N வகை அரைத் தடிகள என்பது என்ன?

நடுவண்டி வகை அரைதடியானது என்ன?

நடுவண்டி வகை அரைதடியானது என்பதன் வரையறை

நடுவண்டி வகை அரைதடி என்பது ஐந்து மதிப்பு கொண்ட சேர்மம்களால் உருவாக்கப்பட்ட ஒரு வகையான அரைதடியாகும். இது தனியாக விசையான எலக்ட்ரான்களைச் சேர்த்து அதன் மின்செழிப்பை உயர்த்துகிறது.

நடுவண்டி வகை அரைதடியானது என்பதை புரிந்து கொள்வதற்கு முன், அடிப்படை அணு அறிவியலை முன்னும் கவனிக்க வேண்டும். அணுக்கள் தங்கள் வெளியே உள்ள இயற்கை வளையத்தில் எட்டு எலக்ட்ரான்கள் இருக்க விரும்புகின்றன. இவற்றை வெளியே உள்ள இயற்கை வளைய எலக்ட்ரான்கள் என்பர். அனைத்து அணுக்களும் இதனை அடையாளாக வேண்டும், ஆனால் அவை அனைவரும் இந்த நிலையான அமைப்பை அடைய முயற்சிக்கின்றன.

ஒரு அணுவின் வெளியே உள்ள இயற்கை வளையத்தில் உள்ள எலக்ட்ரான்கள் வெளியே உள்ள இயற்கை வளைய எலக்ட்ரான்கள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன. ஒரு அணுவின் வெளியே உள்ள இயற்கை வளையத்தில் எட்டு எலக்ட்ரான்கள் இல்லை என்றால், அவ்வளவு வெறுமைகள் அணுவின் வெளியே உள்ள இயற்கை வளையத்தில் உள்ள எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கையின் குறைவாக இருக்கும். இவ்வெறுமைகள் எலக்ட்ரான்களை ஏற்று அணுவின் வெளியே உள்ள இயற்கை வளையத்தில் எட்டு எலக்ட்ரான்கள் இருக்குமாறு உள்ளன.

பொதுவாக பயன்படுத்தப்படும் அரைதடிகள் சிலிக்கான் மற்றும் ஜெர்மானியம் ஆகும். சிலிக்கானில் 14 எலக்ட்ரான்கள் 2, 8, 4 என வரிசைப்படுத்தப்பட்டுள்ளன, ஜெர்மானியம் 32 எலக்ட்ரான்கள் 2, 8, 18, 4 என வரிசைப்படுத்தப்பட்டுள்ளன. இரு அரைதடிகளும் தங்களின் வெளியே உள்ள இயற்கை வளையத்தில் நான்கு எலக்ட்ரான்கள் உள்ளன, இதனால் நான்கு எலக்ட்ரான்களுக்கு வெறுமை உள்ளது.

சிலிக்கான் அல்லது ஜெர்மானியம் உள்ள நான்கு வெளியே உள்ள இயற்கை வளைய எலக்ட்ரான்களில் ஒவ்வொன்றும் அணுக்களுக்கு இடையே கோவலெண்ட் உறவு உருவாக்குகிறது, இதனால் வெறுமைகள் நிரப்பப்படுகின்றன. இதில், அரைதடியின் அணுக்களின் அனைத்து வெளியே உள்ள இயற்கை வளைய எலக்ட்ரான்களும் கோவலெண்ட் உறவுகளில் பங்கேற்கின்றன, எனவே அணுக்களில் தனியாக விசையான எலக்ட்ரான்கள் இருக்காது.

ஆனால் இது உண்மையான நிலை இல்லை. முழுமையான 0o கெல்வின் வெப்பநிலையில் அணுக்களில் தனியாக விசையான எலக்ட்ரான்கள் இருக்காது, ஆனால் முழுமையான 0o கெல்வின் வெப்பநிலையிலிருந்து வெப்பநிலையில் உயர்த்தப்பட்டால், வெளியே உள்ள இயற்கை வளைய எலக்ட்ரான்கள் வெப்ப உத்தரவினால் கோவலெண்ட் உறவுகளிலிருந்து வெளியே வந்து பல தனியாக விசையான எலக்ட்ரான்களை உருவாக்குகின்றன. இந்த தனியாக விசையான எலக்ட்ரான்கள் அரைதடியின் மூலம் மின்செழிப்பை உயர்த்துகின்றன.

அரைதடியின் மின்செழிப்பை முழுமையான 0o கெல்வின் வெப்பநிலையிலிருந்து உயர்த்துவதற்கு ஒரு முறை உள்ளது. இது தோப்பிங் என்று அழைக்கப்படுகிறது. இந்த முறையில் தோல்வற்ற அல்லது உள்ளே உள்ள அரைதடியில் ஐந்து மதிப்பு கொண்ட சேர்மம்கள் போன்ற அண்டிமோனி, அர்செனிக் மற்றும் பாஸ்பரஸ் சேர்க்கப்படுகின்றன. இந்த சேர்மம்கள் அணுக்கள் அரைதடியின் அணுக்களின் இடத்தை நிரப்புகின்றன. சேர்மம் அணுக்களின் வெளியே உள்ள இயற்கை வளையத்தில் ஐந்து எலக்ட்ரான்கள் உள்ளன, இவற்றில் நான்கு எலக்ட்ரான்கள் நான்கு அணுக்களுடன் கோவலெண்ட் உறவு உருவாக்குகின்றன.

சேர்மம் அணுவின் ஒரு வெளியே உள்ள இயற்கை வளைய எலக்ட்ரான் கோவலெண்ட் உறவில் பங்கேற்காது, அது அணுவின் கீழ் விசையாக உள்ளது. வெப்பநிலையில், இந்த விசையாக உள்ள ஐந்தாவது வெளியே உள்ள இயற்கை வளைய எலக்ட்ரான்கள் வெப்ப உத்தரவினால் தனியாக விசையாக வெளியே வருகின்றன.

இந்த செயல்பாட்டினால், பெரிய எண்ணிக்கையில் தனியாக விசையான எலக்ட்ரான்கள் இருக்கும், ஆனால் வெப்பநிலையில் கோவலெண்ட் உறவுகள் வெடிக்கின்றன. தனியாக விசையான எலக்ட்ரான்கள், அரைதடியில் கோவலெண்ட் உறவுகளின் வெடிப்பால் உருவாகிய தனியாக விசையான எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் சேர்மம் அணுக்களுடன் கோவலெண்ட் உறவுகளின் வெடிப்பால் உருவாகிய தனியாக விசையான எலக்ட்ரான்கள் அணுக்களில் தனியாக விசையான எலக்ட்ரான்களின் மொத்த எண்ணிக்கையை உருவாக்குகின்றன.

எல்லா தனியாக விசையான எலக்ட்ரான்களும் உருவாகும்போது, கோவலெண்ட் உறவுகளில் வெறுமைகள் உருவாகின்றன. இவற்றை வெளியே உள்ள இயற்கை வளைய எலக்ட்ரான்களின் வெறுமைகள் என்பர். இவற்றில் ஒவ்வொன்றும் ஒரு எலக்ட்ரான்களின் வெறுமையாக உள்ளது, அது நேர்மறையான எலக்ட்ரான்களின் சமமான எண்ணிக்கையில் உள்ளது. இங்கு எலக்ட்ரான்கள் முக்கிய மின்தொடர்பு திரவிகளாகும். நடுவண்டி வகை அரைதடியில் தனியாக விசையான எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் வெளியே உள்ள இயற்கை வளைய எலக்ட்ரான்களின் வெறுமைகள் இருக்கும்.

ஆனால் வெளியே உள்ள இயற்கை வளைய எலக்ட்ரான்களின் வெறுமைகளின் எண்ணிக்கை எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கையை விட குறைவாக இருக்கும். இதன் காரணம், வெளியே உள்ள இயற்கை வளைய எலக்ட்ரான்களின் வெறுமைகள் அரைதடியின் கோவலெண்ட் உறவுகளின் வெடிப்பால் மட்டுமே உருவாகின்றன, ஆனால் தனியாக விசையான எலக்ட்ரான்கள் சேர்மம் அணுக்களின் விசையாக உள்ள ஐந்தாவது வெளியே உள்ள இயற்கை வளைய எலக்ட்ரான்களின் விசையாலும் கோவலெண்ட் உறவுகளின் வெடிப்பாலும் உருவாகின்றன.

எனவே, நடுவண்டி வகை அரைதடியில் தனியாக விசையான எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை வெளியே உள்ள இயற்கை வளைய எலக்ட்ரான்களின் வெறுமைகளின் எண்ணிக்கையை விட அதிகமாக இருக்கும். இதனால் தனியாக விசையான எலக்ட்ரான்கள் முக்கிய திரவிகளாகவும், வெளியே உள்ள இயற்கை வளைய எலக்ட்ரான்களின் வெறுமைகள் குறைவான திரவிகளாகவும் அழைக்கப்படுகின்றன. எதிர்மறையான எலக்ட்ரான்கள் முக்கிய மின்தொடர்பு திரவிகளாக உள்ளதால், இது எதிர்மறை வகை அல்லது நடுவண்டி வகை அரைதடி என அழைக்கப்படுகின்றன. அணுக்களில் பல தனியாக விசையான எலக்ட்ரான்கள் இருந்தாலும், அணுக்களில் மொத்த போசிடிவ் மற்றும் எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை சமமாக இருக்கும், எனவே இது மின்தூக்கமாக இருக்கும்.