සන්නායක හා අර්ධසන්නායක - Conductors and Semiconductors Part 1

කොහොමද යාළුවනේ!

 කලින් ලිපියෙන් මම කතා කලේ විද්යුත් ආරෝපණ හා විද්යුත් ආරෝපණ ගලායාම පිළිබදව විස්තරයක්නේ.ඒක බැලුවෙ නැත්නම් මෙතනින් ගිහින් බලන්නකෝ. හරි එහෙනම් අද මම කථාකරන්න යන්නේ, විද්යුත් ආරෝපණ ගලායාමට ඉවහල් වන 'සන්නායක' ගැනත්, විද්යුත් ආරෝපණ ගලායාම සිදුනොවන 'පරිවාරක' ගැනත් හා මේ වර්ග දෙකෙහි අතරමැදි ලක්ෂණ පෙන්වන 'අර්ධසන්නායක' යන තුන් වර්ගයන් පිළිබදවයි. මුලින්ම අපි සන්නායක ගැන දැනගනිමු.

සන්නායන (Conductor)

සන්නායක කියන්නෙ මීට කලින් සතියේ අපි කතා කල 'විද්යුත් ආරෝපන' වලට ගමන් කල හැකි පරිදි නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝණ අඩංගුව ඇති දේවල් වලටයි. මේවා තුලින් විදුලිය ගමන් කරන නිසා මේවා 'සන්නායක' ලෙස හදුන්වනු ලබනවා. මේවාට උදාහරණ ලෙස ආවර්තිතා වගුවේ ඇති යකඩ,තඹ වැනි සියලුම ලෝහ මූලද්‍රවයයන් දක්වන්න පුළුවන්.

සන්නායක තුලින් විදුලිය ගමන් කරන අයුරු

ලෝහ මූලද්‍රව්ය තුල සුවිශේෂි ලක්ෂණයක් තිබෙනවා. එනම් ලෝහ පරමාණුවල බාහිරතම ශක්ති මට්ටමේ ඇති ඉලෙක්ට්‍රෝණ නිදහස්ව චලනය විය හැකි පරිදි සකස් වී තිබීමයි.

මේ ආකාරයට නිදහස්ව තියෙන ඉලෙක්ට්‍රෝන අපි 'මුක්ත ඉලෙක්ට්‍රෝන' නැතිනම් 'නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝන' යන නම් වලින් හඳුන්වනු ලබනවා. මේ ආකාරයට ලෝහ මූලද්‍රව්ය තුල මුක්ත ඉලෙක්ට්‍රෝන විශාල සංඛයාවක් පවතිනවා, එනිසා ලෝහ තුලින් විදුලිය ගලායාමට පහසුවෙනවා.

(සන්නායකයක් තුලින් විදුලිය ගමන් කරන අයුරු)

අපි ඉහත රූපයේ ආකරයට බැටරියක් මගින් විද්යුත් ආරෝපණ සහිත විදුලිය සන්නායකයක් මතට ලබාදුන් විට, සන්නායකයේඇති මුක්ත ඉලෙක්ට්‍රෝන බැටරියේ (+)ධන අග්‍රය වෙතට ආකර්ෂණයවී ගමන් කිරීමට පටන් ගනී, එවිට සන්නායකය තුල ඉලෙක්ට්‍රෝන හිඟයක් ඇති වෙනවා. මෙනිසා බැටරියේ (-)ඍණ අග්‍රයේ ඇති ඉලෙක්ට්‍රෝන සන්නායකය මතට ලබාදෙමින්, සන්නායකයේ ඇති ඉලෙක්ට්‍රෝන අඩුව පුරවනවා. ඉන්පසු නැවත ඒවාද බැටරියේ (+) අග්‍රය වෙතට ගමන් කරනවා. මේ ආකාරයට අඛණ්ඩව බැටරියේ (-) අග්‍රය තුලින් ඉලෙක්ට්‍රෝන ලබාදීම නිසා අඛණ්ඩව විදුලිය ගලායාමක් සන්නායකය තුල සිදුවෙනවා.

ඉතින් මේ සන්නායක වලට නිදසුන් ලෙස තඹ, ඇලුමිනියම්, යකඩ ආදි ලෝහ වර්ග දක්වන්න පුලුවන්. එවගේම රන්, රිදී යන ලෝහ තුලින් අනෙක් ලෝහ වලට වඩා හොදින් විදුලිය සන්නයනය වීමද සිදුවෙනවා.(නමුත් මේවායේ ඇති අධික මිල නිසා මෙම වටිනා ලෝහ විදුලිය සන්නයනය කිරීමට බහුලව යොදා නොගනි.) 

පරිවාරක (Insulator)

'පරිවාරක' කියලා කියන්නේ නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝන නොමැති දේවල් වලටයි. මේවා වල නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝන ඇති නොවන පරිදි ඉලෙක්ට්‍රෝන තදින් එකිනෙකට බැදී පවතින නිසා, මෙවැනි පරිවාරක තුලින් විදුලිය ගමන් කිරීමක් සිදුනොවේ.

මෙවැනි පරිවාරක සදහා නිදසුන් ලෙස රබර්, ප්ලාස්ටික්, පොලිතීන්, හා අලෝහ මූලද්‍රව්යයන් දක්වන්න පුලුවන්.

අර්ධසන්නායක (Semiconductor)

'අර්ධසන්නායක' කියන්නේ සන්නායක වලටත් පරිවාරක වලටත් අතරමැදි ලක්ෂණ පෙන්වන දෙයක්.සාමාන්ය පරිසර උෂ්ණත්වයේදී මේවා තුල නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝන පවතින්නේ ඉතාමත් සුලු ප්‍රමාණයක් පමනයි. එනිසා මේවා තුලින් විදුලිය ගමන් කිරීමක් සිදුනොවන තරම්. ඒ හින්දා මේවා බොහෝ දුරට පරිවාරකවල තියෙන ලක්ෂණ තමා පෙන්නුම් කරන්නේ.

අර්ධසන්නායක මූලද්‍රව්ය හා සංයෝග වර්ග

අර්ධසන්නායක වලට උදාහරණ විදියට ප්‍රධාන වශයෙන්

1. සිලිකන්(Si)
2. ජර්මේනියම්(Ge)

යන ලෝහාලෝහ මූලද්‍රව්ය දෙක දක්වන්න පුලුවන්, මොකද ඉලෙක්ට්‍රෝනික උපාංග සෑදීමට බහුලව යොදාගනු ලබන මූලද්‍රව්ය දෙවර්ගය මේවා වන නිසාය. මීට අමතරව ලෙඩ් සල්ෆයිඩ්, ගැලියම් ෆොස්පයිඩ්, හා ඉන්ඩියම් ෆොස්පයිඩ් වැනි සංයෝගද අර්ධසන්නායක සදහා නිදසුන් ලෙස දක්වන්න පුලුවන්.

අර්ධසන්නායක මූලද්‍රව්යයන්හි සැකැස්ම

ඉහතින් දැක්වෙන්නේ සිලිකන් හා ජර්මේනියම් යන මූලද්‍රව්යවල පරමාණුකව ව්යුහය වේ. ඔබට එහි  දැක්ගන්න පුලුවන් ඒවායේ අවසාන ශක්ති මට්ටම තුල පවතින්නේ ඉලෙක්ට්‍රෝන 4ක් බැගින් බව, දැන් මේ මූලද්‍රව්ය දෙකෙන් මම සිලිකන් පරමාණුව උදාහරණයට ගෙන අර්ධසන්නායක වල පරමාණුක සැකැස්ම පිලිබදව ඔබට ගෙනහැර දක්වන්නම්.

මෙම සිලිකන් පරමාණුවේ පලමු හා අවසාන ශක්ති මට්ටම හැරුනු විට්, අනෙක් ශක්ති මට්ටම තුල ඉලෙක්ට්‍රෝන 8ක් ඇති අයුරු ඔබට දක්නට ලැබේවි.(පලමු ශක්ති මට්ටම් තුල තිබිය හැක්කේ ඉලෙක්ට්‍රෝන 2ක් පමනක් වන නිසා, පලමු ශක්ති මට්ටම් සම්පූර්ණ වී ඇති බවට සලකනු ලැබේ.) එනිසා අවසාන ශක්ති මට්ටමද උත්සහ කරන්නේ අනෙක් ශක්ති මට්ටම් මෙන් ඉලෙක්ට්‍රෝන 8ක් තබාගැනීමටයි. එනිසා මෙම සිලිකන් පරමාණුව, තවත් සිලිකන් පරමාණු 4ක් සමඟ සංයෝජනය වී, එම පරමාණුවලින්ද ඉලෙක්ට්‍රෝනය බැගින් ගෙන ඒවා එකිනෙකා අතර යුගල් වශයෙන් හවුලේ තබාගෙන අවසාන ශක්ති මට්ටම තුල ඉලෙක්ට්‍රෝන 8ක් සම්පූර්ණ කරගනි.(එසේ සිදුවන්නේ පරමාණූ සෑමවිටම තම ශක්ති මට්ටම් සම්පූර්ණ කිරීමට උත්සහ කරන නිසාය.)
පහතින් දැක්වෙන්නේ ඉහතදි දැක්වු ආකාරයට සිලිකන් පරමාණු 5ක් එකිනෙකට සංයෝජනය වී සෑදුනු සිලිකන් 'පරමාණූ දැලිසකි'.

මේ විදියට පරමාණු එකිනෙකට සංයෝජනය වු ආකාරය දෘශ්ය රූපයකින් පෙන්වීම අපි 'පරමාණු දැලිස' ලෙස හදුන්වනු ලබනවා.

නිසඟ අර්ධසන්නායක හා එහි සැකැස්ම

'නිසඟ අර්ධසන්නායක' කියන්නේඅපද්‍රව්ය මිශ්‍ර වීමකින් තොරව ඇති සංශුද්ධ සිලිකන් හා ජර්මේනියම් වැනි මූලද්‍රව්ය වලටයි. ඒත් මේ ලෝකේ සංශුද්ධ දේවල් අපට කෙලින්ම හොයගන්න නෑනේ. මොකද ඒවා පවතින්නේ විවිධ දේවල් සමග මිශ්‍ර වෙලානේ, නමුත් මම මේ කතා කරන්නේ වෙනත් දේවල් සමග මිශ්‍ර නොවු සංශුද්ධ අර්ධසන්නායක පිලිබදවයි. පහතින් දැක්වෙන්නේ එවැනි වෙනත් පරමාණු අඩංගු නොවු සංශුද්ධ සිලිකන් දැලිසක රූපයකි.

මෙම දැලිසෙහි  තිබෙන සෑම ඉලෙක්ට්‍රෝනයක්ම අසල තිබෙන අනෙක් පරමාණුවේ ඉලෙක්ට්‍රෝනයන් සමග සංයෝජනය වී, යුගල් ආකාරයට පවති. ඉතින් මේ ඉලෙක්ට්‍රෝන සියල්ලම එකිනෙකට සම්බන්ධ වී තිබෙන්නේ නිශ්චිත රටාවකට බව ඔබට පෙනි යන්න ඇති. එනිසා මෙම රටාව තුල  ඉලෙක්ට්‍රෝන නොමැති හිඩසක් හෝ නිදහස්ව පවතින මුක්ත ඉලෙක්ට්‍රෝනයක් හෝ දක්නට නොලැබේ, එනිසා මේ තුලින් විදුලිය ගලායාමක් සිදු නොවේ. මොකද විදුලිය ගමන් කරන්නේ නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝන ඇතිනම් පමනයි, නමුත් මේ ඉලෙක්ට්‍රෝන පැතිරී තිබෙන රටාව වෙනස් කිරීම තුලින් මේ හරහා විදුලිය සන්නයනය කල හැක. 

ඒත් දැන් මම ඒක කියන්නේ නෑ, මම ඒක ඊලග ලිපියෙන් කියන්නම්

සන්නායක හා අර්ධසන්නායක(2කොටස)

සන්නායක හා අර්ධසන්නායක(3කොටස)

හරි එහෙනම් අද පාඩම අවසන් කරන්නයි යන්නේ. අද මම කතා කලේ,

1. සන්නායක
2. පරිවාරක
3. අර්ධසන්නායක
4. නිසඟ අර්ධසන්නායක

යන කරුනු පිලිබදවයි, 

🔰 කතෘ අයිතිය : Electronic පන්තිය

තවත් ඔබට වැදගත් ලිපියකින් නැවත හමුවෙමු.

එතෙක් ඔබට සුභ දවසක්..!

Electronic ලෝකයේ🌏 දැනුම බෙදාගන්න එන්න අපත් සමග එකතුවෙන්න.!!❤

මෙම ලිපිය පිළිබඳව ඔබේ අදහස්, යෝජනා චෝදනා, සහ අඩුපාඩු comment හරහා යොමු කරන්න අමතක කරන්න එපා.