கணினி, தொலைபேசி, சூரிய மின்கலம், LED விளக்கு — நவீன உலகம் முழுவதும் இயங்குவது அரைக்கடத்திகளால் (semiconductors). கடத்தியும் அல்ல, காப்பானும் அல்ல — இந்த இடைப்பட்ட பண்பே மின்னணுவியலின் (electronics) அடித்தளம்.
1. அரைக்கடத்தி வகைகள்
அரைக்கடத்தி = கடத்திக்கும் (conductor) காப்பானுக்கும் (insulator) இடைப்பட்ட கடத்துத்திறன் கொண்ட பொருள் (எ.கா சிலிக்கன், ஜெர்மானியம்). வெப்பநிலை உயர்ந்தால் இதன் கடத்துத்திறன் அதிகரிக்கும் (உலோகத்துக்கு எதிர்மாறு).
- தனித்த (intrinsic): தூய சிலிக்கன். இலத்திரன்-துளை (electron–hole) சோடிகள்.
- n-வகை: 5-இணைதிறன் (pentavalent, எ.கா P) கலப்பு → கூடுதல் இலத்திரன்கள் (எதிர் சுமை சுமப்போர்).
- p-வகை: 3-இணைதிறன் (trivalent, எ.கா B) கலப்பு → கூடுதல் துளைகள் (நேர் சுமை சுமப்போர்).
கலப்பேற்றம் (doping)
தூய அரைக்கடத்தியில் சிறிதளவு மாசு (impurity) சேர்த்துக் கடத்துத்திறனை அதிகரிப்பதே doping. n-வகையில் இலத்திரன்கள் பெரும்பான்மை; p-வகையில் துளைகள் பெரும்பான்மை.
2. p-n சந்தி டையோடு (p-n junction diode)
p-வகையும் n-வகையும் இணையும் இடத்தில் இடைவிலக்குப் பகுதி (depletion region) உருவாகிறது. டையோடு மின்னோட்டத்தை ஒரே திசையில் மட்டும் கடத்துகிறது.
- முன் சார்பு (forward bias): p-க்கு +, n-க்கு −. குறைந்த தடை → மின்னோட்டம் பாயும் (Si-க்கு ~0.7 V தேவை).
- பின் சார்பு (reverse bias): p-க்கு −, n-க்கு +. மிக உயர் தடை → மின்னோட்டம் கிட்டத்தட்ட பாயாது.
Diode
forward → conducts · reverse → blocksஇதனால் டையோடு ஒரு ஒரு வழி வால்வு (one-way valve) போல் செயல்படுகிறது — திருத்தத்துக்கு (rectification) அடிப்படை.
தேர்வாளர் குறிப்பு
- உலோகம்: T↑ → கடத்துத்திறன்↓; அரைக்கடத்தி: T↑ → கடத்துத்திறன்↑.
- n-வகை = இலத்திரன் பெரும்பான்மை; p-வகை = துளை பெரும்பான்மை (இரண்டுமே மின்நடுநிலை).
- Si டையோடு ~0.7 V, Ge ~0.3 V கடப்பு மின்னழுத்தம்.
3. தேர்வுப் பாணி வினா
வினா
n-வகை அரைக்கடத்தி எதிர் மின்னூட்டம் பெற்றதா?
விடையைக் காண்க
இல்லை — கலப்பு அணுக்களும் மின்நடுநிலையானவை. n-வகையில் இலத்திரன்கள் பெரும்பான்மைச் சுமை சுமப்போர் என்பதே; ஒட்டுமொத்தப் பொருள் மின்நடுநிலையே.
🎯 MCQ பயிற்சி — 20 கேள்விகள்
விடையைத் தெரிவுசெய்யவும் — பின்னர் ஒவ்வொரு விருப்பத்துக்கும் ஏன் சரி / தவறு எனும் விளக்கமும் ஆழமான விளக்கமும் (deep explanation) தோன்றும்.
Q1 / 20
★★★★★
அரைக்கடத்தியின் (semiconductor) மின் கடத்துத்திறன் கடத்திக்கும் காப்பானுக்கும் இடையில் — எடுத்துக்காட்டு?
(1) செம்பு / copper
அது கடத்தி.
(2) சிலிக்கான் (Si), ஜெர்மானியம் (Ge) / silicon (Si), germanium (Ge)
சரி.
(3) கண்ணாடி / glass
அது காப்பான்.
(4) ரப்பர் / rubber
அது காப்பான்.
(5) வெள்ளி / silver
அது கடத்தி.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): சிலிக்கான் & ஜெர்மானியம் = குழு-IV அரைக்கடத்திகள் (4 இணைதிறன் இலத்திரன்கள்). கடத்துத்திறன் கடத்திக்கும் காப்பானுக்கும் இடைப்பட்டது; வெப்பநிலை/மாசேற்றத்தால் கட்டுப்படுத்தலாம்.
Q2 / 20
★★★★★
வெப்பநிலை அதிகரிக்கையில் அரைக்கடத்தியின் மின்தடை?
(1) அதிகரிக்கும் / increases
அது உலோகம்.
(2) குறையும் / decreases
சரி — அதிக கட்டற்ற சுமைக்கேற்பிகள்.
(3) மாறாது / unchanged
இல்லை.
(4) பூஜ்ஜியம் / zero
இல்லை.
(5) எல்லையற்றது / infinite
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): வெப்பநிலை↑ → மேலும் இலத்திரன்கள் கடத்தற் கட்டத்துக்குத் தாவி அதிக கட்டற்ற சுமைக்கேற்பிகள் → மின்தடை குறையும் (உலோகத்துக்கு எதிர்மாறு; NTC). தெர்மிஸ்டருக்கு அடிப்படை.
Q3 / 20
★★★★★
n-வகை அரைக்கடத்தி உருவாக்க சிலிக்கானில் சேர்க்கப்படுவது?
(1) குழு-III (3 இலத்திரன்) / group-III (3 electrons)
அது p-வகை.
(2) குழு-V (5 இலத்திரன், உ-ம். பாஸ்பரஸ்) / group-V (5 electrons, e.g. phosphorus)
சரி — கூடுதல் இலத்திரன்.
(3) குழு-IV / group-IV
அது தூயது.
(4) மந்த வாயு / a noble gas
இல்லை.
(5) உலோகம் / a metal
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): குழு-V (P, As) 5 இணைதிறன் இலத்திரன்கள் — 4 பிணைப்பில், 1 கூடுதல் கட்டற்ற இலத்திரன் → n-வகை (எதிர்மறை சுமைக்கேற்பிகள் பெரும்பான்மை). கொடையாளர் (donor) மாசு.
Q4 / 20
★★★★★
p-வகை அரைக்கடத்தியில் பெரும்பான்மை சுமைக்கேற்பிகள்?
(1) இலத்திரன்கள் / electrons
அது n-வகை.
(2) துளைகள் (holes, நேர்மறை) / holes (positive)
சரி.
(3) புரோத்தன்கள் / protons
இல்லை.
(4) அயனிகள் / ions
இல்லை.
(5) நியூட்ரான்கள் / neutrons
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): குழு-III (B, Al) 3 இணைதிறன் இலத்திரன்கள் — ஒரு பிணைப்பு குறை → "துளை" (நேர்மறை சுமைக்கேற்பி). p-வகையில் துளைகள் பெரும்பான்மை. ஏற்பாளர் (acceptor) மாசு.
Q5 / 20
★★★★☆
தூய (intrinsic) அரைக்கடத்தியில் இலத்திரன் & துளை எண்ணிக்கை?
(1) இலத்திரன் அதிகம் / more electrons
n-வகை.
(2) சமம் / equal
சரி — சோடியாக உருவாகும்.
(3) துளை அதிகம் / more holes
p-வகை.
(4) பூஜ்ஜியம் / zero
இல்லை.
(5) மாறும் / variable
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): தூய அரைக்கடத்தியில் வெப்ப ஆற்றல் இலத்திரன்-துளை சோடிகளை உருவாக்குவதால் n = p. மாசேற்றம் (doping) இவ்வமைப்பை மாற்றுகிறது.
Q6 / 20
★★★★☆
மாசேற்றம் (doping) எதைச் செய்கிறது?
(1) மின்தடையை அதிகரிக்கும் / increases resistance
எதிர்மாறு.
(2) கட்டுப்படுத்தப்பட்ட அளவு மாசு சேர்த்து கடத்துத்திறனை வெகுவாக அதிகரிக்கும் / adds controlled impurity to greatly increase conductivity
சரி.
(3) பொருளை உருக்கும் / melts the material
இல்லை.
(4) நிறத்தை மாற்றும் / changes the colour
இல்லை.
(5) காந்தமாக்கும் / magnetises it
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): மாசேற்றம் = தூய அரைக்கடத்தியில் சிறிதளவு குழு-III/V அணுக்களைச் சேர்த்து கட்டற்ற சுமைக்கேற்பிகளை வெகுவாகக் கூட்டி கடத்துத்திறனை அதிகரித்தல் (n அல்லது p-வகை).
Q7 / 20
★★★★★
p-n சந்தியில் (junction) குறையழிந்த பகுதி (depletion region) என்பது?
(1) அதிக சுமைக்கேற்பிகள் / many carriers
எதிர்மாறு.
(2) கட்டற்ற சுமைக்கேற்பிகள் இல்லாத, அயனிகள் மட்டுமுள்ள பகுதி / no free carriers, only fixed ions
சரி.
(3) உலோகம் / metal
இல்லை.
(4) காப்பான் இல்லை / no insulation
இல்லை.
(5) மின்னோட்டம் அதிகம் / high current
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): சந்தியில் இலத்திரன்கள்-துளைகள் மீளிணைந்து கட்டற்ற சுமைக்கேற்பிகள் இல்லாத, நிலையான அயனிகள் மட்டுமுள்ள "குறையழிந்த பகுதி" உருவாகி, ஒரு உள் தடை மின்னழுத்தத்தை (≈0.7 V Si) ஏற்படுத்துகிறது.
Q8 / 20
★★★★☆
ஒரு டயோடு (diode) என்பது?
(1) இரு p-n சந்திகள் / two p-n junctions
அது டிரான்சிஸ்டர்.
(2) ஒரு p-n சந்தி / a single p-n junction
சரி.
(3) மூன்று அடுக்குகள் / three layers
அது டிரான்சிஸ்டர்.
(4) ஒரு உலோகம் / a metal
இல்லை.
(5) ஒரு மின்தேக்கி / a capacitor
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): டயோடு = ஒரு p-n சந்தி; மின்னோட்டத்தை ஒரு திசையில் மட்டும் (முன்னோக்கு சார்பு) கடத்தும், எதிர் திசையில் தடுக்கும்.
Q9 / 20
★★★★☆
ஒரு டயோடு முன்னோக்கு சார்பில் (forward bias) எப்போது கடத்தத் தொடங்கும் (Si)?
(1) 0 V
தடை உண்டு.
(2) 0.7 V
சரி — ≈0.7 V Si.
(3) 5 V
தவறு.
(4) 12 V
தவறு.
(5) 0.3 V
அது Ge.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): சிலிக்கான் டயோடு ≈0.7 V (ஜெர்மானியம் ≈0.3 V) முன்னோக்கு மின்னழுத்தத்தைக் கடந்தால் மட்டுமே குறையழிந்த தடையைத் தாண்டி கடத்தும்.
Q10 / 20
★★★★☆
எதிர்நோக்கு சார்பில் (reverse bias) டயோடு வழியே மின்னோட்டம்?
(1) பெரியது / large
இல்லை.
(2) மிகச் சிறிது (≈0, கசிவு) / very small (≈0, leakage)
சரி.
(3) எல்லையற்றது / infinite
இல்லை.
(4) மாறாது / unchanged
இல்லை.
(5) எதிர்மறை அதிகம் / large negative
முறிவு வரை அல்ல.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): எதிர்நோக்கு சார்பு குறையழிந்த பகுதியை விரிவாக்கி மின்னோட்டத்தைத் தடுக்கிறது; மிகச் சிறிய கசிவு மின்னோட்டமே பாயும் (முறிவு மின்னழுத்தம் வரை).
Q11 / 20
★★★★☆
தெர்மிஸ்டர் (thermistor) எதற்குப் பயன்படுகிறது?
(1) ஒளி / light
அது LDR.
(2) வெப்பநிலை / temperature
சரி.
(3) அழுத்தம் / pressure
இல்லை.
(4) ஒலி / sound
இல்லை.
(5) காந்தப் புலம் / magnetic field
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): தெர்மிஸ்டர் = வெப்பநிலையுடன் மின்தடை மாறும் அரைக்கடத்தி (பெரும்பாலும் NTC: வெப்பம்↑ → R↓). வெப்ப உணரும் சுற்றுகளில் பயன்படும்.
Q12 / 20
★★★★☆
ஒளி-சார் மின்தடை (LDR) — ஒளி அதிகரிக்கையில் மின்தடை?
(1) அதிகரிக்கும் / increases
எதிர்மாறு.
(2) குறையும் / decreases
சரி — அதிக ஒளி → அதிக சுமைக்கேற்பி.
(3) மாறாது / unchanged
இல்லை.
(4) பூஜ்ஜியம் / zero
இல்லை.
(5) எல்லையற்றது / infinite
இருளில்.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): LDR: அதிக ஒளி → அதிக இலத்திரன்-துளை சோடிகள் விடுவிக்கப்பட்டு கடத்துத்திறன்↑ → மின்தடை↓. இருளில் மின்தடை அதிகம்.
Q13 / 20
★★★☆☆
ஒரு உலோகக் கடத்தியில் வெப்பநிலை↑ → மின்தடை?
(1) குறையும் / decreases
அது அரைக்கடத்தி.
(2) அதிகரிக்கும் / increases
சரி — அதிக அதிர்வு/மோதல்.
(3) மாறாது / unchanged
இல்லை.
(4) பூஜ்ஜியம் / zero
இல்லை.
(5) இரட்டிப்பு / doubles
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): உலோகம்: வெப்பநிலை↑ → அயனி அதிர்வு↑ → இலத்திரன் மோதல்↑ → மின்தடை↑ (அரைக்கடத்திக்கு எதிர்மாறு).
Q14 / 20
★★★★☆
n-வகை அரைக்கடத்தியின் மொத்த மின்னூட்டம்?
(1) நேர்மறை / positive
இல்லை.
(2) நடுநிலை (பூஜ்ஜியம்) / neutral (zero)
சரி.
(3) எதிர்மறை / negative
கூடுதல் இலத்திரன் இருந்தாலும்.
(4) மாறும் / variable
இல்லை.
(5) எல்லையற்றது / infinite
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): n-வகையில் கூடுதல் கட்டற்ற இலத்திரன்கள் இருந்தாலும், கொடையாளர் அணுக்களின் நேர் அயனிகள் சமன் செய்வதால் மொத்தம் நடுநிலை. (சுமைக்கேற்பி வகை மட்டுமே மாறுகிறது.)
Q15 / 20
★★★☆☆
குறையழிந்த பகுதியின் தடை மின்னழுத்தம் (barrier) Si-இல்?
(1) 0.3 V
அது Ge.
(2) 0.7 V
சரி — ≈0.7 V Si.
(3) 1.5 V
இல்லை.
(4) 5 V
இல்லை.
(5) 0 V
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): சிலிக்கான் ≈0.7 V, ஜெர்மானியம் ≈0.3 V; முன்னோக்கு சார்பு இந்தத் தடையைக் கடந்தால் மட்டுமே கடத்தும்.
Q16 / 20
★★★☆☆
அரைக்கடத்தியில் கடத்தற் கட்டத்துக்கும் (conduction) இணைதிறன் கட்டத்துக்கும் (valence) இடையிலான இடைவெளி (band gap)?
(1) மிகப் பெரியது (காப்பான் போல்) / very large (like insulator)
அது காப்பான்.
(2) சிறியது (வெப்பத்தால் தாவலாம்) / small (electrons can jump thermally)
சரி.
(3) பூஜ்ஜியம் (கடத்தி போல்) / zero (like conductor)
அது உலோகம்.
(4) எதிர்மறை / negative
இல்லை.
(5) எல்லையற்றது / infinite
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): அரைக்கடத்தி: சிறிய பட்டை இடைவெளி (Si ≈1.1 eV) → வெப்ப ஆற்றலால் இலத்திரன்கள் கடத்தற் கட்டத்துக்குத் தாவலாம். காப்பான்: பெரிய இடைவெளி; உலோகம்: இடைவெளி இல்லை/மேற்பொருந்தும்.
Q17 / 20
★★★★☆
ஒளி உமிழ் டயோடு (LED) எப்போது ஒளி தருகிறது?
(1) எதிர்நோக்கு சார்பில் / reverse biased
கடத்தாது.
(2) முன்னோக்கு சார்பில் இலத்திரன்-துளை மீளிணையும்போது / forward biased, as electrons and holes recombine
சரி.
(3) சூடாகும்போது / when heated
இல்லை.
(4) காந்தப் புலத்தில் / in a magnetic field
இல்லை.
(5) எப்போதும் / always
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): LED முன்னோக்கு சார்பில் கடத்தும்போது இலத்திரன்-துளை மீளிணைந்து ஆற்றலை ஒளியாக (போட்டான்) வெளியிடுகிறது; நிறம் பட்டை இடைவெளியைச் சார்ந்தது.
Q18 / 20
★★★☆☆
சீனர் டயோடு (Zener diode) எங்கு செயல்படுகிறது?
(1) முன்னோக்கு மட்டும் / forward only
சாதாரண டயோடு போல்.
(2) எதிர்நோக்கு முறிவில் (மின்னழுத்த ஒழுங்குபடுத்தல்) / reverse breakdown (voltage regulation)
சரி.
(3) எந்தச் சார்பும் இல்லை / no bias
இல்லை.
(4) அதிக வெப்பம் / high heat
இல்லை.
(5) காந்தப் புலம் / magnetic field
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): சீனர் டயோடு எதிர்நோக்கு முறிவு மின்னழுத்தத்தில் நிலையான மின்னழுத்தத்தைத் தக்கவைக்கிறது → மின்னழுத்த ஒழுங்குபடுத்தியாக (regulator) பயன்படும்.
Q19 / 20
★★★☆☆
அரைக்கடத்தியில் மொத்த மின்னோட்டம் = இலத்திரன் மின்னோட்டம் + ?
(1) அயனி மின்னோட்டம் / ion current
இல்லை.
(2) துளை மின்னோட்டம் / hole current
சரி.
(3) புரோத்தன் மின்னோட்டம் / proton current
இல்லை.
(4) பூஜ்ஜியம் / zero
இல்லை.
(5) நியூட்ரான் / neutron
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): அரைக்கடத்தியில் இரு வகை சுமைக்கேற்பிகள் பங்கேற்கின்றன: இலத்திரன்கள் (கடத்தற் கட்டத்தில்) + துளைகள் (இணைதிறன் கட்டத்தில்). I = I_e + I_h.
Q20 / 20
★★★☆☆
LDR-ஐ ஒரு மின்னழுத்தப் பிரிப்பானில் பயன்படுத்தி எதைச் செய்யலாம்?
(1) வெப்பமானி / thermometer
அது தெர்மிஸ்டர்.
(2) தானியங்கி இருள்-உணர் விளக்குச் சுற்று / automatic dark-sensing light circuit
சரி.
(3) மின்மாற்றி / transformer
இல்லை.
(4) மோட்டார் / motor
இல்லை.
(5) அலைவாங்கி / oscillator
இல்லை.
ஆழமான விளக்கம் (Deep): LDR + பிரிப்பான்: இருளில் LDR தடை↑ → வெளியீட்டு மின்னழுத்தம் மாறி டிரான்சிஸ்டர்/ரிலேயை இயக்கி தெருவிளக்கைத் தானாக ஏற்றும்.
📝 கட்டமைக்கப்பட்ட வினாக்கள் — 3
கட்டமைப்பு வினா 1
8 புள்ளி
அரைக்கடத்திகள் & மாசேற்றம்.
(a) தூய (intrinsic) அரைக்கடத்தியில் மின் கடத்தல் எவ்வாறு நிகழ்கிறது எனக் கூறுக.
விடை
வெப்ப ஆற்றல் சில இணைதிறன் இலத்திரன்களை விடுவித்து இலத்திரன்-துளை சோடிகளை உருவாக்குகிறது; கட்டற்ற இலத்திரன்களும் (எதிர்மறை) துளைகளும் (நேர்மறை) மின்னோட்டத்தைக் கடத்துகின்றன. n = p.
(b) n-வகை & p-வகை எவ்வாறு உருவாக்கப்படுகின்றன, பெரும்பான்மை சுமைக்கேற்பி யாது எனக் கூறுக.
விடை
n-வகை: குழு-V (P) மாசேற்றம் → கூடுதல் இலத்திரன்கள் → பெரும்பான்மை இலத்திரன்கள். p-வகை: குழு-III (B) மாசேற்றம் → துளைகள் → பெரும்பான்மை துளைகள். இரண்டும் மொத்தம் நடுநிலை.
கட்டமைப்பு வினா 2
6 புள்ளி
p-n சந்தி டயோடு.
(a) குறையழிந்த பகுதி (depletion region) எவ்வாறு உருவாகிறது எனக் கூறுக.
விடை
சந்தியில் n-பக்க இலத்திரன்கள் p-பக்கம் பரவி துளைகளுடன் மீளிணைகின்றன; கட்டற்ற சுமைக்கேற்பிகள் இல்லாமல், நிலையான அயனிகள் மட்டுமுள்ள பகுதி உருவாகி ஒரு உள் தடை மின்னழுத்தம் (≈0.7 V Si) ஏற்படுகிறது.
(b) முன்னோக்கு & எதிர்நோக்கு சார்பின் விளைவைக் கூறுக.
விடை
முன்னோக்கு: தடையைக் குறைத்து (>0.7 V) பெரிய மின்னோட்டம் கடத்தும். எதிர்நோக்கு: தடையை விரிவாக்கி மின்னோட்டத்தைத் தடுக்கும் (சிறு கசிவு மட்டும்).
கட்டமைப்பு வினா 3
5 புள்ளி
வெப்பநிலை சார்பு.
(a) அரைக்கடத்தியின் & உலோகத்தின் மின்தடை வெப்பநிலையுடன் எவ்வாறு மாறுகின்றன, ஏன் எனக் கூறுக.
விடை
அரைக்கடத்தி: வெப்பநிலை↑ → அதிக இலத்திரன்-துளை சோடிகள் → சுமைக்கேற்பிகள்↑ → R↓ (NTC). உலோகம்: வெப்பநிலை↑ → அயனி அதிர்வு↑ → இலத்திரன் மோதல்↑ → R↑.
(b) தெர்மிஸ்டர் இக்குணத்தை எவ்வாறு பயன்படுத்துகிறது எனக் கூறுக.
விடை
தெர்மிஸ்டர் (NTC) வெப்பம்↑ → R↓; ஒரு பிரிப்பானில் வைத்தால் வெளியீட்டு மின்னழுத்தம் வெப்பநிலையுடன் மாறி, தீ-அலாரம்/வெப்பக் கட்டுப்பாட்டுச் சுற்றை இயக்கும்.
✍️ கட்டுரை வினாக்கள் — 4
கட்டுரை வினா 1
10 புள்ளி
(a) கடத்தி, அரைக்கடத்தி, காப்பான் ஆகியவற்றை பட்டை இடைவெளி (band gap) கொண்டு வேறுபடுத்துக. (b) தூய அரைக்கடத்தியில் இலத்திரன் & துளை கடத்தலை விளக்குக. (c) வெப்பநிலை அரைக்கடத்தியின் கடத்துத்திறனை எவ்வாறு பாதிக்கிறது எனக் கூறுக.
மாதிரி விடையைக் காண்க
(a) கடத்தி: இணைதிறன்-கடத்தற் கட்டங்கள் மேற்பொருந்தும் (இடைவெளி ≈0) → எப்போதும் கடத்தும். அரைக்கடத்தி: சிறிய இடைவெளி (Si ≈1.1 eV) → வெப்பத்தால் இலத்திரன்கள் தாவலாம். காப்பான்: பெரிய இடைவெளி → கடத்தாது.
(b) வெப்ப ஆற்றல் இணைதிறன் இலத்திரன்களை விடுவித்து கடத்தற் கட்டத்துக்குத் தாவச் செய்கிறது (கட்டற்ற இலத்திரன்) — பின்னால் ஒரு "துளை" (நேர்மறை) எஞ்சுகிறது. இரண்டும் எதிர் திசையில் நகர்ந்து மின்னோட்டம்.
(c) வெப்பநிலை↑ → மேலும் இலத்திரன்-துளை சோடிகள் → சுமைக்கேற்பிகள்↑ → கடத்துத்திறன்↑ (மின்தடை↓, NTC) — உலோகத்துக்கு எதிர்மாறு.
(b) வெப்ப ஆற்றல் இணைதிறன் இலத்திரன்களை விடுவித்து கடத்தற் கட்டத்துக்குத் தாவச் செய்கிறது (கட்டற்ற இலத்திரன்) — பின்னால் ஒரு "துளை" (நேர்மறை) எஞ்சுகிறது. இரண்டும் எதிர் திசையில் நகர்ந்து மின்னோட்டம்.
(c) வெப்பநிலை↑ → மேலும் இலத்திரன்-துளை சோடிகள் → சுமைக்கேற்பிகள்↑ → கடத்துத்திறன்↑ (மின்தடை↓, NTC) — உலோகத்துக்கு எதிர்மாறு.
கட்டுரை வினா 2
10 புள்ளி
(a) மாசேற்றம் (doping) என்றால் என்ன, n-வகை & p-வகை எவ்வாறு உருவாக்கப்படுகின்றன எனக் கூறுக. (b) ஒவ்வொன்றிலும் பெரும்பான்மை/சிறுபான்மை சுமைக்கேற்பிகள் என்ன? (c) மாசேற்றப்பட்ட அரைக்கடத்தி ஏன் மொத்தம் நடுநிலை எனக் கூறுக.
மாதிரி விடையைக் காண்க
(a) மாசேற்றம் = தூய Si-இல் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட அளவு மாசு சேர்த்து கடத்துத்திறனை அதிகரித்தல். n-வகை: குழு-V (P, 5 இலத்திரன்) → கூடுதல் கட்டற்ற இலத்திரன். p-வகை: குழு-III (B, 3 இலத்திரன்) → துளை.
(b) n-வகை: பெரும்பான்மை இலத்திரன், சிறுபான்மை துளை. p-வகை: பெரும்பான்மை துளை, சிறுபான்மை இலத்திரன்.
(c) ஒவ்வொரு மாசு அணுவும் (கொடையாளர்/ஏற்பாளர்) நடுநிலையானது; கூடுதல் சுமைக்கேற்பியை அதன் சொந்த அயனி (நேர்/எதிர்) சமன் செய்கிறது → மொத்த மின்னூட்டம் பூஜ்ஜியம். வகை மட்டுமே மாறுகிறது.
(b) n-வகை: பெரும்பான்மை இலத்திரன், சிறுபான்மை துளை. p-வகை: பெரும்பான்மை துளை, சிறுபான்மை இலத்திரன்.
(c) ஒவ்வொரு மாசு அணுவும் (கொடையாளர்/ஏற்பாளர்) நடுநிலையானது; கூடுதல் சுமைக்கேற்பியை அதன் சொந்த அயனி (நேர்/எதிர்) சமன் செய்கிறது → மொத்த மின்னூட்டம் பூஜ்ஜியம். வகை மட்டுமே மாறுகிறது.
கட்டுரை வினா 3
10 புள்ளி
(a) p-n சந்தியில் குறையழிந்த பகுதியும் தடை மின்னழுத்தமும் எவ்வாறு உருவாகின்றன எனக் கூறுக. (b) முன்னோக்கு & எதிர்நோக்கு சார்பில் டயோடு செயல்பாட்டை விளக்குக. (c) ஒரு டயோடின் I–V பண்பு வரைபடத்தை விவரித்து, அது ஏன் ஒரு-திசைக் கடத்தி எனக் கூறுக.
மாதிரி விடையைக் காண்க
(a) சந்தியில் n-பக்க இலத்திரன்கள் p-பக்கம் பரவி துளைகளுடன் மீளிணைந்து, கட்டற்ற சுமைக்கேற்பிகள் இல்லாத, நிலையான அயனிகள் (n பக்கம் நேர், p பக்கம் எதிர்) மட்டுமுள்ள "குறையழிந்த பகுதி" உருவாகி உள் தடை மின்னழுத்தம் (≈0.7 V Si) ஏற்படுகிறது.
(b) முன்னோக்கு (p→+): தடை குறைந்து >0.7 V-இல் பெரிய மின்னோட்டம் கடத்தும். எதிர்நோக்கு (p→−): குறையழிந்த பகுதி விரிந்து மின்னோட்டத்தைத் தடுக்கும் (சிறு கசிவு மட்டும்).
(c) I–V வரைபடம்: முன்னோக்கில் 0.7 V-க்குப் பிறகு மின்னோட்டம் விரைவாக ஏறும்; எதிர்நோக்கில் ≈0 (முறிவு வரை). ஒரு திசையில் மட்டும் கடத்துவதால் ஒரு-திசைக் கடத்தி → நேராக்கிக்கு (rectifier) பயன்படும்.
(b) முன்னோக்கு (p→+): தடை குறைந்து >0.7 V-இல் பெரிய மின்னோட்டம் கடத்தும். எதிர்நோக்கு (p→−): குறையழிந்த பகுதி விரிந்து மின்னோட்டத்தைத் தடுக்கும் (சிறு கசிவு மட்டும்).
(c) I–V வரைபடம்: முன்னோக்கில் 0.7 V-க்குப் பிறகு மின்னோட்டம் விரைவாக ஏறும்; எதிர்நோக்கில் ≈0 (முறிவு வரை). ஒரு திசையில் மட்டும் கடத்துவதால் ஒரு-திசைக் கடத்தி → நேராக்கிக்கு (rectifier) பயன்படும்.
கட்டுரை வினா 4
10 புள்ளி
(a) தெர்மிஸ்டர் & LDR-இன் செயல்பாட்டைக் கூறுக. (b) ஒரு LDR-ஐ மின்னழுத்தப் பிரிப்பானில் பயன்படுத்தி தானியங்கி தெருவிளக்குச் சுற்றை எவ்வாறு அமைக்கலாம் எனக் கூறுக. (c) LED ஒளி தருவதன் கொள்கையைக் கூறுக.
மாதிரி விடையைக் காண்க
(a) தெர்மிஸ்டர் (NTC): வெப்பம்↑ → R↓. LDR: ஒளி↑ → R↓ (அதிக சுமைக்கேற்பி). இரண்டும் அரைக்கடத்தி உணரிகள்.
(b) LDR-ஐ ஒரு பிரிப்பானில் வைக்க: இருளில் LDR தடை↑ → வெளியீட்டு மின்னழுத்தம்↑ → இது டிரான்சிஸ்டர்/ரிலேயை இயக்கி விளக்கை ஏற்றும். பகலில் LDR தடை↓ → வெளியீடு↓ → விளக்கு அணையும்.
(c) LED முன்னோக்கு சார்பில் கடத்தும்போது, கடத்தற் கட்ட இலத்திரன்கள் துளைகளுடன் மீளிணைந்து பட்டை இடைவெளிக்குச் சமமான ஆற்றலை ஒளியாக (போட்டான்) வெளியிடுகின்றன; நிறம் பட்டை இடைவெளியைச் சார்ந்தது.
(b) LDR-ஐ ஒரு பிரிப்பானில் வைக்க: இருளில் LDR தடை↑ → வெளியீட்டு மின்னழுத்தம்↑ → இது டிரான்சிஸ்டர்/ரிலேயை இயக்கி விளக்கை ஏற்றும். பகலில் LDR தடை↓ → வெளியீடு↓ → விளக்கு அணையும்.
(c) LED முன்னோக்கு சார்பில் கடத்தும்போது, கடத்தற் கட்ட இலத்திரன்கள் துளைகளுடன் மீளிணைந்து பட்டை இடைவெளிக்குச் சமமான ஆற்றலை ஒளியாக (போட்டான்) வெளியிடுகின்றன; நிறம் பட்டை இடைவெளியைச் சார்ந்தது.