2024-07-16
한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina
यदा भवन्तः डायोड्स् इति चिन्तयन्ति तदा किं मनसि आगच्छति ? भवतः दूरभाषस्य चार्जरस्य उपरि सः लघुः निमिषमाणः प्रकाशः? रिमोट् कण्ट्रोल् इत्यस्य अग्रे अवरक्त "नेत्राणि"? एते दैनन्दिनजीवने डायोडस्य सामान्यप्रयोगाः सन्ति । इलेक्ट्रॉनिकपरिपथानां मूलभूतघटकत्वेन डायोडाः एकदिशा "द्वारः" इव भवन्ति यत् केवलं धाराम् एकस्मिन् दिशि गन्तुं शक्नोति (शुद्धिकरणम्) इदं सरलं प्रतीयमानं कार्यं असंख्यविद्युत्यन्त्रेषु प्रमुखा भूमिकां निर्वहति ।
वस्तुतः डायोडस्य क्षमता तस्मात् दूरं गच्छति । चीनस्य विज्ञानप्रौद्योगिकीविश्वविद्यालयस्य प्रोफेसरः सन हैडिंग् इत्यस्य iGaN Lab शोधसमूहेन वुहानविश्वविद्यालयस्य शिक्षाविदः लियू शेङ्गः च तस्य दलेन सह अद्यैव बहुकार्यात्मकं फोटोडायोड् विकसितम्, येन डायोडस्य अनुप्रयोगसंभावनाः सम्पूर्णतया नूतनस्तरं यावत् उन्नताः अभवन् .
अयं लेखः नेचर इलेक्ट्रॉनिक्स इत्यस्मिन् आवरणलेखरूपेण प्रकाशितः अस्ति
(चित्रस्य स्रोतः सन्दर्भः १)
एषः नूतनः बहुकार्यात्मकः डायोडः, .न केवलं साधारण-डायोड् इव सुधारं कर्तुं शक्नोति, अपितु प्रकाश-उत्सर्जक-डायोड् (LED) इव प्रकाशं उत्सर्जयितुं शक्नोति । "एकेन शिलेन त्रयः पक्षिणः मारयन्" इति वक्तुं शक्यते! एकस्मिन् डायोड-मध्ये बहुविधकार्यं प्राप्तुं पूर्वं अकल्पनीयम् आसीत् ।
अस्य "सुपर-डायोड्" इत्यस्य कोरः गैलियम-नाइट्राइड्-आधारितः पीएन-सन्धिः अस्ति । यथा वयं सर्वे जानीमः, PN संधिः डायोडस्य "हृदयः" अस्ति तथा च p-प्रकारस्य n-प्रकारस्य च अर्धचालकद्वयेन निर्मितः अस्ति । यदा पीएन-सन्धिस्य द्वयोः अन्तयोः अग्रे वोल्टेजः प्रयुक्तः भवति तदा इलेक्ट्रॉनाः छिद्राणि च सङ्गमे मिलित्वा "पुनः संयोजिताः" भविष्यन्ति, तस्मात् धारा उत्पद्यते, परिपथः च प्रवाहकः भविष्यति
यदि एषा पुनर्संयोजनप्रक्रिया फोटॉनान् मुक्तं करोति तर्हि पीएन-सन्धिः प्रकाश-उत्सर्जकः डायोडः भवति, यः विद्युत्-शक्तिं प्रकाश-ऊर्जायां परिवर्तयितुं शक्नोति । गैलियम नाइट्राइड् एकः पदार्थः अस्ति यः प्राकृतिकरूपेण एलईडी-इत्यस्य कृते उपयुक्तः अस्ति ।
एलईडी-इत्यस्य त्रयः वर्णाः
(चित्रस्य स्रोतः विकिपीडिया)
गैलियम नाइट्राइड् एकः उदयमानः विस्तृत-पट्टिका-अन्तर-अर्धचालकः अस्ति, पारम्परिक-सिलिकॉन-जर्मेनियम-योः तुलने, एतत् "बृहत्-पुरुषः" इव अस्ति ।
एतेन गैलियम नाइट्राइड् इत्यस्य अनेकाः लाभाः प्राप्यन्ते : १.इदं अधिकं वोल्टेजं, तापमानं, आवृत्तिं च सहितुं शक्नोति, उच्चशक्तियुक्तानि, उच्चावृत्तियुक्तानि, उच्चतापमानयुक्तानि च उपकरणानि निर्मातुं उपयुक्तं भवति, अस्य पट्टिकाविस्तारः नील-बैंगनीतः पराबैंगनीप्रकाशस्य तरङ्गदैर्घ्यस्य अनुरूपं भवति, येन इदं आदर्शसामग्री भवति लघुतरङ्गदैर्घ्ययुक्तानां एलईडी-लेसर-निर्माणं, एतत् विविध-तत्त्वैः सह समायोज्य-ऊर्जा-पट्टिकाभिः सह यौगिकं निर्मातुम् अर्हति, येन एकात्मक-एकीकरणस्य सुविधा भवति (एकस्मिन् एव अर्धचालक-सामग्रीषु बहुविध-कार्यात्मक-यन्त्राणां एकीकरणं कृत्वा सम्पूर्णं प्रणालीं वा उपतन्त्रं वा)
एतैः अद्वितीयैः भौतिक-रासायनिकगुणैः गैलियम-नाइट्राइड् प्रकाश-प्रदर्शन-सञ्चार-शक्ति-इलेक्ट्रॉनिक्स-आदिक्षेत्रेषु प्रकाशते, तृतीय-पीढीयाः अर्धचालकस्य "तारकः" इति नाम्ना प्रसिद्धः अस्ति
अस्मिन् समये शोधकर्तारः गैलियम नाइट्राइड् एलईडी इत्यस्य आधारेण लघुप्रतीतः परिवर्तनं कृतवन्तः: पीएन-सङ्गमस्य पी-प्रकारस्य क्षेत्रस्य उपरि स्वतन्त्रतया नियन्त्रणीयं तृतीयविद्युत्कोशं योजयित्वा एषः एव उत्तमः डिजाइनः डायोड-भ्यः कल्पनायाः अधिकं स्थानं ददाति ।
नवीन डायोड का योजनाबद्ध आरेख
(चित्रस्य स्रोतः सन्दर्भः १)
भिन्न-भिन्न-वोल्टेज-प्रयोगेन विद्युत्-प्रवाहस्य पी-क्षेत्रस्य च सम्पर्कस्य नियमनं कृत्वा पीएन-जंक्शन-क्षेत्रे वाहक-सान्द्रतां नियन्त्रयितुं शक्यते, येन यन्त्रस्य प्रकाश-तीव्रता, अन्वेषण-संवेदनशीलता च समायोजितुं शक्यते अतः अपि उत्तमं, नियन्त्रणसंकेतद्वयं तर्कद्वारस्य निवेशस्य अनुकरणमपि कर्तुं शक्नोति, येन डायोडः तर्कक्रियाः अपि कर्तुं शक्नोति ।
एतत् दृष्ट्वा बहवः पाठकाः भ्रमिताः भूत्वा पश्चात्तापं कर्तुं आरभन्ते ।
पारम्परिक-गैलियम-नाइट्राइड्-एलईडी-मध्ये पीएन-सन्धिः "द्वि-व्यक्ति-मञ्चः" इव भवति यत्र n-क्षेत्रे इलेक्ट्रॉनाः, p-क्षेत्रे छिद्राणि च मिलित्वा पुनः संयोजयन्ति, एकस्मिन् समये फोटॉन्-इत्येतत् मुक्तं कुर्वन्ति, यत् स्थूलदर्शकरूपेण उज्ज्वलप्रकाशरूपेण दृश्यते
अस्य "नृत्यस्य" लयः मुख्यतया पीएन-सङ्गमस्य पारं प्रयुक्तेन वोल्टेजेन नियन्त्रितः भवति । वोल्टेजः यथा अधिकः भवति तथा इलेक्ट्रॉनाः छिद्राणि च "नृत्य" शीघ्रं भवन्ति तथा च प्रकाशस्य उत्सर्जनस्य तीव्रता अधिका भवति । परन्तु कान्तिसमायोजनं विहाय अस्य "मञ्चस्य" अन्यकार्यं नास्ति इव ।
चीनीयवैज्ञानिकसंशोधकानां अभिनवविन्यासेन अस्य "मञ्चस्य" नूतनाः क्षमताः प्राप्ताः । ते p-क्षेत्रस्य उपरि स्वतन्त्रं तृतीयं विद्युत्कोशं योजितवन्तः । इदं विद्युत्कोशं "मञ्चप्रबन्धक" इव "नर्तकानां" कृते अतिरिक्तं नियन्त्रणं दातुं शक्नोति, यत् पीएन-नोड् इत्यस्य "प्रदर्शनं" न प्रभावितं करोति ।
विशेषतः यदा तृतीयविद्युत्कोशे ऋणात्मकवोल्टेजः प्रयुक्तः भवति तदा सः "वैक्यूम क्लीनर" इव कार्यं करोति यत् p-क्षेत्रस्य समीपे छिद्राणि आकर्षयितुं शक्नोति । मञ्चे यथा न्यूनाः "नर्तकाः" भवन्ति तथा छिद्राणां प्रस्थानेन सम्पूर्णे p-क्षेत्रे छिद्रसान्द्रतायाः न्यूनता भविष्यति ।
छिद्रस्य विषये तु p-क्षेत्रे बहुमतवाहकाः इति नाम्ना तेषां सान्द्रतायां परिवर्तनं पीएन-सङ्गमस्य विद्युत्गुणान् महत्त्वपूर्णतया प्रभावितं करिष्यति छिद्रसान्द्रतायाः न्यूनतायाः अर्थः अस्ति यत् p प्रदेशस्य चालकता दुर्बलतां प्राप्नोति, PN संधिस्य प्रतिरोधः वर्धते, इलेक्ट्रॉनानां छिद्राणां च "मिलनस्य" सम्भावना न्यूनीभवति, प्रकाशतीव्रता च दुर्बलतां प्राप्स्यति तद्विपरीतम्, यदि तृतीयविद्युत्कोशे सकारात्मकवोल्टेजः प्रयुक्तः भवति तर्हि p क्षेत्रे अधिकानि छिद्राणि धक्कायन्ते, येन PN संधिस्य प्रकाशः वर्धते
यद्यपि तृतीयविद्युत्कोशस्य समायोजनस्य प्रभावः समग्रवोल्टेजस्य समायोजनस्य प्रभावः सदृशः भवति तथापि तस्य नियन्त्रणप्रभावः अधिकसटीकः भवति तथा च ऊर्जाहानिः न्यूना भवति
तत् एव न, तृतीयविद्युत्कोशस्य योजनेन प्रकाशविद्युत्परिचये नूतनानि अनुप्रयोगाः प्राप्यन्ते । यदा डायोडः विपरीतपक्षपातेन कार्यं करोति तदा पीएन-सङ्गमस्य अन्तः विद्युत्क्षेत्रं प्रकाशजनित-इलेक्ट्रॉन-छिद्रयुग्मान् पृथक् कर्तुं, प्रकाशधारा जनयितुं, प्रकाशीयसंकेतानां पत्ताङ्गीकरणस्य साक्षात्कारं कर्तुं च शक्नोति तृतीयः विद्युत्कोशः p-क्षेत्रे छिद्रसान्द्रतां समायोजयित्वा पीएन-सङ्गमस्य अन्तःनिर्मितविद्युत्क्षेत्रस्य तीव्रताम् परिवर्तयितुं शक्नोति, तस्मात् प्रकाशधारायाः आकारं प्रभावितं करोति इदं "जूम् लेन्स" इत्यस्य समकक्षं भवति यत् आवश्यकतानुसारं डायोडस्य प्रकाशविद्युत्प्रतिसादसंवेदनशीलतां समायोजयितुं शक्नोति ।
अतः अपि आश्चर्यं यत् यदा तृतीयं विद्युत्कोशं पीएन-सन्धिं च समग्ररूपेण विचार्यते तदा एतत् यन्त्रं वस्तुतः तर्क-सञ्चालनस्य अनुकरणं कर्तुं शक्नोति! कल्पयतु यत् वयं PN-सङ्गमस्य पारं प्रयुक्तं वोल्टेजं एकं इनपुट्-संकेतरूपेण, तृतीय-इलेक्ट्रोडस्य वोल्टेजं अन्यं इनपुट्-संकेतरूपेण, डायोडस्य वर्तमान-निर्गमं च तार्किक-परिणामरूपेण चिन्तयितुं शक्नुमः
चतुराईपूर्वकं परिपथस्य डिजाइनं कृत्वा द्वयोः इनपुट्-संकेतयोः उच्च-नीच-स्तरयोः समायोजनं कृत्वा डायोडं "AND", "OR", "NOT" इत्यादीनां मूलभूत-तार्किक-क्रियाणां कृते कर्तुं शक्यते इदं सरलं "मञ्चं" बहुकार्यात्मकं "स्टूडियो-केन्द्रं" उन्नयनस्य बराबरम् अस्ति!
अवश्यं, अद्यापि बहवः आव्हानाः सन्ति, येषां निवारणं करणीयम् अस्ति, यत् एतत् प्रौद्योगिक्याः प्रयोक्तुं पूर्वं, यथा उपकरणस्य कार्यक्षमतायाः अधिकं अनुकूलनं, निर्माणप्रक्रियायाः विश्वसनीयतायाः, स्थिरतायाः च सुधारः परन्तु अस्य बहुकार्यात्मकस्य गैलियम नाइट्राइड् डायोडस्य उद्भवः सूचयति यत् अधिकं रोमाञ्चकारी प्रकाशविद्युत्जगत् शान्ततया आगच्छति इति।
अस्मिन् जगति प्रकाशस्य उत्सर्जनं, अन्वेषणं, गणना च भिन्नाः न सन्ति, अपितु एकस्मिन् यन्त्रे सम्यक् एकीकृताः, निकटतया समन्वयिताः च सन्ति अस्माकं विश्वासस्य कारणं वर्तते यत् एतत् सफलतापूर्वकं शोधपरिणामं भविष्ये प्रकाश, प्रदर्शन, संचार, कम्प्यूटिंग इत्यादिक्षेत्रेषु क्रान्तिकारी परिवर्तनं निश्चितरूपेण आनयिष्यति।
एकं यन्त्रं, बहुविधं कार्यम्। एतत् न केवलं प्रौद्योगिकी नवीनता, अपितु नूतनचिन्तनपद्धतिं अपि प्रतिनिधियति। "त्रि-एक-" गैलियम-नाइट्राइड्-डायोड् अस्मान् वदति यत् चतुर-निर्माणेन सीमापार-एकीकरणेन च साधारणं प्रतीयमानं यन्त्रं असाधारणं क्षमताम् अपि मुक्तं कर्तुं शक्नोति एतेन अस्मान् एतदपि बोधयति यत् वैज्ञानिकसंशोधनेषु वा अन्येषु क्षेत्रेषु वा निहितसीमानां भङ्गं कृत्वा अग्रणीत्वं नवीनतां च कर्तुं साहसं कृत्वा सर्वदा अप्रत्याशितविस्मयानि आनेतुं शक्नुवन्ति।
सन्दर्भाः : १.
निर्माता : लोकप्रिय विज्ञान चीन
लेखकः गुओ फी (यांताई विश्वविद्यालय)
निर्माता : चीन लोकप्रिय विज्ञान एक्स्पो
नवीनतमवार्तासूचनाः संग्रह्य व्यवस्थित्य सर्वेषां कृते निःशुल्कं पश्यन्तु।
