ઇલેક્ટ્રોનિક્સ કેવી રીતે કાર્ય કરે છે

સેમિકન્ડક્ટર બેઝિક્સ

ઝાંખી

આધુનિક તકનીકને સેમિકન્ડક્ટર્સ તરીકે ઓળખાતી સામગ્રીના વર્ગને શક્ય આભાર બને છે. બધા સક્રિય ઘટકો, ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ્સ, માઇક્રોચીપ્સ, ટ્રાન્ઝિસ્ટર, સાથે સાથે ઘણા સેન્સર સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રી સાથે બનેલા છે. સિલિકોન એ ઇલેક્ટ્રોનિક્સમાં ઉપયોગમાં લેવાતી સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતી અને શ્રેષ્ઠ જાણીતી સેમિકન્ડક્ટરની સામગ્રી છે, જ્યારે સેમિકન્ડક્ટર્સની વિશાળ શ્રેણીનો ઉપયોગ જર્મેનિયમ, ગેલિયમ એર્સેનાઇડ, સિલીકોન કાર્બાઈડ, તેમજ ઓર્ગેનિક સેમિકન્ડક્ટર્સમાં થાય છે. દરેક સામગ્રી કોષ્ટકમાં ચોક્કસ લાભો લાવે છે જેમ કે ખર્ચ / કામગીરી ગુણોત્તર, હાઇ સ્પીડ ઑપરેશન, ઉચ્ચ તાપમાન, અથવા સિગ્નલનો ઇચ્છિત પ્રતિસાદ.

સેમિકન્ડક્ટર્સ

સેમિકન્ડક્ટર્સ એટલા ઉપયોગી છે કે મેન્યુફેક્ચરિંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન તેમના વીજ ગુણધર્મો અને વર્તનને ચોક્કસપણે નિયંત્રિત કરવાની ક્ષમતા છે. સેમિકન્ડક્ટરના ગુણધર્મોને ડોપિંગ તરીકે ઓળખાતી પ્રક્રિયા દ્વારા સેમિકન્ડક્ટરમાં અશુદ્ધિઓની થોડી માત્રા ઉમેરીને નિયંત્રિત કરવામાં આવે છે, વિવિધ અશુદ્ધિઓ અને સાંદ્રતા વિવિધ અસરો ઉત્પન્ન કરે છે. ડોપિંગને અંકુશિત કરીને, સેમિકન્ડક્ટર દ્વારા વીજ પ્રવાહમાં જે રીતે ચાલે છે તે નિયંત્રિત કરી શકાય છે.

વિશિષ્ટ વાહકમાં, કોપર જેવી, ઇલેક્ટ્રોન વર્તમાન કરે છે અને ચાર્જ વાહક તરીકે કાર્ય કરે છે. સેમિકન્ડક્ટર્સમાં ઇલેક્ટ્રોન અને 'છિદ્રો' બંને ઇલેક્ટ્રોનની ગેરહાજરી, ચાર્જ વાહકો તરીકે કામ કરે છે. સેમિકન્ડક્ટરના ડોપિંગને નિયંત્રિત કરીને, વાહકતા, અને ચાર્જ કેરિયરને ઇલેક્ટ્રોન અથવા છિદ્ર આધારિત હોઈ શકે છે.

ડોપિંગ, એન-ટાઇપ અને પી-પ્રકાર બે પ્રકારના હોય છે. એન-ટાઇપ ડોપાન્ટસ, ખાસ કરીને ફોસ્ફરસ અથવા આર્સેનિક, પાંચ ઇલેક્ટ્રોન ધરાવે છે, જ્યારે સેમિકન્ડક્ટરમાં ઉમેરવામાં આવે ત્યારે વધારાની ફ્રી ઇલેક્ટ્રોન પૂરું પાડે છે. ઇલેક્ટ્રોન્સમાં નકારાત્મક ચાર્જ હોવાના કારણે, આ પ્રકારના પદાર્થને એન-ટાઇપ કહેવામાં આવે છે. બરોન અને ગેલિયમ જેવા પી-ટાઇપ ડોપન્ટ્સ, માત્ર ત્રણ ઇલેક્ટ્રોન છે જે સેમિકન્ડક્ટર સ્ફટિકમાં ઇલેક્ટ્રોનની ગેરહાજરીમાં પરિણમે છે, અસરકારક રીતે છિદ્ર અથવા હકારાત્મક ચાર્જનું નિર્માણ કરે છે, તેથી નામ P- પ્રકાર. એન-ટાઇપ અને પી-ટાઇપ ડોપન્ટ બંને, મિનિટ્સમાં પણ, સેમિકન્ડક્ટરને યોગ્ય વાહક બનાવશે. જો કે, N- પ્રકાર અને P- પ્રકાર સેમિકન્ડક્ટર્સ માત્ર યોગ્ય વાહક હોવા, પોતાને દ્વારા ખાસ નથી. જો કે, જ્યારે તમે તેમને એકબીજા સાથે સંપર્કમાં મૂકશો, પી.એન. જંક્શન બનાવશે, તમે કેટલાક ખૂબ જ અલગ અને ખૂબ જ ઉપયોગી વર્તન મેળવો છો.

પી.એન. જંક્શન ડાયોડ

એક પી.એન. જંક્શન, દરેક સામગ્રી અલગથી વિપરીત, વાહકની જેમ કામ કરતું નથી. વર્તમાન દિશામાં પ્રવાહની પરવાનગી આપવાને બદલે, એક પી.એન. જંક્શન માત્ર વર્તમાન દિશામાં પ્રવાહને પરવાનગી આપે છે, મૂળભૂત ડાયોડ બનાવે છે. ફોરવર્ડ દિશામાં (ફોરવર્ડ બીયાસ) પી.એન. જંક્શનમાં વોલ્ટેજને લાગુ કરવાથી એન-ટાઈપ પ્રદેશમાં ઇલેક્ટ્રોન પી-ટાઈપ વિસ્તારમાં છિદ્રો સાથે જોડવામાં મદદ કરે છે. ડાયોડ દ્વારા વર્તમાન (વિપરીત પૂર્વગ્રહ) ના પ્રવાહને પાછો લાવવાનો પ્રયાસ ઇલેક્ટ્રોન્સ અને છિદ્રોને અલગ કરે છે જે વર્તમાનને જંક્શન તરફ વહેતા અટકાવે છે. અન્ય રીતે પી.એમ. જંક્શનનું મિશ્રણ અન્ય સેમીકન્ડક્ટર ઘટકો માટેના દરવાજા ખોલે છે, જેમ કે ટ્રાન્ઝિસ્ટર.

ટ્રાંઝિસ્ટર

મૂળભૂત ટ્રાન્ઝિસ્ટર ડાયોડમાં ઉપયોગમાં લેવાયેલી બે કરતા ત્રણ એન-ટાઇપ અને પી-ટાઇપ સામગ્રીઓના સંયોજનથી બને છે. આ સામગ્રીનું મિશ્રણ એનપીએન અને પી.એન.પી. ટ્રાન્ઝિસ્ટરનું ઉત્પાદન કરે છે, જે બાયપોલર જંક્શન ટ્રાન્ઝિસ્ટર અથવા બીજેટીએસ તરીકે ઓળખાય છે. કેન્દ્ર, અથવા બેઝ, પ્રદેશ BJT ટ્રાન્ઝિસ્ટરને સ્વીચ અથવા એમ્પ્લીફાયર તરીકે કાર્ય કરવાની મંજૂરી આપે છે.

જ્યારે એનપીએન અને પી.એન.પી. ટ્રાન્ઝિસ્ટર બે ડાયોડ જેવા દેખાશે, જે પાછળથી પાછળથી મૂકવામાં આવે છે, જે કોઈ પણ દિશામાં વહેતા તમામ વર્તમાનને અવરોધિત કરશે. જ્યારે કેન્દ્ર સ્તર આગળ પક્ષપાતી હોય છે જેથી કેન્દ્રિય સ્તરથી નાના પ્રવાહ વહે છે, તો સમગ્ર સ્તર પર ખૂબ મોટી વર્તમાન પ્રવાહને પરવાનગી આપવા માટે કેન્દ્ર સ્તરના ફેરફારો સાથે રચાયેલા ડાયોડના ગુણધર્મો. આ વર્તન ટ્રાંઝિસ્ટરને નાના પ્રવાહોને વધારવા માટેની ક્ષમતા આપે છે અને વર્તમાન સ્ત્રોતને ચાલુ અથવા બંધ કરવા બદલ સ્વીચ તરીકે કાર્ય કરે છે.

વિવિધ પ્રકારના ટ્રાન્ઝિસ્ટર અને અન્ય સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણો PN જંકશનને અનેક રીતે, એડવાન્સ્ડ, સ્પેશિયલ ફંક્શન ટ્રાન્ઝિસ્ટરથી લઇને નિયંત્રિત ડાયોડ્સમાં જોડીને કરી શકાય છે. પી.એન. જંક્શનના સાવચેત સંયોજનોમાંથી બનેલા કેટલાક ઘટકો નીચે પ્રમાણે છે.

• DIAC
• લેસર ડાયોડ
• લાઇટ-ઇમિટિંગ ડાયોડ (એલઇડી)
• ઝેનર ડાયોડ
• ડાર્લિંગ્ટન ટ્રાન્ઝિસ્ટર
• ક્ષેત્ર અસર ટ્રાન્ઝિસ્ટર, MOSFETs સહિત
• આઇજીબીટી ટ્રાન્ઝિસ્ટર
• સિલીકોન નિયંત્રિત સુધારક (એસસીઆર)
• સંકલિત સર્કિટ (આઇસી)
• માઇક્રોપ્રોસેસર
• ડિજિટલ મેમરી - રેમ અને રોમ

સંવેદકો

સેમિકન્ડક્ટર્સની મંજૂરી આપતા વર્તમાન નિયંત્રણ ઉપરાંત, તેમાં એવા ગુણધર્મો પણ છે કે જે અસરકારક સેન્સર્સ માટે બનાવે છે. તાપમાન, દબાણ અને પ્રકાશમાં ફેરફાર કરવા માટે તેમને સંવેદનશીલ બનાવવામાં આવે છે. પ્રતિકારમાં ફેરફાર અર્ધ-વાહક સેન્સર માટે સૌથી સામાન્ય પ્રકારનો પ્રતિભાવ છે. સેમિકન્ડક્ટર પ્રોપર્ટીઝ દ્વારા સેન્સર્સના કેટલાંક પ્રકારો શક્ય બને છે.

• હોલ અસર સેન્સર (ચુંબકીય ફિલ્ડ સેન્સર)
• થર્મોમીટર (પ્રતિરોધક તાપમાન સેન્સર)
• CCD / CMOS (ઇમેજ સેન્સર)
• Photodiode (પ્રકાશ સંવેદક)
• ફોટોગ્રાફર (પ્રકાશ સંવેદક)
• પિજિયોસિસિવિવ (દબાણ / તાણ સેન્સર)