ವಾಹಕ ಡೈಜ್ ಎನ್ನುವುದು ಏನು?

ಗัน ಡೈಯೋಡ್ ಎಂದರೇನು?

ಗัน ಡೈಯೋಡ್ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನ

ಗัน ಡೈಯೋಡ್ ಎಂಬುದು ಪ್ರತಿರೋಧಕ ಅಥವಾ ನೀರಂತರ ದ್ವಿಪಾದ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಉಪಕರಣವಾಗಿದೆ. ಇದರಲ್ಲಿ ಕೇವಲ n-ಟೈಪ್ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಪದಾರ್ಥವನ್ನೇ ಬಳಸಲಾಗಿದೆ. ಇದರಲ್ಲಿ p-n ಜಂಕ್ಷನ್ ಲಭ್ಯವಿಲ್ಲ. ಗಾಲಿಯಮ್ ಅರ್ಸೆನೈಡ್ (GaAs), ಇಂಡಿಯಮ್ ಫಾಸ್ಫೈಡ್ (InP), ಗಾಲಿಯಮ್ ನೈಟ್ರೈಡ್ (GaN), ಕೆಡಮಿಯಮ್ ಟೆಲೂರೈಡ್ (CdTe), ಕೆಡಮಿಯಮ್ ಸಲ್ಫೈಡ್ (CdS), ಇಂಡಿಯಮ್ ಅರ್ಸೆನೈಡ್ (InAs), ಇಂಡಿಯಮ್ ಏಂಟಿಮೋನೈಡ್ (InSb) ಮತ್ತು ಝಿಂಕ್ ಸೆಲೆನೈಡ್ (ZnSe) ಗಳಂತಹ ಪದಾರ್ಥಗಳನ್ನು ಗಣಿಸಿದಾಗ ಅವುಗಳ ಚಾಲನ ಬಾಂಡ್ ಯಲ್ಲಿ ಹಲವು ಮೊದಲಿಗೆ ಶೂನ್ಯ ಮತ್ತು ಹತ್ತಿರ ಬಂದ ಶಕ್ತಿ ತಳಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಪದಾರ್ಥಗಳನ್ನು ಗಣಿಸಿದಾಗ ಗಣ ಡೈಯೋಡ್ ಗಳನ್ನು ರಚಿಸಬಹುದು.

ಸಾಮಾನ್ಯ ನಿರ್ಮಾಣ ಪದ್ಧತಿಯಲ್ಲಿ ಒಂದು ಡಿಜೆನರೇಟ್ ನೈ ಸಬ್ಸ್ಟ್ರೇಟ್ ಮೇಲೆ ಎಪಿಟೈಕ್ ಸ್ತರವನ್ನು ಬೆಳೆಸಿ ಮೂರು n-ಟೈಪ್ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಸ್ತರಗಳನ್ನು ರಚಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರ 1a). ಇಲ್ಲಿನ ಅತ್ಯಂತ ಸ್ತರಗಳು ಮಧ್ಯ ಸಕ್ರಿಯ ಸ್ತರಕ್ಕೆ ಹೋಲಿಸಿದಾಗ ಹೆಚ್ಚು ಟೈಪ್ ಬಳಸಲಾಗಿರುತ್ತದೆ.

ದ್ವಿತೀಯವಾಗಿ ಗಣ ಡೈಯೋಡ್ ಗಳ ಎರಡೂ ಮೂಲೆಗಳಲ್ಲಿ ಧಾತು ಸಂಪರ್ಕಗಳನ್ನು ನೀಡಲಾಗುತ್ತದೆ ಅದರ ಮೂಲಕ ವಿಚಲನ ನೀಡುವ ಸುಲಭವಾಗುತ್ತದೆ. ಗಣ ಡೈಯೋಡ್ ಗಳ ಪರಿಪಥ ಚಿಹ್ನೆಯು ಚಿತ್ರ 1b ರಂತೆ ಇದ್ದು ತಾವು ಸಾಮಾನ್ಯ ಡೈಯೋಡ್ ಗಳ ವಿಂತೆ ಇದ್ದು p-n ಜಂಕ್ಷನ್ ಅಭಾವವನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ.

ಗಣ ಡೈಯೋಡ್ ಗೆ ಡಿಸಿ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ನೀಡಿದಾಗ ಅದರ ಸ್ತರಗಳ ಮೇಲೆ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರ ವಿಕಸಿಸುತ್ತದೆ, ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಮಧ್ಯ ಸಕ್ರಿಯ ಪ್ರದೇಶದಲ್ಲಿ. ಮೊದಲ ಹಂತದಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾಲನ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ ಕಾರಣ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಗಳು ವಾಲೆನ್ಸ್ ಬಾಂಡ್ ಯಿಂದ ಚಾಲನ ಬಾಂಡ್ ಯ ಕೆಳಗಿನ ತಳಕ್ಕೆ ಚಲಿಸುತ್ತವೆ.

ಆದರೆ ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಗರಿಷ್ಠ ಮೌಲ್ಯವನ್ನು (Vth) ಪ್ರಾಪ್ತವಾದ ನಂತರ ಗಣ ಡೈಯೋಡ್ ಗೆ ಮೂಲಕ ಚಾಲನ ಕುರುತು ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ ಈ ವಿಷಯವನ್ನು ಚಿತ್ರ 2 ಯ ಪಿಂಕ್ ಬಣ್ಣದ ಪ್ರದೇಶ 1 ಯಲ್ಲಿ ದರ್ಶಿಸಲಾಗಿದೆ. ಆದರೆ ಈ ಪ್ರದೇಶ 2 (ನೀಲ ಬಣ್ಣದ ಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ) ಯಲ್ಲಿ ಚಾಲನ ಕುರುತು ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ.

ಇದರ ಕಾರಣ ಹೆಚ್ಚಿನ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಗಳಲ್ಲಿ ಚಾಲನ ಬಾಂಡ್ ಯ ಕೆಳಗಿನ ತಳದಲ್ಲಿರುವ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಗಳು ಅದರ ಮೇಲಿನ ತಳಕ್ಕೆ ಚಲಿಸುತ್ತವೆ. ಇಲ್ಲಿ ಅವರ ಚಲನ ಕ್ಷಮತೆ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ ಕಾರಣ ಅವರ ಪ್ರಭಾವಿ ದ್ರವ್ಯ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಚಲನ ಕ್ಷಮತೆಯ ಕಡಿಮೆಯಾಗುವುದು ಚಾಲನ ಕುರುತನ್ನು ಕಡಿಮೆಯಾಗಿಸುತ್ತದೆ ಇದರ ಫಲಿತಾಂಶವಾಗಿ ಡೈಯೋಡ್ ಗೆ ಮೂಲಕ ಚಲಿಸುವ ಕರಂಟ್ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ.

ಅಲ್ಲದೆ ಡೈಯೋಡ್ ಗೆ V-I ಲಕ್ಷಣ ಗ್ರಾಫ್ ಯಲ್ಲಿ ನೆಗティブ ಪ್ರತಿರೋಧ ಪ್ರದೇಶವನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತದೆ, ಪೀಕ್ ಬಿಂದುವಿಂದ ವೇಲಿ ಬಿಂದುವಿಗೆ ವರೆಗೆ ವಿಸ್ತರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಈ ಪ್ರಭಾವವನ್ನು ಟ್ರಾನ್ಸ್ಫರ್ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಪ್ರಭಾವ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ, ಗಣ ಡೈಯೋಡ್ ಗಳನ್ನು ಟ್ರಾನ್ಸ್ಫರ್ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಉಪಕರಣ ಎಂದೂ ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಇಲ್ಲಿ ಟ್ರಾನ್ಸ್ಫರ್ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಪ್ರಭಾವವನ್ನು ಗಣ ಪ್ರಭಾವ ಎಂದೂ ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. 1963ರಲ್ಲಿ ಜಾನ್ ಬಟಿಸ್ಕಂಬ್ ಗಣ (J. B. ಗಣ) ನ ಕಂಡುಹಿಡಿದ ಪ್ರದರ್ಶನದ ಪ್ರಕಾರ ನೈ ಟೈಪ್ GaAs ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಚಿಪ್ ಗೆ ನಿರಂತರ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ನೀಡಿದಾಗ ಮೈಕ್ರೋವೇವ್ ಉತ್ಪಾದಿಸಬಹುದು. ಆದರೆ ಗಣ ಡೈಯೋಡ್ ಗಳನ್ನು ರಚಿಸಲು ಬಳಸುವ ಪದಾರ್ಥವು ಕೇವಲ n-ಟೈಪ್ ಆಗಿರಬೇಕು ಕಾರಣ ಟ್ರಾನ್ಸ್ಫರ್ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಪ್ರಭಾವವು ಕೇವಲ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಗಳಿಗೇ ಸರಿ ಆದೆ ಹೋಲ್ ಗಳಿಗೆ ಸರಿಯಾಗದೆ.

GaAs ಸುಳ್ಳ ಚಾಲಕ ಆದ್ದರಿಂದ ಗಣ ಡೈಯೋಡ್ ಗಳು ಹೆಚ್ಚು ಉಷ್ಣತೆಯನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಉಷ್ಣತೆ ನೀರಂತರಕ್ಕೆ ಅಗತ್ಯವಿದೆ. ಮೈಕ್ರೋವೇವ್ ಆವೃತ್ತಿಗಳಲ್ಲಿ ಕರಂಟ್ ಪಲ್ಸ್ ಸಕ್ರಿಯ ಪ್ರದೇಶದ ಮೇಲೆ ಚಲಿಸುತ್ತದೆ, ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ನಲ್ಲಿ ಆರಂಭವಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಪಲ್ಸ್ ಚಲನ ಪೋಟೆನ್ಶಿಯಲ್ ಗ್ರೇಡಿಯಂಟ್ ನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ, ಹೆಚ್ಚು ಪಲ್ಸ್ ಸ್ವಂತ ಉತ್ಪಾದನೆಯನ್ನು ನಿರೋಧಿಸುತ್ತದೆ.

ನೆಕ್ಕಿನ ಪಲ್ಸ್ ಸಕ್ರಿಯ ಪ್ರದೇಶದ ಅಂತಿಮ ಭಾಗವನ್ನು ಸಿಗಿದಾಗ ಮಾತ್ರ ಹೊಸ ಕರಂಟ್ ಪಲ್ಸ್ ಉತ್ಪಾದನೆ ಸಾಧ್ಯವಾಗುತ್ತದೆ, ಪೋಟೆನ್ಶಿಯಲ್ ಗ್ರೇಡಿಯಂಟ್ ಮತ್ತೆ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಕರಂಟ್ ಪಲ್ಸ್ ಸಕ್ರಿಯ ಪ್ರದೇಶದ ಮೇಲೆ ಚಲಿಸುವ ಸಮಯವು ಪಲ್ಸ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯ ಹರನ್ನು ಮತ್ತು ಗಣ ಡೈಯೋಡ್ ಗಳ ಪ್ರಚಲನ ಆವೃತ್ತಿಯನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸುತ್ತದೆ. ಆವೃತ್ತಿಯನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸಲು ಮಧ್ಯ ಸಕ್ರಿಯ ಪ್ರದೇಶದ ಮೊದಲಿಗಿನ ಮೌಲ್ಯವನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸಬೇಕು.

ಅಲ್ಲದೆ ಗಣ ಡೈಯೋಡ್ ಗಳು ನೆಗಟಿವ ಪ್ರತಿರೋಧ ಪ್ರದರ್ಶಿಸುವ ಗುಣಕ್ಕೆ ಕಾರಣ ಅವು ವಿದ್ಯುತ್ ವಿಸ್ತರಕ ಮತ್ತು ವಿಬ್ರೇಟರ್ ಎಂದು ಎರಡೂ ಪ್ರಕಾರಗಳಲ್ಲಿ ಪ್ರಯೋಗವಾಗುತ್ತವೆ. ಈ ವಿಬ್ರೇಟರ್ ಗಳನ್ನು ಗಣ ಡೈಯೋಡ್ ವಿಬ್ರೇಟರ್ ಅಥವಾ ಗಣ ಓಸ್ಸಿಲೇಟರ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಗಣ ಡೈಯೋಡ್ ಗಳ ಪ್ರಯೋಜನಗಳು

• ಮೈಕ್ರೋವೇವ್ ಆವೃತ್ತಿಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಇಲ್ಲಿ ಕ್ಲಿಸ್ಟ್ರಾನ್ ಟ್ಯೂಬ್ ಗಳಿಗಿಂತ ಸುಳ್ಳ ಆಯೋಜನೆಗಳನ್ನು ನೀಡುತ್ತವೆ.

• ಅವು ಚಿಕ್ಕ ಆಕಾರದಲ್ಲಿ ಇರುತ್ತವೆ.

• ಅವು ಹೆಚ್ಚು ಬೆಂದ ಆವೃತ್ತಿ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ.

ಗಣ ಡೈಯೋಡ್ ಗಳ ದೋಷಗಳು

• ಅವು ಹೆಚ್ಚಿನ ಟರ್ನ್-ಓನ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅಗತ್ಯವಿದೆ.

• 10 GHz ಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಆವೃತ್ತಿಗಳಲ್ಲಿ ಅವು ಕಡಿಮೆ ಹರಿವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ.

• ಅವು ಉಷ್ಣತೆ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ.

ಪ್ರಯೋಗಗಳು

• ಮೈಕ್ರೋವೇವ್ ಆವೃತ್ತಿಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ವಿದ್ಯುತ್ ವಿಬ್ರೇಟರ್ ಗಳಲ್ಲಿ.

• ಪಾರಮೆಟ್ರಿಕ ವಿಸ್ತರಕಗಳಲ್ಲಿ ಪಂಪ ಸೋರ್ಸ್ ಗಳಾಗಿ.

• ಪೋಲೀಸ್ ರೇಡಾರ್ ಗಳಲ್ಲಿ.

• ದ್ವಾರ ವಿದೂರೀಕರಣ ಪದ್ಧತಿಗಳಲ್ಲಿ, ಅನುಮತಿ ಇಲ್ಲದ ಪ್ರವೇಶ ಶೋಧಕ ಪದ್ಧತಿಗಳಲ್ಲಿ, ಪ್ರಜಾ ಸುರಕ್ಷಾ ಪದ್ಧತಿಗಳಲ್ಲಿ, ಇತ್ಯಾದಿ.

• ಸ್ವಚಾಲಿತ ದ್ವಾರ ವಿದೂರೀಕರಣ, ಟ್ರಾಫಿಕ್ ಸಿಗ್ನಲ್ ನಿಯಂತ್ರಕ ಇತ್ಯಾದಿಗಳಲ್ಲಿ ಮೈಕ್ರೋವೇವ್ ಆವೃತ್ತಿಗಳ ಸೋರ್ಸ್ ಗಳಾಗಿ.

• ಮೈಕ್ರೋವೇವ್ ರಿಸಿವರ್ ಪರಿಪಥಗಳಲ್ಲಿ.