ڈیفیوژن کیپیسٹنس کیا ہے؟

پھیلاؤ کی قدرت کا تعریف

پھیلاؤ کی قدرت پوزیٹو بائیسڈ ہونے پر پی-ان جنکشن کی ایک قسم کی دفرینشلل قدرت کا اثر ہوتا ہے۔ یہ سیمی کنڈکٹر ڈیوائسز مثلاً پی-ان جنکشن یا مو ایس ایف ایٹ میں مختلف قسم کے مواد کے پھیلاؤ کی پروسیس کی وجہ سے ہوتا ہے، یعنی ڈوپ شدہ علاقے میں موجود کچھ کیریئرز ناڈوپ شدہ علاقے میں پھیلتے ہیں تاکہ ایک فضا کا چارج ریجن بنائیں، اور آخر کار ایک قدرت کا اثر ظاہر ہوتا ہے۔

بنیادی مبدأ

جب پی-ان جنکشن کو آگے کی طرف بائیسڈ کیا جاتا ہے تو کیریئرز (الیکٹرانز اور ہول) اپنے-اپنے پی اور ان علاقوں سے ایک دوسرے کے علاقوں میں پھیلتے ہیں۔ پھیلاؤ کی پروسیس میں، پی علاقے میں غیر مساواتی جین (الیکٹرون) کی کچھ مقدار کا اکٹھا ہوتا ہے، ان علاقے میں غیر مساواتی جین (ہول) کی کچھ مقدار کا اکٹھا ہوتا ہے۔ ان اکٹھے ہونے والے غیر مساواتی کم اقلیت کے ذرات کی مقدار کے ذریعے کچھ چارج کا ذخیرہ ہوتا ہے، جیسے کیپیسٹر کی طرح، جس کی چارج کو ذخیرہ کرنے کی صلاحیت ہوتی ہے۔ پھیلاؤ کی قدرت کا حجم آگے کی طرف بائیس وولٹیج، درجہ حرارت اور سیمی کنڈکٹر مواد کی خصوصیات سے متعلق ہوتا ہے۔ جتنی بڑی آگے کی طرف بائیس وولٹیج ہوگی، پھیلاؤ کی قدرت بھی اتنی بڑی ہوگی۔

پھیلاؤ کی قدرت کا تشکیل

جب ایک ایسی وولٹیج کو سیمی کنڈکٹر جنکشن پر لگایا جاتا ہے تو کم اقلیت کی کثافت وولٹیج کے ساتھ بدل جاتی ہے۔ ان کم اقلیت کے ذرات سیمی کنڈکٹر میں غیر منظم طور پر حرکت کرتے ہیں اور سیمی کنڈکٹر جنکشن کے قریب اکٹھا ہوتے ہیں۔ یہ اکٹھا ہونا ایک قدرت کا اثر کے برابر ہوتا ہے، یعنی پھیلاؤ کی قدرت۔

پھیلاؤ کی قدرت کا اظہار عام طور پر لکھا جا سکتا ہے:

• CD پھیلاؤ کی قدرت ہے۔

• Qn کم اقلیت کا چارج ہے۔

• V لاگو وولٹیج ہے۔

ڈائود میں پھیلاؤ کی قدرت

ڈائودز میں، پھیلاؤ کی کیپیسٹر کیاب آگے کی طرف بائیسڈ حالت میں ظاہر ہوتی ہے۔ جب ڈائود کو آگے کی طرف بائیسڈ کیا جاتا ہے تو کم اقلیت کے ذرات (جیسے N-ٹائپ سیمی کنڈکٹروں میں ہول) پی-ریجن میں داخل ہوتے ہیں، جس کے نتیجے میں کم اقلیت کی کثافت میں تبدیلی آتی ہے۔ جین کی تبدیلی کی کثافت کا ایک قدرت کا اثر پیدا ہوتا ہے، یعنی پھیلاؤ کی قدرت۔

ترانسوستر میں پھیلاؤ کی قدرت

ترانسوستروں (جیسے BJT، MOSFETs، وغیرہ) میں، پھیلاؤ کی قدرت بیس اور ایمیٹر کے درمیان موجود ہوتی ہے۔ جب ترانسوستر کام کرتا ہے اعلی تعدد یا اعلی رفتار کی حالت میں، پھیلاؤ کی قدرت کا اثر زیادہ واضح ہوتا ہے، کیونکہ یہ ترانسوستر کے گین اور تعدد کے جواب کو متاثر کرتا ہے۔

پھیلاؤ کی قدرت کا اثر

سیمی کنڈکٹر ڈیوائسز میں پھیلاؤ کی قدرت کا اثر عموماً نیچے دیے گئے پہلوؤں میں ظاہر ہوتا ہے:

• اعلی تعدد کی کارکردگی: اعلی تعدد کی ایپلیکیشنز میں، پھیلاؤ کی کیپیسٹر ڈیوائس کی بینڈ وڈت کو محدود کرتی ہے اور اس کی اعلی تعدد کی کارکردگی پر اثر ڈالتی ہے۔

• سوئچنگ کی رفتار: سوئچنگ کی ایپلیکیشنز میں، پھیلاؤ کی قدرت سوئچنگ ڈیوائسز کی رفتار پر اثر ڈالتی ہے، سوئچنگ کی نقصان میں اضافہ کرتی ہے۔

• سائنل کی ڈسٹرسن: ایمپلیفائروں میں، پھیلاؤ کی کیپیسٹر ممکنہ طور پر اضافی فیز کی تاخیر کا باعث بنتی ہے، جس کے نتیجے میں سائنل کی ڈسٹرسن ہوتی ہے۔

حساب کتاب کا فارمولہ

پھیلاؤ کی قدرت کا حساب کتاب عام طور پر سیمی کنڈکٹر فزکس کے ماڈلز پر مبنی ہوتا ہے۔ ایک ڈائود کے لیے، پھیلاؤ کی قدرت کو تقریباً لکھا جا سکتا ہے:

• Q الیکٹرانک چارج ہے۔

• NA ڈوپنگ کی کثافت ہے۔

• μn الیکٹران کی موبیلٹی ہے۔

• ϵr نسبی ڈائی الیکٹرک کنستانٹ ہے۔

• ϵ0 خلا کا ڈائی الیکٹرک کنستانٹ ہے۔

• VT گرمائش کا وولٹیج ہے، n = kT/q، k بولتسمان کنستانٹ ہے، T مطلق درجہ حرارت ہے۔

• Vbi متعین کردہ پوٹنشل ہے۔

استعمال

• اعلی تعدد کے سرکٹ: ریڈیو فریکوئنسی (RF) اور مائیکروویو سرکٹس میں، پھیلاؤ کی قدرت کا اثر نظر انداز نہیں کیا جاسکتا۔

• اعلی رفتار کے ڈیجیٹل سرکٹ: اعلی رفتار کے ڈیجیٹل سرکٹ میں، پھیلاؤ کی قدرت سائنل کی اٹھنے اور گرنے کی رفتار پر اثر ڈالتی ہے۔

• پاور مینجمنٹ: پاور مینجمنٹ سرکٹ میں، پھیلاؤ کی قدرت سوئچنگ پاور سپلائی کی کارکردگی پر اثر ڈالتی ہے۔