளைவுத் திரிதடையம் (ச.பு.தி.)	படிமம்:Njfet.jpg	படிமம்:Pjfet.jpg	"Input voltage signal is applied to the gate-source junction in reverse biased mode, resulting in high input impedance."
	N-Channel	P-Channel
மாழை-ஆக்ஸைடு-குறைக்கடத்தி புலவிளைவுத் திரிதடையம் (மா.ஆ.கு.புவிதி)	படிமம்:NMOSFET.JPG	படிமம்:PMOSFET2.JPG	"Similar to JFET"
காக்கப்பட்ட வாயில் இருதுருவத் திரிதடையம் (கா.வா.இ.தி.)	Symbol Here		"Similar to Bipolar NPN above"

இமிதிகளின் நான்கு இணைப்பு முறைகள்

இருமின்னிவகைத் திரிதடையம் மின்சுற்றுகளில் பொதுவாக நான்கு வகையான இணைப்புகளில் இயங்க வல்லது, ஆனால் இவை பெரும்பாலும் மூன்று வகையான (முதல் மூன்று) அமைப்பிலேயே பயன்படுத்தப்படுகின்றது. எந்த நிலையில் இயங்கும் என்பது முனைகளுக்கிடையே உள்ள மின்னழுத்தங்களைப் பொருத்தது. இமிதியில் இரண்டு சந்திகள் (சேர்முகங்கள்) உள்ளதால், அவை ஒவ்வொன்றும் நேர்முறை அழுத்தம்((forward bias), எதிர்முறை அழுத்தம் (reverse bias) பெறவல்லதால் மொத்தம் 4 இணைப்பு முறைகள் உண்டு.

1. உமிழி-அடிமனை நேர்முறை, அடிமனை-திரட்டி எதிர்முறை - வழக்கமான இயக்கம்
2. உமிழி-அடிமனை நேர்முறை, அடிமனை-திரட்டி நேர்முறை - நிரப்பு நிலை/தெவிட்டு இயக்கம்
3. உமிழி-அடிமனை எதிர்முறை, அடிமனை-திரட்டி எதிர்முறை - கடத்தா நிலை
4. உமிழி-அடிமனை எதிர்முறை, அடிமனை-திரட்டி நேர்முறை - எதிர்வழக்கமான இயக்கம்

வெளி இணைப்புகள்

• தொழில்நுட்பம்.காம்
• தமிழ்ச்சொற் தேடல்கள்