ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್: 120 ವರ್ಷಗಳ ಇತಿಹಾಸ

ಭಾಗ 2

ಅರೆವಾಹಕಗಳು ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುತ್ ನಿರೋಧಕಗಳಾಗಿದ್ದು, ತಾಪಮಾನ ಹೆಚ್ಚಿದಂತೆ ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹಕಗಳಾಗುತ್ತವೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಮೊದಲನೆ ಭಾಗದಲ್ಲಿ ಅರಿತಿದ್ದೀರಿ. ಈ ರೀತಿಯ ಗುಣವನ್ನು ಅರೆವಾಹಕಗಳಲ್ಲಿ ಇನ್ನೊಂದು ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಅಳವಡಿಸಬಹುದು. ಶುದ್ಧವಾದ ಅರೆವಾಹಕಗಳಲ್ಲಿ, 15ನೆ ಅಥವಾ 13ನೆ ಗುಂಪಿನ ಮೂಲಧಾತುಗಳನ್ನು ಬೆರೆಸಿದರೆ (10000: 10ರ ಅಣುಗಳ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿ) ಆ ಲೋಹ ಮಿಶ್ರಣ (ರಾಸಾಯನಿಕ ಕ್ರಿಯೆ) ತಾಪಮಾನ ಏರಿಕೆ ಅಥವಾ ಇಳಿಕೆಯಿಲ್ಲದೇ ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹಕಗಳಾಗುತ್ತವೆ.

                          ಚಿತ್ರ ( 1 )

p ಅಂದರೆ ಎಲ್ಲೆಡೆ ಇರುವ ವಾತಾವರಣದಲ್ಲಿ, ಅರೆವಾಹಕಗಳು ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹಕಗಳಾಗಿರುತ್ತವೆ. ಈ ರೀತಿಯ ಅರೆವಾಹಕಗಳನ್ನು ಎಕ್ಸ್‌ಟ್ರೆನ್ಸಿಕ್ ಅರೆವಾಹಕಗಳೆಂದು ಕರೆಯುತ್ತಾರೆ. ಇವುಗಳಲ್ಲಿ ಎರಡು ಪ್ರಭೇದಗಳಿವೆ. 15ನೆ ಗುಂಪಿನ ಮೂಲಧಾತು ಗಳಾದ ಅರ್ಸೆನಿಕ್, ಫಾಸ್ಪರಸ್ ಅಣುಗಳನ್ನು ಜರ್ಮೆನಿಯಮ್ ಅಥವಾ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಅಣುಗಳ ಜೊತೆಗೆ ಬೆರೆಸಿದಾಗ, ಒಂದು ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಅನ್ನು ಹೊರತುಪಡಿಸಿ ಮಿಕ್ಕ 4-4 ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ಬಂಧ ಏರ್ಪಡುತ್ತದೆ. ಇದಕ್ಕೆ ಕಾರಣ, ಅರ್ಸೆನಿಕ್ ಮತ್ತು ಫಾಸ್ಫುರಸ್ ಮೂಲಧಾತುಗಳ ಹೊರಪರಿಧಿಯಲ್ಲಿ 5 ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳಿರುತ್ತವೆ. ಈ ಗುಂಪಿನ ವಾಹಕಗಳನ್ನು ಅರೆವಾಹಕಗಳೆಂದು ಕರೆಯುತ್ತಾರೆ. ಹಾಗೆಯೇ ಹೊರರಿಧಿಯಲ್ಲಿ 3 ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳಿರುವ 13ನೆ ಗುಂಪಿನ ಅಲ್ಯುಮಿನಿಯಮ್ ಮತ್ತು ಗ್ಯಾಲಿಯಮ್‌ಅನ್ನು ಸಿಲಿಕಾನ್ ಅಥವಾ ಜರ್ಮೇನಿಯಮ್ ಜೊತೆಗೆ ಬೆರೆಸಿದಾಗ ಅರೆವಾಹಕಗಳಾಗುತ್ತವೆ.

p ಮತ್ತು n - p-n-p / n-p-n ಅರೆವಾಹಕಗಳನ್ನು (ಚಿತ್ರ-1) ವಿವಿಧ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಜೊತೆ ಮಾಡಿ ಹಲವಾರು ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಸಾಧನಗಳನ್ನು ಅತ್ಯಾಧುನಿಕ ತಯಾರಿಕಾ ವಿಧಾನಗಳ ಮೂಲಕ ಹೊರ ತಂದಿದ್ದಾರೆ. ಮೊಟ್ಟ ಮೊದಲ ಬಾರಿಗೆ ಈ ರೀತಿಯ ಸಾಧನವಾದ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್‌ಅನ್ನು ಅಮೆರಿಕದ ಬೆಲ್ ಟೆಲಿಫೋನ್ ಪ್ರಯೋಗಾಲಯದಲ್ಲಿ, ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞರಾದ ವಾಲ್ಟರ್ ಬ್ರಾಟೈನ್, ಜಾನ್ ಬಾರ್ಡೀನ್ ಮತ್ತು ವಿಲಿಯಮ್ ಶಾಕ್ಲಿಯವರು 1948ರಲ್ಲಿ ವಿಶ್ವಕ್ಕೆ ಪರಿಚಯಿಸಿದರು (ಚಿತ್ರ-2). ಇದಕ್ಕಾಗಿ ಅವರಿಗೆ ನೊಬೆಲ್ ಪುರಸ್ಕಾರವೂ ದೊರೆತಿದೆ. ಆನಂತರದ ವಿದ್ಯಮಾನಗಳು ಈಗ ಇತಿಹಾಸವಾದರೂ, ವಿಶ್ವದ ಬೆಳವಣಿಗೆಯಲ್ಲಿ ಪ್ರಮುಖ ಪಾತ್ರವನ್ನು ಈ ಸಾಧನಗಳು ವಹಿಸಿವೆ.

ಮೊಟ್ಟ ಮೊದಲನೆಯದಾಗಿ ಈ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್‌ಗಳು, ಅಲ್ಲಿಯವರೆಗೂ ಬಳಸಲ್ಪಡುತ್ತಿದ್ದ ಗಾಜಿನ ಮತ್ತು ನಿರ್ವಾತದಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯವೆಸಗುತ್ತಿದ್ದ ವ್ಯಾಕ್ಸೂಮ್ ಟ್ಯೂಬ್‌ಗಳನ್ನು ಹಂತ ಹಂತವಾಗಿ ಮೂಲೆಗೆ ತಳ್ಳಿದವು. ಇದರಿಂದಾಗಿ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಪರಿಕರಗಳು ಹಗುರಾದುವು. ನಾವೆಲ್ಲ 1960ರ ಮುಂಚೆ ನೋಡಿದ ದೊಡ್ಡ ಪೆಟ್ಟಿಗೆಯಂತಕ ಶ್ರೀಮಂತ ಮನೆತನಗಳಲ್ಲಿದ್ದ ರೇಡಿಯೊಗಳು, ಓಡಾಡಿ ಕೆಲಸ ಮಾಡುವುದರ ಕೈಯಲ್ಲಿ ತೂಗಾಡ ತೊಡಗಿದವು. ಇದು ಒಂದು ಉದಾಹರಣೆ ಮಾತ್ರ. ಹಲವು ಕ್ಷೇತ್ರಗಳಲ್ಲಿ ಮಹತ್ತರ ಬದಲಾವಣೆಗಳನ್ನು ಈ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಸಾಧನಗಳು ತಂದವು. ರಕ್ಷಣಾ ವಿಭಾಗದಲ್ಲಿ, ಪರಿಕರ ತಯಾರಿಕಾ ಘಟಕಗಳಲ್ಲಿ, ಸಮೂಹ ಮಾಧ್ಯಮಗಳಲ್ಲಿ, ಗೃಹೋಪಯೋಗಿ ಪರಿಕರಗಳಲ್ಲಿ ಮಹತ್ತರ ಬದಲಾವಣೆಗಳಾದವು.

                                     ಚಿತ್ರ ( 2 )

                 ಚಿತ್ರ ( 3 )

                ಚಿತ್ರ ( 4 )

 1950ರಲ್ಲಿ ಜಾಕ್ ಕಿಲ್ಬಿ (ಚಿತ್ರ-3) ಎಂಬ ವಿಜ್ಞಾನಿಯು ಹಲವು ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್‌ಗಳನ್ನು ಕೂಡಿಸಿ ಒಂದೇ ಅರೆವಾಹಕದಲ್ಲಿ ಒಂದು ಮಂಡಲವನ್ನು ರಚಿಸುವ ಮೂಲಕ ಅನುಕಲಿತ ಮಂಡಲ (ಚಿತ್ರ-4)ವನ್ನು (Integrated circuit) ಪರಿಚಯಿಸಿದರು. ಇದು ಒಂದು ಮಹತ್ತರ ತಾಂತ್ರಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆ, ಅಲ್ಲಿಯವರೆಗೂ ಬರಿಗಣ್ಣಲ್ಲಿ ಕಾಣುತ್ತಿದ್ದ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್‌ಗಳು ಕಾಣದಂತೆ ಕಾರ್ಯವೆಸಗತೊಡಗಿದವು. ಅಲ್ಲದೇ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಂಖ್ಯೆಯಲ್ಲಿ ಅನುಕಲಿತವಾಗಿ, ಹಲವು ಕ್ಲಿಷ್ಟ ಮತ್ತು ಕಷ್ಟಕರ ಎನ್ನುವ ಗಣಿತ ವಿಧಿವಿಧಾನಗಳನ್ನು ಸುಲಭವಾಗಿಸಿದವು. ಇದೇ ಕಂಪ್ಯೂಟರ್‌ನ ಹಲವು ಅವತರಣಿಕೆಗಳಿಗೆ ಕಾರಣವೂ ಆಯಿತು. ಮಾನವನ ಕಾರ್ಯಮಿತಿಯನ್ನು ಮೀರಿ ಅಂದರೆ ಅತೀಹೆಚ್ಚು ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ, ಎತ್ತರದಲ್ಲಿ, ದೂರದಲ್ಲಿ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಒದಗಿಸುವ ಕಾರ್ಯಗಳಲ್ಲಿ, ಕಾರ್ಯ ವಿಧಾನ, ತಯಾರಿಕಾ ವಿಧಾನಗಳನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸುವ ಅನುಕಲಿತ ಮಂಡಲಗಳೂ ಉಪಲಬ್ಧವಾದುವು.

 ಅರೆವಾಹಕಗಳು ವಿವಿಧ ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತೀಯ ತರಂಗಾಂತರಗಳಲ್ಲಿ ತಮ್ಮ ಕಾಂತೀಯ ಗುಣವನ್ನು ಅಥವಾ ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ಮತ್ತು ಸಂವೇದಕತ್ವನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ಅಥವಾ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವ ಗುಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ. ಇದರಿಂದಾಗಿ LED ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ,  Sensor ತಂತ್ರಜ್ಞತೆ ಮತ್ತು ಲೇಸರ್ ತಂತ್ರಜ್ಞತೆಗಳು ಅರೆವಾಹಕಗಳ ಇನ್ನಿತರ ಕೊಡುಗೆಗಳಾಗಿವೆ. ಆಸಕ್ತಿಯಿದ್ದರೆ ಒಂದೊಂದು ತಂತ್ರಜ್ಞತೆಯೂ ಹೆಚ್ಚಿನ ಅಭ್ಯಾಸಕ್ಕೆ ವಿಷಯಗಳಾಗಿವೆ.

ಅರೆವಾಹಕಗಳಿಗಷ್ಟೇ ಸೀಮಿತವಾದ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳ 120 ವರ್ಷಗಳ ಇತಿಹಾಸ ಇದಾದರೆ, ರಾಸಾಯನಿಕ ಮತ್ತು ಜೀವ ವಿಜ್ಞಾನಗಳ ವಿಷಯಗಳಲ್ಲಿ ಇವುಗಳದ್ದು ಬೇರೆಯದೇ ಆದ ಬೆಳವಣಿಗೆಗಳಿವೆ. ಈ ಮೊದಲೇ ಹೇಳಿದಂತೆ ಆಸಕ್ತಿಯಿದ್ದರೆ, ಅಭ್ಯಸಿಸುವ ವಿಷಯಗಳಿಗೆ, ತಂತ್ರಜ್ಞತೆಯ ವಿಧಿ ವಿಧಾನಗಳಿಗೆ ವಿಜ್ಞಾನ ಎಂದಿಗೂ ಬರಿದಾಗದ ಅಮೃತವಾಹಿನಿ.