Wednesday, February 10, 2016

ඉලෙක්ට්‍රොනික්ස් III (Electronics) - 19



ෂොට්කි ඩයෝඩ

මෙය ඉතාම වැදගත් ඩයෝඩ වර්ගයකි. ෂොට්කි ඩයෝඩ් (Shottky), hot carrier diode, Shottky barrier diode යන නම්වලින් හැඳින්වෙන්නේ එකම ඩයෝඩ වර්ගයයි (ෂොට්කි යන විද්‍යාඥයාගේ නමින් නම් කර ඇත). මෙම ඩයෝඩය නිර්මාණය කරන්නේ සුවිශේෂි විදියටයි. සාමාන්‍ය ඩයෝඩවල මෙන් පී හා එන් කැබැලි දෙකක් මෙහිදී යොදා ගන්නේ නැත. ඒ වෙනුවට එන් අර්ධසන්නායක කොටසකට ලෝහ කැබැල්ලක් සවි කරයි. ලෝහ අග්‍රය ඇනෝඩය වන අතර, එන් අර්ධසන්නායක අග්‍රය කැතෝඩය වේ.



එමනිසා සුපුරුදු පීඑන් සන්ධියක් නිර්මාණය නොවේ. එහෙත් ලෝහයක් යනු නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝන බහුල ද්‍රව්‍යයකි (ඒකනේ ලෝහවලට පහසුවෙන් විදුලිය සන්නයනය කළ හැක්කෙත්). එන් අර්ධසන්නායක කැබැල්ල යනුද නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝන බහුල ද්‍රව්‍යයකි. එහෙත් එන් කැබැල්ලේ ඉලෙක්ට්‍රෝන ලෝහයේ තරම් නැත. සුපුරුදු පීඑන් සන්ධියක් ඇති නොවූවත්, එක්තරා ආකාරයක ඩයෝඩ සන්ධියක් බිහි වෙනවා. මෙම සුවිශේෂි සන්ධිය Shottky barrier ලෙස හැඳින්වෙනවා.

යොදාගන්නා ලෝහය විවිධ විය හැකියි (ප්ලැටිනම්, ටංස්ටන්, ආදීය). අර්ධසන්නායක කැබැල්ල පී වර්ගයේද විය හැකියි (එහෙත් අතිශය බහුලවම යොදන්නේ එන් වර්ගයයි). තවද, අර්ධසන්නායකයේ මාත්‍රණයද විවිධ විය හැකියි. මේවා වෙනස් කිරීමෙන් ෂොට්කි ඩයෝඩයේ බැරියර් වෝල්ටියතාව, සන්ධි ධාරිතාව වැනි ගතිගුණ/පරාමිතින් වෙනස් කළ හැකියි.

සාමාන්‍ය ඩයෝඩයක මෙන් පීඑන් සන්ධියක් නැති නිසා, ඉලෙක්ට්‍රෝන හා සිඳුරු රිකම්බයින් වන්නේ ඉතාම අඩු වශයෙනි. ඩයෝඩයේ ප්‍රමුඛ ආරෝපණ වාහකයා බවට පත් වන්නේ ඉලෙක්ට්‍රෝනයි මොකද සිඳුරුවලට ලෝහය තුළට යා නොහැකියි. ඔබ දන්නවා සිඳුරුවලට වඩා සචලතාව ඉලෙක්ට්‍රෝනවල වැඩියි (ඒ කියන්නේ ඉලෙක්ට්‍රෝනවල වේගය සිඳුරුවලට වඩා වැඩියි). මෙහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස ෂොට්කි ඩයෝඩවල වේගය වැඩියි අනෙක් සෑම ඩයෝඩ වර්ගයකටම වඩා. අධිසංඛ්‍යාත භාවිතයන් සඳහා ෂොට්කි ඩයෝඩ උචිත වන ප්‍රධාන හේතුවකි මෙය.

ඩයෝඩ සන්ධිය ඉතාම දුර්වල නිසා, සන්ධි ධාරිතාවද අනෙක් ඩයෝඩවලට වඩා ඉතාම ඉතා කුඩාය. මේ නිසාද අධිසංඛ්‍යාත පරිපථ සඳහා මේවා යොදා ගන්නවා.

රිකම්බයින් වීමක් නැති නිසා ඉන් අදහස් වන්නේ ස්ටෝර්ඩ් චාජ් එකක් නැති බවයි (එනම් සන්ධිය අසල ආරෝපණ වාහක ගැවසෙන්නේ නැත). එනිසාම රිවර්ස් රිකවරි ඩිලේ ගැටලුවද අහෝසි වෙනවා. නැවත වතාවක් මෙහි ප්‍රයෝජනය අධිසංඛ්‍යාත සංඥා සඳහා උචිත බව සනාථ වෙනවා.

ඩයෝඩයේ හායිත පෙදෙස නැති තරම්ය (ඒ කියන්නේ සන්ධිය ඉතා කුඩා බවයි). ස්ටෝර්ඩ් චාජ් නොතිබ්බෙත් මේ නිසාය. මෙහි ප්‍රතිඵලයක් වන්නේ ෂොට්කි ඩයෝඩයේ බැරියර් වෝල්ටියතාව සාමාන්‍ය ඩයෝඩයක බැරියර් වෝල්ටියතාවට වඩා භාගයකට වඩා අඩු වීමයි. සාමාන්‍යයෙන් ෂොට්කි ඩයෝඩයක මෙම බැරියර් වෝල්ටියතාව (මෙය VF ලෙසද හඳුන්වනවා) වෝල්ට් 0.15 සිට 0.4 දක්වා පමණ වේ. VF අගය කුඩා වීම ඕනෑම ඩයෝඩයකට යහපත්ය. එවිට, ඩයෝඩය විසින් සිදු කරන තාප උත්සර්ජනය අඩු වේ (ඒ කියන්නේ ඩයෝඩය රත් වන එකත් අඩු වෙනවා).

සාමාන්‍ය ඩයෝඩයකට වඩා වැඩි ධාරා ප්‍රමාණයක් ෂොට්කි ඩයෝඩ හරහා යැවිය හැකියි. තවද, ඩයෝඩයේ ඇති වන උෂ්ණත්වය ඉක්මනින්ම පිටතට යවනවා (better thermal conductivity). අඩු VF අගයක් හා වැඩි ධාරාවක් යන දෙකම පවතින නිසාත්, තාපය ඉකමනින් එලියට යවන නිසාත් අධිජව (high power) පරිපථ සඳහාද ෂොට්කි උචිතයි නේද?

එහෙත් සාමාන්‍යයෙන් ෂොට්කි ඩයෝඩවල PIV අගය අඩුය (ෂොට්කි ඩයෝඩයේ ප්‍රධාන අවාසියකි මෙය). විවිධ උපක්‍රම ඩයෝඩය නිර්මාණය කිරීමේදී යොදාගෙන මෙම PIV අගය යම් පමණකට වැඩි කර ගතද හැකිය. එහෙත් මෙම උපක්‍රම නිසා ෂොට්කි ඩයෝඩයේ වෙනත් හොඳ ලක්ෂණ තරමක් දුර්වල වියද හැකියි. (යම් දෙයක් හරිගස්සන්න හදන විට, තවත් දෙයක් අවුල් වීමට උත්සහ කිරීම ලෝක ස්වභාවයකි. දෙයක් ලබා ගැනීමට තව දෙයක් කැප කිරීමට සිදු වෙනවා.) විශේෂයෙන්ම මෙවැනි උපක්‍රම නිසා සන්ධි ධාරිතාව මෙන්ම රිවර්ස් රිකවරි ඩිලේ වැඩි වෙන්නට පුලුවන්. ඊට අමතරව VF අගයද වැඩි වෙනවා.

ෂොට්කි ඩයෝඩවල අනෙක් අවාසිය තමයි, පසු නැඹුරු කාන්දු ධාරාව තරමක් ඉහල අගයක පැවතීම. මීට හේතුව කාන්දු ධාරාව වැලැක්වීමට තරම් ප්‍රබල සන්ධියක් මෙම ඩයෝඩය තුළ නොපැවතීමයි. ඇත්තටම මෙම කාන්දු ධාරාව අවම වන පරිදි ෂොට්කි ඩයෝඩ සෑදිය හැකියි; එහෙත් එවිට ඒ එක්කම බැරියර් විභවයද (VF) වැඩි වේ. (නැවත සනාථ වන්නේ දෙයක් ලබා ගැනීමට තව දෙයක් කැප කිරීමට සිදු වන බවයි.)

සිලිකන් කාබයිඩ් (SiC) නම් සංයුක්ත අර්ධසන්නායකය භාවිතා කර සාදන ෂොට්කි ඩයෝඩවල විශේෂත්වයක් ඇත. එනම්, SIC Shottky diode වල පසුනැඹුරු කාන්දූ ධාරාව ඉතාම කුඩා වන අතර, PIV අගයද වැඩිය. තවද, උෂ්ණත්වය විචලනය වුවත් ඩයෝඩයේ ක්‍රියාකාරිත්වය අඩපණ නොවීමද SiC ෂොට්කිවල තවත් හොඳ ලක්ෂණයකි. එහෙත් ඉහත පැවසූ ලෙසටම VF අගය මේවායේ වැඩිය. මෙහි වැදගත්ම ලක්ෂණය වන්නේ අධික ධාරාවක් යැවීමට හැකි වීමයි. SiC වලට අමතරව ගැලියම් නයිට්‍රයිඩ් (GaN) වැනි සංයුක්ත අර්ධසන්නායකද අත්හදා බලමින් තිබෙනවා තවත් දියුණු ෂොට්කි ඩයෝඩ නිර්මාණය කිරීමට.

අධිජව භාවිතයන් සඳහා යොදා ගන්නා ෂොට්කි ඩයෝඩ Shottky rectifier (ෂොට්කි ඍජුකාරක) ලෙස හඳුන්වනවා. ස්විචිං පවර් සප්ලයි (සාමාන්‍ය පවර් සප්ලයිවල පවා) ෂොට්කි බහුලව භාවිතා කෙරෙනවා (ස්විචිං පවර් සප්ලයි යනු අධිසංඛ්‍යාතයකින් ක්‍රියාත්මක වන හා අධික විදුලි ධාරාවක් සහිත අවස්ථාවක් නිසා හා අඩුවෙන් තාප උත්සර්ජනයක් අවශ්‍ය කරන නිසා ෂොට්කි ඩයෝඩ මීට කදිමට ගැලපේ).

ඊට අමතරව, ට්‍රාන්සිස්ටර් හා වෙනත් උපාංගවලට වැඩිපුර එන වෝල්ටියතාවන්ගෙන් ආරක්ෂා වීමට යොදන වෝල්ටියතා ක්ලෑම්පිං පරිපථවලද මෙම ෂොට්කි ඩයෝඩ යෙදිය හැකියි. සූර්යකෝෂ පැනලවල යොදන blocking diode සඳහාද මේවා යොදා ගත හැකියි (මොකද මෙම ඩයෝඩවල VF අගය කුඩා නිසා, නිකරුණේ හානි වන ශක්තිය අඩුය; අමාරුවෙන් සාදා ගත් සූර්ය විදුලිය අපතේ යෑම් වලින් ආරක්ෂා කරගත යුතුය).

කුඩා සංඥා සමග යොදන විට small signal Shottky diode ලෙස හැඳින්වෙනවා. ඩිජිටල් ඉලෙක්ට්‍රොනික්ස්වල ඉතා බහුල වශයෙන් ෂොට්කි ඩයෝඩ හා ෂොට්කි ට්‍රාන්සිස්ටර් භාවිතා වෙනවා. ඩිජිටල් අයිසී වර්ග/පවුල් (digital IC families) පවා තිබෙනවා Shottky family, Low power Shottky family ආදී ලෙස.

ඉහත කතා කළ ෂොට්කි ඩයෝඩ ලක්ෂණ (හොඳ හා නරක ලක්ෂණ දෙකම) අවශ්‍ය කරන අවස්ථා සිතා බලන්න. එවිට ඔබට වැටහේවි ඇයි ඉහත පරිපථ හා තවත් ඔබ දකින පරිපථවලට ෂොට්කි යොදාගෙන ඇත්තේ කියා. ෂොට්කි ඩයෝඩ පහත සංඛේතයෙන් දැක්වේ.



ෂොට්කි ඩයෝඩ සාමාන්‍ය හෝල්-තෲ පැකේජවලින් සේම smd ආකාරයටද ලබා ගත හැකියි. මෙහි ලාක්ෂණික ප්‍රස්ථාරය සාමාන්‍ය ඩයෝඩයක ලාක්ෂණික ප්‍රස්ථාරයේ හැඩයම ගනී. එහෙත් නී එක පවතින්නේ 0.2 වැනි අඩු අගයක බව මතක තබා ගන්න.


 

වැරැක්ටර් ඩයෝඩය

Varactor ඩයෝඩය varicap diode ලෙසද හඳුන්වනවා (වැරැක්ටර් යන්න සෑදී තිබෙන්නේ variable reactor යන්න කෙටි කරලාය; වේරිකැප් යන්න සෑදී තිබෙන්නේ variable capacitor යන පද දෙක කෙටි කරලාය). සමහරුන් tuning diode (වැඩිපුර ටියුනින් පරිපථවල යෙදෙන බැවින්), variable reactance diode (ප්‍රතිබාධක අගය වෙනස් කළ හැකි බැවිනි; ධාරිතාව වෙනස් වෙනවා යනු ප්‍රතිභාදනයද වෙනස් වීමයි), variable capacitance diode ආදී නම්වලින්ද හඳුන්වනවා. මෙම ඩයෝඩයත් පරිපථවල යොදන්නේ සෙනර්, ප්‍රකාශ ඩයෝඩ මෙන්ම පසු නැඹුරු වන ලෙසයි. පහත දැක්වෙන්නේ වේරිකැප් එකක සංඛේතයයි.



ඩයෝඩයේ නමෙහි මෙන්ම සංඛේතයේද කැපෑසිටරයක් ගැන සඳහන් වේ. ඊට හේතුව මෙය ඩයෝඩයක් වුවත්, භාවිතා කෙරෙන්නේ කැපෑසිටරයක් ලෙසයි (එනිසා වැරැක්ටරයක් හරහා ඩීසී විදුලිය යවන්නේ නැත); නිකංම කැපෑසිටරයක් නොව, ධාරිතා අගය විචලනය කළ හැකි කැපෑසිටරයක් (වේරියබල් කැප්) ලෙසයි.

එහෙත් මෙය සාමාන්‍ය විචල්‍ය ධාරිත්‍රකයකට සමාන නැත. ඊට හේතුව සාමාන්‍ය විචල්‍ය කැප් එකකට වඩා ප්‍රමාණයෙන් කුඩා වන අතර, ධාරිතා අගය විචලනය කිරීමට දණ්ඩක් (spindle) නැත. ඒ කියන්නේ වේරිකැප් එකේ ධාරිතාව වෙනස් කරන්නේ අතින් කරකවා නොවේ. මෙහි ධාරිතාව වෙනස් වන්නේ ඩයෝඩයේ පසු නැඹුරු වෝල්ටියතාව මඟිනි. වැරැක්ටරයේ අපට අවශ්‍ය ධාරිතාව සෙට් කිරීමට සුදුසු පසුනැඹුරු වෝල්ටියතාවක් සැපයිය යුතු අතර, මෙම වෝල්ටියතාව tune/tuning voltage ලෙස නම් කරමු. ටියුන් වෝල්ටියතාව වැඩි වන විට ධාරිතාව අඩු වේ. මේ නිසා මෙම ධාරිත්‍රකය වෝල්ටියතාවෙන් පාලනය වන ධාරිත්‍රකයක් (voltage-controlled capacitor) ලෙස හැඳින්විය හැකියි. තවද, විචල්‍ය ධාරිත්‍රකයකට වඩා බොහෝ කාලයක් හොඳින් වැඩ කරනවා මොකද සෙලවෙන/යාන්ත්‍රික කොටස් මෙහි නැති නිසා.

සටහන
  යාන්ත්‍රික කොටස් තිබෙන ඕනෑම උපකරණයක් කැඩී බිඳී යෑම හා ගෙවී යෑම වේගවත්ය. ඊට හේතුව ඉතිං පැහැදිලියිනෙ; දේවල් එකිනෙකට ඇතිල්ලෙන විට ගෙවී යනවා හා රත් වෙනවා. ඉලෙක්ට්‍රොනික්ස්වලදී යාන්ත්‍රික ස්වරූපයේ උපාංග තිබෙනවා ඕනෑ තරම්. සාමාන්‍යයෙන් භාවිතා වෙන සියලුම ස්විච යාන්ත්‍රිකයි. ඊට අමතරව රිලේ (relay) නම් උපාංගයද යාන්ත්‍රිකයි. ලෝහ පටි හා දැති රෝද යොදාගෙන සාදන ටයිමර් කොටස්ද මේ අතර වේ. මීට අමතරව, විචලය කැප්, විචල්‍ය රෙසිස්ටර්, විචල්‍ය ඉන්ඩක්ටර්වලද කරකැවෙන කොටස් ඇත. ඉතිං මේවායේ ආයු කාලය සීමා සහිතයි.

එහෙත් ඉහත යාන්ත්‍රික ක්‍රියාකාරිත්වය වෙනුවට සංඥා/විදුලිය මඟින්ම එම ක්‍රියාවන් සිදු කර ගත හැකි උපක්‍රමද පැවතිය හැකියි. මේවායේ සෙලවෙන ඇතිල්ලෙන කොටස් නැත. එනිසා ඒවායේ ආයු කාලය වැඩි වීමට පුලුවන්. උදාහරණයක් ලෙස, ඉලෙක්ට්‍රොනික් රිලේ (solid-state relays) නිපදවා තිබෙනවා.

ඔබ දන්නවා පීඑන් සන්ධියක් සතුව යම් සන්ධි ධාරිතාවක් පවතිනවා. සාමාන්‍යයෙන් මෙම සන්ධි ධාරිතාව කුඩායි. එහෙත් ඩයෝඩ සෑදිය හැකියි මෙම සන්ධි ධාරිතා අගය වැඩියෙන් පවතින ලෙස. මේවා තමයි වැරැක්ටර් ඩයෝඩ. සන්ධි ධාරිතාව පවතින්නේ ඩයෝඩයක් පසු නැඹුරු කළ විටයි. පසු නැඹුරු වෝල්ටියතාව වැඩි කරන විට, හායිත පෙදෙස විශාල වේ. එවිට ආරෝපණ තැටි දෙක මැද පරිවාරක කොටස පලල් වේ. එය ධාරිත්‍රකයේ ධාරිතාව අඩු වීමට හේතු වේ. ඒ කියන්නේ පසු නැඹුරු වෝල්ටියතාව (ටියුන් වෝල්ටියතාව) විචලනය කිරීමෙන් ධාරිතා අගය වෙනස් වේ. ඇත්තටම ධාරිතාව ටියුන් වෝල්ටියතාවේ වර්ගමූලයට ප්‍රතිලෝමව සමානුපාතික වේ.



සාමාන්‍යයෙන් ධාරිතාව ටියුන් වෝල්ටියතාවේ වර්ගමූලයට ප්‍රතිලෝමව සමානුපාතික වුවත්, ඩයෝඩයේ මාත්‍රණ මට්ටම් හා වෙනත් සාධක වෙනස් කරමින් මෙම සමානුපාතිකය වෙනස් කළ හැකියි. වෝල්ටියතාව වෙනස් කරන විට, වේගයෙන් ධාරිතාව වෙනස් වන වැරැක්ටර් abrupt varactor ලෙස හැඳින්වෙනවා. ඊටත් වඩා වැඩි වේගයෙන් ධාරිතාව වෙනස් වන විට ඊට hyper-abrupt varactor ලෙස පවසනවා (hyper යනු "වඩා වැඩියෙන්" යන තේරුම දෙන ඉංග්‍රිසි උපසර්ගයකි).

කෙසේ වෙතත්, වැරැක්ටර් ඩයෝඩවල ධාරිතා අගයන් සාමාන්‍ය කැප්වලට වඩා අඩුය. එනිසා බහුලවම මෙවැනි ඩයෝඩය භාවිතා වන්නේ අධිසංඛ්‍යාත (HF හා RF) පරිපථවලයි (ඔබ දන්නවා අධිසංඛ්‍යාත තරංගවලට කුඩා ධාරිතා අගයන් වුවද සෑහෙනවා).

වේරිකැප් එකක් තෝරා ගැනීමේදී මූලිකව එය සපෝට් කරන ධාරිතා පරාසය ගැන සැලකිලිමත් විය යුතුය. එම ධාරිතා පරාසයේ අන්ත දෙක (එනම් අඩුම ධාරිතාව හා වැඩිම ධාරිතාව) ලබා දෙන වෝල්ටියතාවන් දෙකද වැදගත්ය. ඔබගේ පරිපථයට ගැලපෙන සේ මෙම වෝල්ටියතා දෙක තිබිය යුතුය. මෙම වෝල්ටියතා දෙකෙන් වැඩි අගය සහිත වෝල්ටියතාවට වඩා වැඩිපුර වෝල්ටියතාවක් ඩයෝඩයට සපයන්න එපා (එවිට ඩයෝඩය පිලිස්සී යෑමට ඉඩ තිබේ; ඒ කියන්නේ මෙම වෝල්ටියතාව ඩයෝඩයේ PIV අගය ලෙස සැලකිය යුතුයි). ඇත්තටම හොඳ පුරුද්දක් ලෙස, වැරැක්ටරයක මෙම උපරිම පසුනැඹුරු වෝල්ටියතාව දක්වාම පාවිච්චි කරන්න එපා. උදාහරණයක් ලෙස, යම් වැරැක්ටරයක අවම ධාරිතාව ලැබෙන උපරිම වෝල්ටියතාව -20V නම්, අඩුම ගාණේ -18V පමණ තෙක් යොදාගන්න (එවිට බැරිවෙලාවත් ටිකක් වැඩිපුර වෝල්ට් ගණනක් ගමන් කළත් වැරැක්ටරය පිච්චෙන්නේ නැති වේවි).

සාමාන්‍යයෙන් ඉහත ධාරිතා අන්ත දෙක අනුපාතයක් ලෙසයි දක්වන්නේ (X:Y ආකාරයෙන්). මෙම අනුපාතය විශාල නම් (3 පමණ), එය ඇබ්‍රප්ට් වැරැක්ටරයක් වන අතර, එම අනුපාතය ඊටත් වඩා විශාල නම් (6 පමණ) එය හයිපර්-ඇබ්‍රප්ට් වැරැක්ටරයකි.

වැරැක්ටරයක් යොදන හැමවිටම ඊට සුදුසු ටියුන් වෝල්ටියතාවක් ලබා දිය යුතුය (මෙය ඩයෝඩය බයස් කිරීමක් ලෙසද සැලකිය හැකියි). පහත රූපය බලන්න. එහි (A) වලින් දැක්වෙන්නේ ඉන්ඩක්ටරයක් හා කැප් එකක් එකතුව සාදන අනුනාද (ටියුනින්) පරිපථයකි. එයම (B) වලින් දැක්වේ; එහෙත් තනි කැප් එකක් වෙනුවට ශ්‍රේණිගතව කැප් දෙකක් යොදා අැත. මෙවිට කැප් දෙක ශ්‍රෙණිගතව සම්බන්ධ වන නිසා, මුල් කැප් එකේ අගය මෙන් දෙගුණයක අගයක් මේ කැප් දෙකේ තිබිය යුතුයි. මෙය හැම අතින්ම පළමු පරිපථයට සමානයිනෙ.

දැන් (C) වලින් දක්වා තිබෙන්නේ දෙවැනි පරිපථයමයි. එහෙත් එහිදී යට ඇති සාමාන්‍ය කැප් එක වෙනුවට වේරිකැප් එකක් යොදා ඇත. වේරිකැප් එකක් යොදන විට, හැමවිටම එය බයස් කිරීමට සිදු වෙනවානෙ. සාමාන්‍ය කැප් එකක ෆැරඩ් අගය නිශ්චිතයි. එහෙත් වේරිකැප් එකේ ෆැරඩ් අගය අවශ්‍ය ප්‍රමාණයට මෙම බයස් කිරීමෙන් සෙට් කර ගැනීමට සිදු වෙනවානෙ. ඉතිං මෙම බයස් කිරිල්ල තමයි R1 රෙසිස්ටරය හරහා කර තිබෙන්නේ.



කෙනෙකු අසන්නට පුලුවන් ඇයි කෙළින්ම (A) රූපයේ තිබෙන කැප් එක වෙනුවට වැරැක්ටරය නොයෙදුවේ කියා. එය හොඳ ප්‍රශ්නයක්. එහෙත් එසේ කළ නොහැකියි. ඊට හේතුව, එසේ කළා නම්, R1 හරහා එන ටියුනින් වෝල්ටියතාව පිහිටන්නේ L1 කොයිලය හා ඩයෝඩය අතරයි. එහෙත් බලන්න එම පරිපථයේ කොයිලයේ අනෙක් කෙළවර භූගත වෙලායි පවතින්නේ. කොයිලය යනු සන්නායකයකි (ඒ කියන්නේ නිකංම වයර් කැබැල්ලක් සේ සිතන්න). දැන් බයස් විභවය කෙලින්ම භූගතයට සමබන්ධ වේ. ඕනෑම ස්ථානයක් භූගතයට සම්බන්ධ වන විට එතැන විභවය ශූන්‍ය වේ. ඒ කියන්නේ R1 හරහා ආපු බයස් වෝල්ටියතාවෙන් වැඩක් නැති වෙනවා. එවිට වේරිකැප් එකේ යට අග්‍රයත් උඩ අග්‍රයත් දෙකම භූගතයට සම්බන්ධ වෙනවා. පරිපථයෙන් කිසිදු වැඩක් නැතිව යනවා. එය වැලැක්විය හැකි හොඳම ක්‍රමය (C) වලින් පෙන්වා ඇති පරිදි C1 කැප් එකක් තිබීමයි. දැන් R1 හරහා එන ඩීසී බයස් විභවය එම කැප් එක හරහා ගමන් නොකරයි.

ඉහත පරිපථයේ R1 ප්‍රතිරෝධය හරහා ධාරාවක් ගලා යෑමට අවශ්‍ය නැත (වේරිකැප් හා කැප් එක ඩීසී බ්ලොක් කරන නිසා ප්‍රතිරෝධකය හරහා ධාරාවක් ගලන්නේ නැත). එනිසා එහි ඕම් අගය විශාල අගයකින් (මෙගාඕම්වලින්) තබන්න. ටියුනින් වෝල්ටේජ් එක විචලනය කළ විට, එම වෝල්ටියතාව වේරිකැප් එක බයස් කරනවා. මෙම ප්‍රතිරෝධය කුඩා වුවොත්, සිග්නල් එක මෙම ප්‍රතිරෝධය හරහා භූගත විය හැකියි (එවිට සිග්නල් එක දුර්වල වීමට හැකියි). අවශ්‍ය නම්, එම ප්‍රතිරෝධය වෙනුවට සුදුසු ඉන්ඩක්ටරයක් වුවද යෙදිය හැකියි (ඔබ දන්නවා ඉන්ඩක්ටරයක් හරහා ඒසී සංඥා යෑමට අකමැත්තක් දක්වනවා).


(D) වලින් දක්වා තිබෙන පරිපථයත් (C) වැනිමයි; එහෙත් (C) වල තිබුණු එක් දුර්වලතාවක් (D) හි නැත. එනම්, (C) පරිපථයේ යම් විදියකින් වෙනත් ආකාරයකින් වෝල්ටියතාවක් අනුනාද පරිපථයේ ප්‍රේරණය විය හැකියි. ඔව් එසේ විය හැකියි මොකද මෙහි කොයිලයක් තිබෙනවා. එම කොයිලය මත වටපිටාවේ තිබෙන විද්‍යුත්චුම්භක කිරණ (රේඩියෝ සිග්නල්) වැදී අමුතුවෙන් වෝල්ටියතාවක් ප්‍රේරණය විය හැකියි (කොයිලයක් තිබෙන ඕනෑම තැනක මෙලෙස “අහක ඉන්න නයි රෙද්ද අස්සට දමාගන්න” වැඩ සිදු කරනවා; එනම් වටපිටාවේ පවතින විද්‍යුත්චුම්භක කිරණ උරාගෙන වොල්ටියතාවන් ප්‍රේරණය කරයි). එවිට වැරැක්ටරයට දැනෙන බයස් වෝල්ටියතාව වෙනස් වෙනවා. එසේ අමුතුවෙන් ප්‍රේරණය වන විභවය R1 මඟින් ලබා දෙන බයස් වෝල්ටියතාවට එකතු විය හැකියි; නැතහොත් අඩු විය හැකියි. එකතු වුවත් අඩු වුවත්, වැරැක්ටරයේ ධාරිතාව වෙනස් වෙනවානෙ. එය වැලකෙනවා (D) ආකාරයට වැරැක්ටර් දෙකක් යොදාගත් විට.

දැන් වැරැක්ටර් දෙක එකිනෙකට විරුද්ධවයි තිබෙන්නේ (back-to-back). ඉහත ආකාරයට අමුතුවෙන් ප්‍රේරණය වූ වෝල්ටියතාව දැන් වැරැක්ටර් දෙකම හරහා ගොස් වැරැක්ටර් දෙකෙහිම බයස් වෝල්ටියතාව වෙනස් වෙනවා. එහෙත් මේ දෙක වෙනස් වන්නේ එකිනෙකට විරුද්ධ ආකාරයටයි (මොකද වැරැක්ටර් දෙක එකිනෙකට විරුද්ධ දිශාවට සවි කර තිබෙන නිසා). එබැවින් එක වැරැක්ටරයක බයස් එක වැඩි වීම නිසා අඩු වන ධාරිතාව, අනෙක් වැරැක්ටරයේ බයස් එක අඩු වීම නිසා වැඩි වන ධාරිතාවට හිලව් වෙනවා. ඒ කියන්නේ ටියුනින් පරිපථයේ කොච්චර අමුතුවෙන් වෝල්ටියතාවන් ප්‍රේරණය වුවත්, වැරැක්ටර් දෙකේ මෙම ක්‍රියාකාරිත්වය නිසා එය අහෝසි වී යනවා.

වේරිකැප් එකක ධාරිතා පරාසය කුඩා බව මුලිනුත් පැවසුවා. නිකමට හෝ වැඩි ධාරිතා අගයක් අවශ්‍ය නම්, වේරිකැප් දෙකක් සමාන්තරගතව සම්බන්ධ කළ හැකියි. උදාහරණයක් ලෙස ඉහත පරිපථයම සිතමු. ඉහත පරිපථවල කැප් දෙකක් ශ්‍රේණිගතව තිබෙනවා. එනිසා එහි ධාරිතාව අඩු වෙනවා (කැප් දෙකම සාමාන්‍යයෙන් එකම අගයෙන් තබන නිසා, ඉහත පරිපථවල සමක ධාරිතාව එක් කැපෑසිටරයක ධාරිතාවෙන් අඩක් බවට පත් වේ). උදාහරණයක් ලෙස, ඉහත වේරිකැප් එකක අගය 10pF නම්, ශ්‍රේණිගත සම්බන්ධය නිසා, සමක අගය 5pF බවට පත් වේ. සිතන්න වැඩි අගයකින් යුත් ධාරිතාවක් අවශ්‍ය නමුත් එච්චර විශාල අගයකින් යුත් වැරැක්ටර් සොයා ගැනීමට නොහැකියි කියා. එවිට, ඉහත (D) පරිපථයම පහත ආකාරයට සැකසිය හැකියි.

 
මෙහි D1-D4 යුගලය සමාන්තරගත නිසා එම අගයන් දෙක එකතු වෙනවා. එලෙසම D2-D3 යුගලේ අගයත් එකතු වෙනවා. එනිසා ඉහත උදාහරණයටම මෙය අදාල කළොත්, උඩ යුගලය 20pF ද යට යුගලයද 20pF ලෙස දැන් සැලකිය හැකියි. මේ දෙක ශ්‍රේණිගත නිසා අවසානයේ මුලු පරිපථයේම සමක ධාරිතාව ඉන් අඩක් වන 10pF බවට පත් වෙනවා. මෙම 10pF ප්‍රමාණයත් මදි නම් තවත් වේරිකැප් සමාන්තරගතව යෙදිය හැකියි නේද? මතක තබා ගන්න, මේ සෑම වැරැක්ටරයක්ම බයස් කළ යුතුයි. එය පහසුවෙන් කළ හැකියි රූපයේ දක්වා ඇති ලෙසට (ධාරාවක් ගමන් කරන්නේ නැති නිසා, එකම R1 හරහා ඒ සියලු වැරැක්ටර් බයස් කළ හැකියි). බලන්න පහත පරිපථයේත් R1 හරහා යොදා ඇති, වැරැක්ටරයේ බයස් එක පරිපථය හරහා ගමන් කිරීම වැලැක්වීමට C1 කැප් එකක් යොදා ඇත.



වැරැක්ටර් ඩයෝඩය ඩයෝඩයක් වුවත්, එය භාවිතා කෙරෙන්නේ ධාරිත්‍රකයක් ලෙස නිසා, ධාරිත්‍රක හා ඉන්ඩක්ටර්වලදී කතා කළ කිව් සාධකය මෙහිදීද ඇත. ඊට හේතුව වැරැක්ටරයක ධාරිතාවකට අමතරව ප්‍රතිරෝධයක්ද පැවතීමයි. ඒ අනුව වැරැක්ටරයක සමක ආකෘතිය (equivalent model) පහත ආකාරයට වේ. සුපුරුදු ලෙස කිව් අගය සොයන සූත්‍රය මීට යෙදූ විට, Q = 1 / 2 pi CV R යන්න ලැබේ. ඔබට අවශ්‍ය කිව් අගය තිබෙන වැරැක්ටරයක් යෙදීමට උත්සහ කරන්න.



ඉලෙක්ට්‍රෝනික්ස් (electronics) ...

No comments:

Post a Comment