குறைகடத்தி எலக்ட்ரானியல் (SEMICONDUCTOR ELECTRONICS)

குறைகடத்தி எலக்ட்ரானியல் (SEMICONDUCTOR ELECTRONICS)

"எலக்ட்ரானியலே இந்நாளின் நிச்சயவெற்றியாளன்

                                                    - ஜான்ஃபோர்டு

கற்றலின் நோக்கங்கள்

இந்த அலகில் மாணவர்கள் அறிந்து கொள்ள இருப்பது

• குறைகடத்திகளில் ஆற்றல் பட்டை படம்

• குறைகடத்திகளின் வகைகள்

• PN சந்தி டையோடு உருவாக்கம் மற்றும் அதன் V-I சிறப்பியல்புகள்

• அலைதிருத்தும் செயல்முறை

• டிரான்சிஸ்டர்கள் மற்றும் அதன் பயன்பாடுகள்

• இலக்க மற்றும் தொடர் சைகைகள்

• லாஜிக் கேட்டுகள்

• பூலியன் இயற்கணிதம்

• டீ மார்கனின் தேற்றங்கள்

அறிமுகம்

நமது அன்றாட வாழ்வின் ஒரு பகுதியாக எலக்ட்ரானியல் அமைந்துள்ளது. அலைபேசிகள், கணினிகள், தொலைக்காட்சிகள், இசைக் கருவிகள் எலக்ட்ரானியல் தத்துவங்களின் அடிப்படையிலேயே செயல்படுகின்றன. அறை குளிரூட்டிகள், மைக்ரோ அலை சமையற்கலன்கள், பாத்திரங்களைத் தூய்மையாக்கும் இயந்திரங்கள் மற்றும் துணி துவைக்கும் இயந்திரங்களில் பல்வேறு செயல்பாடுகளைச் செய்ய எலக்ட்ரானியல் மின்சுற்றுகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. மேலும் தகவல்தொடர்பு அமைப்புகள், மருத்துவத்துறையில் நோய் கண்டுணரும் கருவிகள் மற்றும் சிகிச்சை அளிக்கும் கருவிகளில் பயன்படுவதோடு மட்டுமல்லாமல், பணமளிக்கும் தானியங்கி இயந்திரங்கள் (ATM) போன்ற பல்வேறுபட்ட துறைகளில் இதன் பயன்பாடு பரந்து விரிந்து காணப்படுகிறது.

எலக்ட்ரானியலின் பரிணாம வளர்ச்சி

எலக்ட்ரானியலின் வரலாறு 1897இல் J.A. பிளமிங் என்பவரின் வெற்றிட டையோடுகளின் கண்டுபிடிப்புடன் தொடங்கப்பெற்றது. இதன் தொடர்ச்சியாக மின் சைகைகளைக் கட்டுப்படுத்த லி டீ பாரஸ்ட் என்பவர் வெற்றிட டிரையோடுகளை வடிவமைத்தார். இவை நான்கு மற்றும் ஐந்து முனை வெற்றிடக்குழாய்களை உருவாக்க பயன்பட்டன.

இதனை தொடர்ந்து இருமுனை சந்தி டிரான்சிஸ்டரை 1948இல் பர்டீன், பிரைடன் மற்றும் ஷாக்லி ஆகியோர் கண்டுபிடித்ததின் விளைவால் டிரான்சிஸ்டர்யுகம் தொடங்கியது. இதற்காக 1956இல் இவர்கள் நோபல் பரிசு பெற்றனர். ஜெர்மானியம் மற்றும் சிலிக்கான் குறைகடத்தி பொருள்களின் உருவாக்கம், இந்த டிரான்சிஸ்டரை மேலும் பிரபலமாக்கியதால், பல்வேறு எலக்ட்ரானியல் சுற்றுகளிலும் பயன்படுத்த முடிந்தது.

பிற்காலங்களில் குறைவான விலையும் அளவில் சிறியதுமான ஒற்றைப் படிகத்தில் ஒட்டுமொத்த எலக்ட்ரானியல் சுற்றுகளும் அமைக்கப்பட்ட தொகுப்புச் சுற்றுகள் (Integrated circuits) கண்டுபிடிக்கப்பட்டன. 1958இலிருந்து தொகுப்புச் சுற்றுகள், பல்லாயிரக்கணக்கான எலக்ட்ரானியல் கூறுகளை ஒரே படிகத்தில் அமைத்து சிறிய அளவு, நடுத்தர அளவு, அதிக அளவு, மற்றும் மிக அதிக அளவுகளில் உருவாக்கப்பட்டன. கணினிகளின் வடிவமைப்பைச் சிறப்பாக்கிய இலக்க தொகுப்புச்சுற்றுகள், இந்தத் தொழில்நுட்பத்தை மேலும் மெருகேற்றின. இந்த அனைத்து விதமான மாற்றங்களும் 1969இல் இண்டெல் நிறுவனம் நுண் செயலியை (micro processor) உருவாக்க வழி ஏற்படுத்தின.

இந்த எலக்ட்ரானியல் புரட்சியானது, பிற்காலங்களில் கணினி தொழில்நுட்பம் முன்னேற வழிவகுத்தது. தற்போது உலகமானது, கண்களால் காணக்கூடிய மிகச்சிறிய நானோ அளவிலுள்ள பொருள்களை நோக்கிச் செல்கிறது. இம்முறை கற்பனை செய்ய இயலாத அளவிற்குப் பொருள்களைச் சிறியதாக்கிப் பயன்படுத்தப்படுகின்றது. முதன் முதலில் கண்டுபிடிக்கப்பட்ட போது அறையின் அளவிற்கு இருந்த கணினி தற்போது மடிக்கணினி, உள்ளங்கை கணினி , ஐ பாட் முதலியனவாக மாறியுள்ளது.

சிறிது காலத்திற்கு முன்பு, IBM நிறுவனம் அரிசியின் முனையின் அளவிற்கு ஒப்பிடத்தக்க அளவில் அதாவது ஒவ்வொரு பக்கமும் 0.33 மி.மீ அளவுள்ள மிகச்சிறிய கணினியை உருவாக்கியது படம் 9.1 (உ).

எலக்ட்ரானியல் என்பது, டிரான்சிஸ்டர் மற்றும் நுண் படிகங்களைப் பயன்படுத்தி மின்சுற்றுகளை வடிவமைக்கும் தொழில்நுட்பத்தை உள்ளடக்கிய இயற்பியலின் ஒரு பிரிவு ஆகும். இது குறைகடத்திகளில் எலக்ட்ரான் மற்றும் துளைகளின் செயல் மற்றும் இயக்கத்தை விவரிக்கிறது. செயல்திறன் கூறுகளான டிரான்சிஸ்டர்கள், டையோடுகள், தொகுப்புச்சுற்றுகள் மற்றும் உணர்விகளும் செயல்திறனற்ற கூறுகளான மின்தடைகள், மின் தூண்டிகள், மின்தேக்கிகள் மற்றும் மின்மாற்றிகளை உள்ளடக்கிய மின் சுற்றுகளைப்பற்றி எலக்ட்ரானியல் விளக்குகிறது.

குறிப்பாக இந்த அலகானது, குறைகடத்தி கருவிகளான p-n சந்தி டையோடுகள், இருமுனை சந்தி டிரான்சிஸ்டர்கள் மற்றும் லாஜிக் சுற்றுகளைப் பற்றி விவரிக்கிறது.

குறிப்பு

செயல்திறனற்ற கூறுகள்: ஒரு மின்சுற்றில் மின் திறனை உற்பத்தி செய்ய இயலாத கூறுகள். செயல்திறனுள்ள கூறுகள்: ஒரு மின்சுற்றில் மின் திறனை உற்பத்தி செய்யும் கூறுகள்.

படம் 9.1 கணினிகளின் பரிணாம வளர்ச்சி

(அ) உலகின் முதல் கணினிகளில் ஒன்று

(ஆ) மேசைக் கணினி

(இ) மடிக்கணினி

(ஈ) உள்ளங்கை கணினி

(உ) IBM நிறுவனத்தினால் நிறுவப்பட்ட மிக மெல்லிய கணினி

உங்களுக்குத் தெரியுமா?

உலகின் முதல் கணினியான ENIAC ஆனது பென்சில்வேனியா பல்கலைக்கழகத்தில் J. பிரெஸ்பிர் ஏக்கர்ட் மற்றும் ஜான் மெக்காலே ஆகியோர்களால் கண்பிடிக்கப்பட்டது. இதன் வடிவமைப்பு 1943இல் தொடங்கி 1946இல் முடிவடைந்தது. இது 1800 சதுர அடி பரப்பளவில் அமைந்திருந்தது. இதில் 18,000 வெற்றிடக் குழாய்கள் இருந்தன மேலும் இது 50 டன் அளவிற்கு எடையைக் கொண்டிருந்தது.