ಡಯೋಡ್

ಡಯೋಡ್ ನಿಕಟಚಿತ್ರ.ಚೌಕಾಕಾರದ ಅರೆವಾಹಕ ಸ್ಫಟಿಕನನ್ನು (ಎಡಭಾಗದಲ್ಲಿ ಕಪ್ಪು ವಸ್ತುವಿದೆ) ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ.

ವಿದ್ಯುಚ್ಛಾಸ್ತ್ರದಲ್ಲಿ ಅಸಮತೋಲ ವಾಹಕ ಗುಣವುಳ್ಳ ಎರಡು ತುದಿಯ ಮಿನ್ನ ಅ೦ಗವನ್ನು ಡಯೋಡ್ ಎಂದು ಕರೆಯುತ್ತಾರೆ;ಅರ್ಥಾತ್ ಒಂದು ತುದಿಯಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಗೆ ಸಂಪೂರ್ಣ ಪ್ರತಿರೋದಕವಾಗಿಯೂ ಮತ್ತೊಂದು ತುದಿಯಲ್ಲಿ ಅದಕ್ಕೆ ಸಂಪೂರ್ಣ ತದ್ವಿರುದ್ದವಾಗಿಯೂ ವರ್ತಿಸುತ್ತದೆ.ಹೆಚ್ಚು ಪ್ರಚಲಿತದಲ್ಲಿರುವ ಅರೆವಾಹಕ ಡಯೋಡ್ ಗಳು ಅರೆವಾಹಕ ಮೂಲದ್ರವ್ಯದ ಸ್ಪಟಿಕದಂತಹ ತುಂಡುಗಳಾಗಿದ್ದು ತನ್ನ p -n junction ಮೂಲಕ ಎರಡು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕಲ್ ತುದಿಗಳನ್ನು ಸಂಪರ್ಕಿಸುತ್ತಿರುತ್ತವೆ.ನಿರ್ವಾತ ಕೊಳವೆ ಡಯೋಡ್ ಗಳು ಅನೊಡ್(Anode) ಮತ್ತು ಕ್ಯಾಥೋಡ್(Cathode) ಎಂಬ ಎರಡು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋದೆ ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ.ಮೊದಲ ಅರೆವಾಹಕ ಡಯೋಡ್ cat's whisker diode ನ್ನು ೧೯೦೬ ರಲ್ಲಿ ಗಲೇನ(Galena) ಎಂಬ ಖನಿಜ ಸ್ಪಟಿಕದಿಂದ ಅಭಿವೃದ್ದಿಪಡಿಸಲಾಯಿತು.ಈ ಕಾಲದ ಡಯೋಡ್ ಗಳು ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಮತ್ತೆ ಕೆಲವು ಬಾರಿ ಸೆಲೆನಿಯಮ್ ಅಥವಾ ಜರ್ಮೇನಿಯಮ್ ನಿಂದ ತಯಾರಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿರುತ್ತವೆ.

ಮುಖ್ಯ ಕ್ರಿಯೆಗಳು

ಡಯೋಡ್ ಗಳು ಮಾಡುವ ಸಾಮಾನ್ಯ ಮತ್ತು ಮುಖ್ಯ ಕಾರ್ಯವೆಂದರೆ ಒಂದು ತುದಿಯಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಗೆ ಸಂಪೂರ್ಣ ಪ್ರತಿರೋದಕವಾಗಿಯೂ,ಇನ್ನೊಂದು ತುದಿಯಲ್ಲಿ ಇದಕ್ಕೆ ತದ್ವಿರುದ್ದವಾಗಿಯು ವರ್ತಿಸುವುದು.ಈ ಏಕಮುಕ ನಡತೆಯನ್ನು ತಿದ್ದುವಿಕೆ(Rectification)ಯನ್ನುತ್ತಾರೆ.ಇದನ್ನು ಪರ್ಯಾಯ ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ಏಕಮುಕ ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರವಾಹವನ್ನಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಲು ಉಪಯೋಗಿಸುತ್ತಾರೆ.

ಮೇಲೆ ತಿಳಿಸಿದ ಡಯೋಡ್ ಗಳ ವರ್ತನೆ ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಕಂಡರೂ ಅವುಗಳ ಡೊಂಕಾದ ವಿದ್ಯುತ್ ಒತ್ತಾಟ(Current-Voltage)ದಿಂದ ಇದನ್ನು ಸಾದಿಸಲು ಬಹಳಷ್ಟು ಶ್ರಮ ಪಡಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ. ಒಂದು ನಿಗದಿತ ಅಥವಾ ಮಿತವಾದ ಒತ್ತಾಟ ಮುಮ್ಮುಕವಾಗಿ ಇದ್ದಾಗ ಮಾತ್ರ ಅರೆವಾಹಕ ಡಯೋಡ್ ಗಳು ವಿದ್ಯುತ್ಚಕ್ತಿಯನ್ನು ಪ್ರವಹಿಸುತ್ತವೆ.ಡಯೋಡ್ ನ ಈ ಸ್ತಿತಿಯನ್ನು forward-biased ಎಂದು ಕರೆಯುತ್ತಾರೆ. ಇಂತಹ forward-biased ಡಯೋಡ್ ಗಳಲ್ಲಿ ಒತ್ತಾಟದ ಸೋರಿಕೆ ವಿದ್ಯುತ್ ನಿಂದ ಸಾಕಷ್ಟು ಬದಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ ಮತ್ತು ಇದು ಉಷ್ಣ/ಶಾಖದ ಮೇಲೆ ಅವಲಂಬಿತವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಈ ಪ್ರಭಾವವನ್ನು ಉಷ್ಣ ಸಂವೇದಕ(ಟೆಂಪರೇಚರ್ ಸೆನ್ಸರ್) ಅಥವಾ ಒತ್ತಾಟ ಸೂಚಕ(Volatage Reference)ಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಬಹುದು.

ಅರೆವಾಹಕ ಡಯೋಡ್ ಗಳ ಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಅರೆವಾಹಕ ಮೂಲವಸ್ತುಗಳ ಬದಲಾವಣೆಯಿಂದ ಅಥವಾ ಡೋಪಿಂಗ್ ತಂತ್ರದಿಂದ ವೆತ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಬಹುದು. ಈ ತಂತ್ರಗಳನ್ನು ವಿಶೇಷ ಕಾರ್ಯಗಳಿಗೆ ವಿಶೇಷವಾದ ಅರೆವಾಹಕ ಡಯೋಡ್ ಗಳ ತಯಾರಿಕೆಯಲ್ಲಿ ಬಳಸುತ್ತಾರೆ.ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಡಯೋಡ್ ಗಳನ್ನು ಒತ್ತಾಟವನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸಲು(ಜೀನೆರ್ ಡಯೋಡ್), ವಿದ್ಯುತ್ ಸುತ್ತು(ಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್) ಗಳನ್ನು ಒತ್ತಾಟ ಉಕ್ಕೇರುವಿಕೆ(ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಸರ್ಜ್) ಇಂದ ರಕ್ಷಿಸಲು(avalanche ಡಯೋಡ್), ಬಾನುಲಿ ಮತ್ತು ದೂರದರ್ಶನದ ಪಡೆಗ(ರಿಸೀವರ್)ಗಳನ್ನು ಮಟ್ಟ(ಟ್ಯೂನ್)ಹಾಕಲು(varactor ಡಯೋಡ್), ಬೆಳಕನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸಲು(ಲೈಟ್ ಎಮಿಟಿಂಗ್ ಡಯೋಡ್),ಸೀರಲೆ(ಮೈಕ್ರೋವೇವ್) ಮತ್ತು ಒತ್ತುಗುಂಡಿ ಸುತ್ತು(ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್)ಳಲ್ಲಿ ಋಣಾತ್ಮಕ ಪ್ರತಿರೋದಕ ಗುಣವುಳ್ಳ ಟನಲ್(Tunnel),ಗನ್ನ್(Gunn) ಮತ್ತು IMPATT ಡಯೋಡ್ ಗಳನ್ನು ಬಳಸುತ್ತಾರೆ.

ಇತಿಹಾಸ

ನಿರ್ವಾತ ಕೊಳವೆ(Vacuum Tube,Thermionic) ಡಯೋಡ್ ಮತ್ತು ಅರೆವಾಹಕ ಡಯೋಡ್(ಸಾಲಿಡ್ ಸ್ಟೇಟ್)ಗಳು ಒಂದೇ ಕಾಲಗಟ್ಟದಲ್ಲಿ ಅಂದರೆ ೧೯ನೇ ಶತಮಾನದ ಆದಿಯಲ್ಲಿ ಬಾನುಲಿ ಪಡೆಗ ಪತ್ತೇದಾರಿ(ರೇಡಿಯೋ ರಿಸೀವರ್ detector) ಯಾಗಿ ಅಭಿವೃದ್ದಿ ಹೊಂದಿದವು. ಸುಮಾರು ೧೯೫೦ರವರೆಗೂ ನಿರ್ವಾತ ಕೊಳವೆ ಡಯೋಡ್ ಗಳನ್ನು ಬಾನುಲಿಗಳಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಉಪಯೋಗಿಸುತ್ತಿದ್ದರು ಕಾರಣ ಅರೆವಾಹಕ ಡಯೋಡ್(cat's-whisker detectors)ಗಳು ಇನ್ನೂ ನೆಲೆಗೊಂಡಿರಲಿಲ್ಲ ಮತ್ತು ಬಾನುಲಿಗಳಲ್ಲಿ ಹಿಗ್ಗಿಸುವಿಕೆಗೆ ನಿರ್ವಾತ ಕೊಳವೆ ಬಳಸುತ್ತಿದ್ದರಿಂದ ಈ ನಿರ್ವಾತ ಕೊಳವೆ ಡಯೋಡ್(12SQ7 double diode triode)ಗಳನ್ನು ಅವುಗಳಲ್ಲಿ ಸುಲಭವಾಗಿ ಅಳವಡಿಸಬಹುದಿತ್ತು.ಮತ್ತೊಂದು ಮುಖ್ಯ ಕಾರಣವೆಂದರೆ ನಿರ್ವಾತ ಕೊಳವೆ ತಿದ್ದುಕ(rectifier) ಮತ್ತು ಗಾಳಿತುಂಬಿದ ತಿದ್ದುಕಗಳು ಹೆಚ್ಚಿನ ಒತ್ತಾಟ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ವಿದ್ಯುತ್ಚಕ್ತಿ ಯನ್ನು ಆ ಕಾಲದ ಅರೆವಾಹಕ ಡಯೋಡ್(ಉದಾ ಸೆಲೆನಿಯಮ್ ತಿದ್ದುಕ)ಗಳಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಮರ್ಥವಾಗಿ ತಿದ್ದುತ್ತಿದ್ದವು(Rectification).

ನಿರ್ವಾತ ಕೊಳವೆ ಡಯೋಡ್

೧೮೭೩ ರಲ್ಲಿ ಫ್ರೆಡೆರಿಕ್ ಗುಥೆರಿ ಎನ್ನುವ ವಿಜ್ಞಾನಿ Thermionic ಡಯೋಡ್ ನ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಣೆಯ ಮೂಲ ತತ್ವವನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿದನು. ಧನಾತ್ಮಕ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪ್ ಅನ್ನು ನೆಲಕಚ್ಚಿಸಿದ ಬಿಸಿ ಬಿಳಿ ಲೋಹದ ಸನಿಹ ತಂದಾಗ ಸೋರಿಕೆ ಅಗುವುದನ್ನೂ ಮತ್ತು ಋಣಾತ್ಮಕ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕಾಪ್ ತಂದಾಗ ಸೋರಿಕೆ ಆಗದಿರುವುದನ್ನು ಅರ್ಥಾತ್ ವಿದ್ಯುತ್ಚಕ್ತಿ ಕೇವಲ ಒಂದೇ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಚಲಿಸುವುದನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿದನು.

ಥಾಮಸ್ ಎಡಿಸನ್ ಎಂಬ ವಿಜ್ಞಾನಿ ತನ್ನ ಕರಿ(carbon) ಎಳೆ(filament)ಯ ಮಿಂಚುಸೊಡರಿ(bulb)ನ ಎಳೆಯು 'ಧನಾತ್ಮಕ' ಕೊನೆಯಲ್ಲಿಯೇ ಸುಟ್ಟುಹೊಗುವುದನ್ನು ತನಿಕೆ ಮಾಡುತ್ತಿದ್ದಾಗ ಇದೇ ತತ್ವವನ್ನು ೧೩ ಫೆಬ್ರವರಿ ೧೮೮೦ರಂದು ಸ್ವತಂತ್ರ್ಯವಾಗಿ ಪುನರ್ ಶೋದಿಸಿದನು. ಅವನು ತನ್ನ ವಿಶೇಷ ವಾದ ಮಿಂಚುಸೊಡರಿನ್ನು ಗಾಜಿನ ಹೊದಿಕೆ ಹೊಂದಿದ ಲೋಹದ ತಗಡಿನಿಂದ ಮಾಡಿದ್ದನು. ಲೋಹದ ತಗಡನ್ನು ಧನಾತ್ಮಕ ಶಕ್ತಿ ಪೂರೈಕೆ ಮಾಡುವೆ ಕೊನೆಗೆ ಕೂಡಿಸಿದಾಗ ಮಾತ್ರ ಅಗೋಚರ ವಿದ್ಯುತ್ಚಕ್ತಿಯು ಬೆಳುಗುತ್ತಿದ್ದ ಎಳೆಯಿಂದ ನಿರ್ವಾತದಲ್ಲಿ ಲೋಹದ ತಗಡಿನೆಡೆಗೆ ಪ್ರವಹಿಸುತ್ತಿರುವುದನ್ನು ತನ್ನ ತನಿಕೆಯಿಂದ ಕಂಡುಕೊಂಡನು.ಈ ಸಂಶೋದನೆಗೆ ಎಡಿಸನ್ ನ್ನು ೧೮೮೪ ರಲ್ಲಿ ಹಕ್ಕುಪತ್ರ/ಅರಿಮೆಯೋಲೆ(patent)ಯನ್ನು ಪಡೆದನು.ಈ ಶೊದನೆಯೆ ಮುಂದೆ ಎಡಿಸನ್ ಎಫೆಕ್ಟ್ ಆಗಿ ಪ್ರಚಾರವಾಯಿತು.

ಸುಮಾರು ೨೦ ವರ್ಷಗಳ ತರುವಾಯ ಎಡಿಸನ್ ನ ಮಾಜಿ ಸಹಾಯಕ ಮತ್ತು ಮಾರ್ಕೋನಿ ಸಂಸ್ಥೆಯ ವೈಜ್ಞಾನಿಕ ಸಲೆಹೆಗಾರ ಜಾನ್ ಅಮ್ಬ್ರೋಸೆ ಫ್ಲೆಮಿಂಗ್, ಎಡಿಸನ್ ಎಫೆಕ್ಟ್ ನ್ನು ರೇಡಿಯೋ detector ಬಳಸಬಹುದು ಎಂಬುದನ್ನ ಕಂಡುಕೊಂಡನು ಮತ್ತು ೧೬ ನವೆಂಬರ್ ೧೯೦೪ ರಂದು ಬ್ರಿಟನ್ ನಲ್ಲಿ ಮೊದಲ ನೈಜ ಥರ್ಮಿಯಾನಿಕ್ ಡಯೋಡ್(ಫ್ಲೆಮಿಂಗ್ ವಾಲ್ವ್)ಗೆ ಹಕ್ಕುಪತ್ರವನ್ನು ಪಡೆದನು.

ಸಾಲಿಡ್ ಸ್ಟೇಟ್ ಡಯೋಡ್

Karl Ferdinand Braun ಎಂಬ ಜರ್ಮನ್ ದೇಶದ ವಿಜ್ಞಾನಿ ೧೮೭೪ ರಲ್ಲಿ ಸ್ಪಟಿಕಗಳಲ್ಲಿ 'ಒರ್ಬದಿಯ ವಾಹಕತೆ(unilateral conduction)' ಯನ್ನು ಶೋದಿಸಿದನು.