சூரிய கலன் அல்லது ஒளிபொறி கலனின் வேலை தோற்றம்

ஒளியின் ஆற்றலை மின்சாரத்துக்கு மாற்றுவது என்பது ஒளியியல் விளைவு என்ற ஒரு சூழ்நிலையின் அடிப்படையில் அமைந்தது. ஒளி உத்தரவின் சில போடங்கள் ஒளியியல் கொள்கலையில் ஆண்டப்படும்போது, இந்த போடங்களில் சில கொள்கலை உருவத்தில் விரிவாக்கப்படும் கிட்டத்தட்ட அளவு சுதந்திர எலக்ட்ரான்கள் உருவாக்கப்படுகின்றன. இது ஒளியியல் விளைவின் மூலம் மின்சாரத்தை உருவாக்குவதற்கான அடிப்படைக் காரணமாகும். ஒளியியல் செல் என்பது இந்த ஒளியியல் விளைவை பயன்படுத்தி ஒளியின் ஆற்றலை மின்சாரத்தாக மாற்றும் அடிப்படை அலகு ஆகும். சிலிக்கான் என்பது ஒளியியல் செல்களை உருவாக்க பெருமளவில் பயன்படுத்தப்படும் ஒரு கொள்கலை உருவமாகும். சிலிக்கான் அணுவில் நான்கு மதிப்பு எலக்ட்ரான்கள் உள்ளன. ஒரு திண்ம கொள்கலையில், ஒவ்வொரு சிலிக்கான் அணும் தனது நான்கு மதிப்பு எலக்ட்ரான்களையும் அணுகும் மற்றொரு சிலிக்கான் அணுவுடன் பகிர்ந்து கொள்கலை உறவுகளை உருவாக்குகின்றன. இதனால், சிலிக்கான் கொள்கலை நான்கு முக்கோண அமைப்பை பெறுகின்றது. ஒளி உத்தரம் ஏதோ ஒரு பொருளில் மோதிய போது, ஒளியின் சில பகுதி பிரதிபலிக்கப்படுகின்றது, சில பகுதி பொருள் வழியாக போகும், மற்றும் மீதி பகுதி பொருளால் ஆண்டப்படுகின்றது.

ஒளி சிலிக்கான் கொள்கலையில் மோதிய போது அதே விஷயம் நிகழும். விசை உள்ள ஒளியின் தீவிரத்தின் அளவு போதுமான அளவு என்றால், கொள்கலை அதிக அளவில் போடங்களை ஆண்டும், இந்த போடங்கள் கொள்கலை உறவுகளில் சில எலக்ட்ரான்களை உத்விக்கும். இந்த உத்விக்கப்பட்ட எலக்ட்ரான்கள் மதிப்பு பட்டினிலிருந்து நடத்தவிய பட்டினில் போகும். இந்த எலக்ட்ரான்கள் மதிப்பு பட்டியிலிருந்து விலகி நடத்தவிய பட்டியில் போகும்போது, அவர்கள் கொள்கலை உறவுகளில் ஒரு வெற்றிடத்தை விட்டுச்செல்லும். இந்த வெற்றிடங்கள் சுதந்திர எலக்ட்ரான்கள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன. இந்த சுதந்திர எலக்ட்ரான்களும் வெற்றிடங்களும் ஒளியியல் செல் இல் மின்சாரத்தை உருவாக்குவதில் முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றன. இந்த எலக்ட்ரான்களும் வெற்றிடங்களும் முறையே ஒளியினால் உருவாக்கப்பட்ட எலக்ட்ரான்களும் வெற்றிடங்களும் என்று அழைக்கப்படுகின்றன. இந்த ஒளியினால் உருவாக்கப்பட்ட எலக்ட்ரான்களும் வெற்றிடங்களும் சிலிக்கான் கொள்கலையில் அல்லது மின்சாரத்தை உருவாக்குவதற்கு ஒரு கூடுதல் தொழில்நுட்பம் தேவைப்படுகின்றது.

சிலிக்கானுக்கு பெண்டவைலென்ட் போல்டான்டு என்பது போதுமான அளவில் போஸ்பரஸ் சேர்க்கப்படும்போது, போஸ்பரஸ் அணுவின் நான்கு மதிப்பு எலக்ட்ரான்கள் கொள்கலை உறவுகளில் நான்கு அணுக்களுடன் பகிர்ந்து கொள்கலை உறவுகளை உருவாக்குகின்றன, ஐந்தாவது மதிப்பு எலக்ட்ரான் கொள்கலை உறவை உருவாக்க வாய்ப்பில்லை.

இந்த ஐந்தாவது எலக்ட்ரான் தனது தாய் அணுவுடன் இருந்து விலகி இருக்கிறது. இருந்தாலும் அறை வெப்பத்தில், கொள்கலையில் உள்ள வெப்ப ஆற்றல் இந்த விலகிய ஐந்தாவது எலக்ட்ரான்களை தனது தாய் போஸ்பரஸ் அணுவிலிருந்து விலக வேண்டும். இந்த ஐந்தாவது எலக்ட்ரான் தனது தாய் போஸ்பரஸ் அணுவிலிருந்து விலகும்போது, போஸ்பரஸ் அணு நிலையான மின்னல் அணுவாக மாறும். இந்த விலகிய எலக்ட்ரான் சுதந்திரமாக இருந்தாலும், அது கொள்கலையில் ஒரு வெற்றிடத்தை மீட்டுவதற்கு வாய்ப்பில்லை. இந்த சுதந்திர எலக்ட்ரான்கள் பெண்டவைலென்ட் போல்டான்டு சேர்க்கப்பட்ட கொள்கலையில் மின்சாரத்தை நடத்த எப்போதும் தயாராக இருக்கின்றன. சுதந்திர எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை பெரியதாக இருந்தாலும், அந்த பொருள் மின்னலாக சமனமாக இருக்கும், ஏனெனில் நிலையான போஸ்பரஸ் அணுகளின் எண்ணிக்கை சுதந்திர எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கைக்கு சமமாக இருக்கும். கொள்கலையில் போல்டான்டுகளை சேர்க்கும் செயல் டோபிங் என்று அழைக்கப்படுகின்றது, மற்றும் சேர்க்கப்பட்ட போல்டான்டுகள் டோபன்ட்ஸ் என்று அழைக்கப்படுகின்றன. பெண்டவைலென்ட் டோபன்ட்ஸ் தாத்தாக கொள்கலை கொள்கலைகளில் தனது ஐந்தாவது சுதந்திர எலக்ட்ரான்களை நடத்துவதால் டோனர்கள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன. டோனர் போல்டான்டுகளால் தோற்ற கொள்கலைகள் n-வகை அல்லது எதிர் வகை கொள்கலைகள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன, ஏனெனில் அவற்றில் பல சுதந்திர எலக்ட்ரான்கள் இருக்கும், இவை இயல்பாக எதிர் மின்னலாக இருக்கின்றன.

பெண்டவைலென்ட் போஸ்பரஸ் அணுகளின் போதும், டிரைவைலென்ட் போல்டான்டு அணுகள் போர்ன் போன்றவை கொள்கலை கொள்கலைகளில் சேர்க்கப்படும்போது, எதிர் வகை கொள்கலை உருவாகும். இந்த வழியில், கொள்கலை கொள்கலையில் சில சிலிக்கான் அணுகள் போர்ன் அணுகளால் மாற்றப்படும், அதாவது, போர்ன் அணுகள் மாற்றப்பட்ட சிலிக்கான் அணுகளின் இடத்தை நிரப்பும். போர்ன் அணுவின் மூன்று மதிப்பு எலக்ட்ரான்கள் மூன்று அணுக்களுடன் கொள்கலை உறவுகளை உருவாக்கும். இந்த அமைப்பில், ஒவ்வொரு போர்ன் அணுவுக்கும் ஒரு சிலிக்கான் அணு இருக்கும், அதன் நான்காவது மதிப்பு எலக்ட்ரான் கொள்கலை உறவை நிரம்ப வேண்டிய அணுக்களை காண முடியாது. இதனால், இந்த நான்காவது மதிப்பு எலக்ட்ரான் கொள்கலை உறவில் வெற்றிடத்தை உருவாக்கும். இந்த வெற்றிடத்தில் எலக்ட்ரான் வெற்றிடத்தை நிரம்ப வேண்டும். இந்த வெற்றிடத்தில் எலக்ட்ரான் வெற்றிடத்தை நிரம்ப வேண்டும்.

இந்த வெற்றிடத்தின் கருத்து நேர்ம வெற்றிடம் என்று அழைக்கப்படுகின்றது. டிரைவைலென்ட் போல்டான்டு சேர்க்கப்பட்ட கொள்கலையில், பல கொள்கலை உறவுகள் தொடர்ந்து உருவாக்கப்படுகின்றன, இந்த வெற்றிடத்தை நிரம்ப வேண்டும். ஒரு கொள்கலை உறவு உருவாக்கப்படும்போது, ஒரு வெற்றிடத்தில் வெற்றிடம் உருவாகின்றது. இந்த வெற்றிடம் நிரம்பப்படும்போது, அது வெற்றிடத்தில் வெற்றிடம் அலைத்து வரும். இந்த வழியில், வெற்றிடங்கள் கொள்கலை கொள்கலையில் சுதந்திரமாக நகர முடியும். இந்த வெற்றிடங்கள் எலக்ட்ரான்களை நிரம்ப வேண்டும், இதனால் டிரைவைலென்ட் போல்டான்டுகள் அக்செப்டர் டோபன்ட்ஸ் என்று அழைக்கப்படுகின்றன, மற்றும் அக்செப்டர் டோபன்ட்ஸ் சேர்க்கப்பட்ட கொள்கலைகள் p-வகை அல்லது நேர்ம வகை கொள்கலைகள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன.

n-வகை கொள்கலையில் முக்கியமாக சுதந்திர எலக்ட்ரான்கள் எதிர் மின்னலை நடத்துகின்றன, p-வகை கொள்கலையில் முக்கியமாக வெற்றிடங்கள் நேர்ம மின்னலை நடத்துகின்றன. இவை முறையே n-வகை கொள்கலையிலும், p-வகை கொள்கலையிலும் முக்கிய நடத்துநர்கள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன.

n-வகை மற்றும் p-வகை பொருள்களிடம் எப்போதும் ஒரு மின்னல் பட்டியின் தடை இருக்கும். இந்த மின்னல் பட்டியின் தடை ஒளியியல் அல்லது சூரிய செல்லின் செயல்பாட்டுக்கு அவசியமாகும். n-வகை கொள்கலை மற்றும் p-வகை கொள்கலை ஒன்றின் கோட்டின் அருகில் ஒன்றுக்கொன்று மோதிய போது, n-வகை கொள்கலையின் கோட்டின் அருகில் உள்ள சுதந்திர எலக்ட்ரான்கள் p-வகை பொருளின் அருகிலுள்ள வெற்றிடங்களுடன் ஒன்றுக்கொன்று இணைந்து போகும். சுதந்திர எலக்ட்ரான்கள் மட்டுமல்ல, n-வகை பொருளின் கோட்டின் அருகில் உள்ள மதிப்பு எலக்ட்ரான்களும் கொள்கலை உறவுகளிலிருந்து வெளியே வந்து, p-வகை பொருளின் அருகிலுள்ள வெற்றிடங்களுடன் இணைந்து போகும். கொள்கலை உறவுகள் உருவாக்கப்படும்போது, n-வகை பொருளின் கோட்டின் அருகில் வெற்றிடங்கள் உருவாகும். இந்த வழியில், கோட்டின் அருகில், p-வகை பொருளில் உள்ள வெற்றிடங்கள் இணைந்து போகும், அதே நேரத்தில், n-வகை பொருளில் வெற்றிடங்கள் உருவாகும். இது வெற்றிடங்களின் n-வகை பொருளிலிருந்து p-வகை பொருளிற்கு நகர்வுக்கு சமமானதாகும். இதனால், n-வகை கொள்கலை மற்றும் p-வகை கொள்கலை ஒன்றின் கோட்டின் அருகில் ஒன்றுக்கொன்று மோதிய போது, n-வக