← விஞ்ஞானம் 📖 முழுப் பாடம் (விளக்கம்)

இலத்திரனியல் · மனவரைபடம்

மனவரைபடங்கள்
🆕 இதை முதல் தடவை படிக்கிறீர்களா? கீழேயுள்ளது மீட்டல் குறிப்புகள் மட்டுமே — முதலில் முழுப் பாடத்தில் விளக்கத்தைப் படியுங்கள், பின் இங்கே திரும்பி வந்து மீட்டல் செய்யுங்கள். 📖 முதலில் பாடத்தைப் படிக்க
⚡ பௌதிகவியல் · தரம் 11

இலத்திரனியல்

Electronics — தரம் 11, அலகு 11

💡 இது என்ன? டையோட், டிரான்சிஸ்டர் போன்ற எலெக்ட்ரானிக் பாகங்களை அறிமுகப்படுத்தும் அலகு.

🌍 அன்றாட உதாரணம்: 📱 மொபைல் போன், TV ரிமோட் எல்லாம் டையோட், டிரான்சிஸ்டர் போன்ற எலெக்ட்ரானிக் பாகங்களால் இயங்குகின்றன.
O/L விஞ்ஞானம் · தரம் 11
NIE பாடத்திட்டம் அடிப்படை
கடத்திகள், மின்தடைப்பொருள் & அரைக்கடத்திகள்
  • கடத்திகள் (conductors): மின்சாரத்தைக் கடத்தும் — செம்பு, அலுமினியம், இரும்பு; வெளி ஓட்டில் தளர்வாகக் கட்டுண்ட இலத்திரன்கள் சுதந்திரமாக நகர்வதே காரணம்.
  • மின்தடைப்பொருள் (insulators): மின்சாரத்தைக் கடத்தாது — எபனைட், பொலித்தீன், பிளாஸ்டிக், கண்ணாடி; வலுவான கூட்டிணைப்புப் (covalent) பிணைப்புகள் காரணம்.
  • அரைக்கடத்திகள் (semiconductor): சிறிதளவு மின்சாரத்தைக் கடத்தும் — சிலிக்கன் (Si), ஜெர்மானியம் (Ge); இவை IV தொகுதி, வெளி ஓட்டில் 4 இலத்திரன்கள்.
வெப்பநிலை உயர அரைக்கடத்தியின் கடத்துத்திறன் கூடும் (பிணைப்புகள் உடைந்து கூடுதல் இலத்திரன்/குழிகள் தோன்றும்); ஆனால் கடத்தியில் வெப்பநிலை உயர கடத்துத்திறன் குறையும்.
குழிகள் (holes) & மின்னூட்ட வாகிகள்
  • பிணைப்பு உடைந்து இலத்திரன் வெளியேறும்போது ஏற்படும் இலத்திரன் பற்றாக்குறை இடம் = குழி (hole) — நேர் மின்னூட்டத்துக்குச் சமம்.
  • அரைக்கடத்தியில் இலத்திரன்கள் (எதிர் வாகி) + குழிகள் (நேர் வாகி) இரண்டும் மின்சாரத்தைக் கடத்தும்.
  • உடைந்த ஒவ்வொரு பிணைப்பும் ஒரு இலத்திரன் + ஒரு குழியைத் தரும் → இலத்திரன் எண்ணிக்கை = குழி எண்ணிக்கை → கட்டகம் மின்னியல் நடுநிலை.
டோப்பிங் (doping) — வெளியியல்பு அரைக்கடத்திகள்
  • n-வகை (n-type): Si உடன் V தொகுதி (P, As, Sb) கலத்தல் → உபரி இலத்திரன் → எதிர் வாகிகள்; இவை தானக அணுக்கள் (donor).
  • p-வகை (p-type): Si உடன் III தொகுதி (B, Al, Ga, In) கலத்தல் → குழி உருவாகும் → நேர் வாகிகள்; இவை ஏற்பு அணுக்கள் (acceptor).
  • தூய Si/Ge = உள்ளியல்பு அரைக்கடத்தி (intrinsic); கலப்பு செய்ததே வெளியியல்பு (extrinsic).
p–n சந்தியும் டயோடும் (p–n junction & diode)

ஒரு பக்கம் p-வகை, மறு பக்கம் n-வகை சேர்ந்தால் நடுவே p–n சந்தி உருவாகும். இலத்திரன்களும் குழிகளும் பரவிச் சேர்ந்து மின்னூட்டமற்ற வெற்றிட அடுக்கு (depletion region) தோன்றி, சந்திக்கு வழியே அழுத்தத் தடை (potential barrier) ஏற்படும்.

Si சந்தி ≈ 0.7 V · Ge சந்தி ≈ 0.3 V
A நேர்மின்முனை (anode A) எதிர்முனை (cathode K) டயோட் சின்னம் — அம்புத்தலை நோக்கி மட்டுமே மின்னோட்டம்
  • முன் சார்பு (forward bias): anode-ஐ (+) உடன் இணைத்து, அழுத்தம் தடையை விட (Si: > 0.7 V) அதிகமானால் வெற்றிட அடுக்கு குறுகி, மின்னோட்டம் பாயும்.
  • பின் சார்பு (reverse bias): p-வகையை (−) உடன் இணைத்தால் வெற்றிட அடுக்கு அகலும், மின்னோட்டம் இல்லை.
  • டயோட் = ஒரே ஒரு திசையில் மட்டுமே மின்சாரத்தைக் கடத்தும் கூறு; வெள்ளி/வெள்ளை வளையமுள்ள முனை = cathode.
திருத்தி (rectifier) — AC ஐ DC ஆக மாற்றல்

மாறுதிசை மின்னோட்டத்தை (AC) ஒரே திசை மின்னோட்டமாக (DC) மாற்றுதலே திருத்தல் (rectification). டயோட் ஒரே திசையில் கடத்துவதால் இதற்குப் பயன்படும்.

உள்ளீடு AC → அரை-அலை வெளியீடு (DC)
  • அரை-அலை திருத்தல் (half wave): ஒரு டயோட்; AC இன் நேர் அரைச் சுழற்சியில் மட்டும் மின்னோட்டம் — எதிர் அரைச்சுழற்சியில் பூஜ்யம்.
  • முழு-அலை திருத்தல் (full wave): பாலம் (bridge) வடிவில் 4 டயோட்கள்; இரு அரைச்சுழற்சிகளையும் ஒரே திசையில் பாயச்செய்யும் — மென்மையான DC.
  • மென்மையாக்கல் (smoothing): வெளியீட்டுக்குச் சமாந்தரமாகப் பெருங்கொள்ளளவு கொள்கலன் (capacitor, எ.கா. 1000–2000 μF) இணைத்து அழுத்த ஏற்ற இறக்கத்தைக் குறைத்தல்.
டயோட்டை பாதுகாப்புக் கூறாகவும் பயன்படுத்தலாம் — மின்கல முனைகள் தலைகீழாக இணைந்தால் (reverse bias) மின்னோட்டம் பாயாது, கருவி சேதமடையாது.
LED & சூரியக் கலம் (solar cell)
  • ஒளி உமிழ் டயோட் (LED): GaAs போன்ற பொருளால் ஆன p–n சந்தி முன் சார்பாகும்போது சந்தியில் ஒளி உமிழும்; நீண்ட முனை = anode, வெட்டுள்ள பக்க முனை = cathode.
  • நிறத்துக்கேற்ப குறைந்த அழுத்தம் மாறும்: சிவப்பு 1.8 V, பச்சை 2.2 V, நீலம் 5 V (மின்னோட்டம் 10–20 mA).
  • மிகக் குறைந்த சக்தி நுகர்வு, ≈ 50,000 மணி நீண்ட ஆயுள் → வீடு/தெரு விளக்கு, TV திரை.
  • சூரியக் கலம் (solar cell): ஒளி படும் p–n சந்தி; சூரிய ஒளி படும்போது மின்னியக்கு விசை (voltage) தோன்றும் — பல கலங்கள் சேர்ந்தால் சூரியப் பலகை.
டிரான்சிஸ்டர் (transistor)
  • இரண்டு p–n சந்திகள் சேர்ந்த 3-முனைக் கூறு: npn அல்லது pnp.
  • மூன்று முனைகள்: உமிழி (Emitter, E) வாகிகளை வெளியிடும் · சேகரிப்பான் (Collector, C) வாகிகளை சேகரிக்கும் · அடி (Base, B) நடுவில், வாகிகளைக் கட்டுப்படுத்தும்.
  • சார்பு (biasing): E–B சந்தி முன் சார்பு; B–C சந்தி (அதிக அழுத்தத்தில்) பின் சார்பு. O/L இல் npn மட்டுமே — C(+), E(−).
  • அம்புத்தலை உமிழியில் — மின்னோட்டத் திசையைக் காட்டும்.
டிரான்சிஸ்டரின் பயன்கள்
  • மின்னோட்டப் பெருக்கி (current amplifier): சிறிய அடி மின்னோட்டம் (IB) → பெரிய சேகரிப்பான் மின்னோட்டம் (IC). உள்ளீட்டில் மின்னோட்டம் இல்லையேல் வெளியீட்டிலும் பாயாது.
  • சைகைப் பெருக்கி (signal amplifier): சிறிய ஒலி அதிர்வெண் சைகையைப் பெருக்கும் (கொள்கலன் வழியே AC சைகை மட்டும் base-க்கு).
  • மின்னணு சுவிட்ச் (switch): B–E அழுத்தம் < 0.7 V → திறந்த சுவிட்ச் (off); > 0.7 V (≈0.8 V) → மூடிய சுவிட்ச் (on, அதிகபட்ச IC).
LDR (ஒளிசார் மின்தடை) + டிரான்சிஸ்டர் → இருள் வரும்போது தானாக விளக்கேற்றும் சுவிட்ச் சுற்று. LDR: ஒளியில் தடை ≈1 Ω, இருளில் ≈100 kΩ.
முக்கிய சொற்கள் (Key Terms)
Semiconductor
அரைக்கடத்தி
Hole
குழி
Doping
கலத்தல் (டோப்பிங்)
p–n junction
p–n சந்தி
Diode
டயோட்
Forward bias
முன் சார்பு
Rectifier
திருத்தி
Transistor
டிரான்சிஸ்டர்
Amplifier
பெருக்கி
LED
ஒளி உமிழ் டயோட்
learn.gtdigital.tech/ol/science/ Goperamanan Thirusenthivel, MSc · GT Digital