Field effect (semiconductor)
இயற்பியலில், புல விளைவு என்பது வெளிப்புற மின்சார புலத்தைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் ஒரு பொருளின் மின் கடத்துத்திறனை மாற்றியமைப்பதைக் குறிக்கிறது. ஒரு உலோகத்தில், பயன்படுத்தப்பட்ட புலங்களுக்கு பதிலளிக்கும் எலக்ட்ரான் அடர்த்தி மிகவும் பெரியது, ஒரு வெளிப்புற மின்சார புலம் பொருளுக்குள் மிகக் குறுகிய தூரத்தை மட்டுமே ஊடுருவ முடியும். இருப்பினும், ஒரு குறைக்கடத்தியில் ஒரு பயன்பாட்டு புலத்திற்கு பதிலளிக்கக்கூடிய எலக்ட்ரான்களின் (மற்றும் துளைகள்) குறைந்த அடர்த்தி போதுமான அளவு சிறியதாக இருப்பதால், புலம் பொருளுக்குள் வெகு தொலைவில் ஊடுருவ முடியும். இந்த புலம் ஊடுருவல் அதன் மேற்பரப்புக்கு அருகிலுள்ள குறைக்கடத்தியின் கடத்துத்திறனை மாற்றுகிறது, மேலும் இது புல விளைவு என்று அழைக்கப்படுகிறது. புல விளைவு ஷாட்கி டையோடு மற்றும் புல விளைவு டிரான்சிஸ்டர்களின் செயல்பாட்டிற்கு அடித்தளமாக உள்ளது, குறிப்பாக MOSFET, JFET மற்றும் MESFET. மேற்பரப்பு கடத்துத்திறன் மற்றும் பட்டை வளைவு மேற்பரப்பு கடத்துத்திறனில் மாற்றம் ஏற்படுகிறது, ஏனெனில் பயன்படுத்தப்பட்ட புலம் எலக்ட்ரான்களுக்கு கிடைக்கும் ஆற்றல் நிலைகளை மேற்பரப்பில் இருந்து கணிசமான ஆழத்திற்கு மாற்றுகிறது, மேலும் இது மேற்பரப்பு பகுதியில் உள்ள ஆற்றல் நிலைகளின் ஆக்கிரமிப்பை மாற்றுகிறது. இத்தகைய விளைவுகளின் ஒரு பொதுவான சிகிச்சை, பேண்ட்-வளைவு வரைபடத்தை அடிப்படையாகக் கொண்டது, இது பேண்ட் விளிம்புகளின் ஆற்றலில் உள்ள நிலைகளை பொருளின் ஆழத்தின் செயல்பாடாக காட்டுகிறது. ஒரு எடுத்துக்காட்டு பட்டை வளைக்கும் வரைபடம் படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளது. வசதிக்காக, ஆற்றல் eV இல் வெளிப்படுத்தப்படுகிறது மற்றும் மின்னழுத்தம் மின்னழுத்தங்களில் வெளிப்படுத்தப்படுகிறது, இது அடிப்படை கட்டணத்திற்கு ஒரு காரணி q இன் தேவையைத் தவிர்க்கிறது. படத்தில், இரண்டு அடுக்கு அமைப்பு காட்டப்பட்டுள்ளது, இதில் இடது கை அடுக்காக ஒரு இன்சுலேட்டரும், வலது கை அடுக்காக ஒரு குறைக்கடத்தியும் உள்ளன. அத்தகைய கட்டமைப்புக்கு ஒரு எடுத்துக்காட்டு எம்ஓஎஸ் மின்தேக்கி, உலோக வாயில் தொடர்பால் ஆன இரண்டு முனைய அமைப்பு, உடல் தொடர்புடன் கூடிய குறைக்கடத்தி உடல் (சிலிக்கான் போன்றவை) மற்றும் இடைப்பட்ட காப்பு அடுக்கு (சிலிக்கான் டை ஆக்சைடு போன்றவை, எனவே பெயர் ஓ). இடது பேனல்கள் கடத்தல் பேண்டின் மிகக் குறைந்த ஆற்றல் மட்டத்தையும், வேலன்ஸ் பேண்டின் மிக உயர்ந்த ஆற்றல் மட்டத்தையும் காட்டுகின்றன. இந்த நிலைகள் ஒரு நேர்மறை மின்னழுத்தம் V இன் பயன்பாட்டின் மூலம் "வளைந்துள்ளன". வழக்கமாக, எலக்ட்ரான்களின் ஆற்றல் காட்டப்படுகிறது, எனவே மேற்பரப்பில் ஊடுருவும் ஒரு நேர்மறை மின்னழுத்தம் கடத்தல் விளிம்பைக் குறைக்கிறது. ஒரு தடித்த கோடு ஆக்கிரமிப்பு சூழ்நிலையை சித்தரிக்கிறதுஃ இந்த ஃபெர்மி நிலைக்குக் கீழே நிலைகள் ஆக்கிரமிக்கப்படுவதற்கான வாய்ப்புகள் அதிகம், கடத்தல் பட்டை ஃபெர்மி நிலைக்கு நெருக்கமாக நகர்கிறது, இது இன்சுலேட்டருக்கு அருகிலுள்ள கடத்தல் பட்டையில் அதிக எலக்ட்ரான்கள் இருப்பதைக் குறிக்கிறது. மொத்தப் பகுதி படத்தில் உள்ள எடுத்துக்காட்டு, பயன்படுத்தப்பட்ட புலத்தின் வரம்பிற்கு அப்பால் உள்ள மொத்தப் பொருளில் ஃபெர்மி நிலை வேலன்ஸ் பேண்ட் விளிம்பிற்கு அருகில் இருப்பதைக் காட்டுகிறது. ஆக்கிரமிப்பு மட்டத்திற்கான இந்த நிலை குறைக்கடத்தியில் அசுத்தங்களை அறிமுகப்படுத்துவதன் மூலம் ஏற்பாடு செய்யப்படுகிறது. இந்த விஷயத்தில் அசுத்தங்கள் ஏற்பிகள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன, அவை வேலன்ஸ் பேண்டிலிருந்து எலக்ட்ரான்களை ஊறவைத்து எதிர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்படுகின்றன, குறைக்கடத்தி பொருளில் பதிக்கப்பட்ட நிலையான அயனிகள். அகற்றப்பட்ட எலக்ட்ரான்கள் வேலன்ஸ் பேண்ட் நிலைகளிலிருந்து வரையப்பட்டு, வேலன்ஸ் பேண்டில் காலியிடங்கள் அல்லது துளைகளை விட்டுச்செல்கின்றன. புலம் இல்லாத பகுதியில் சார்ஜ் நடுநிலைமை நிலவுகிறது, ஏனெனில் ஒரு எதிர்மறை ஏற்பி அயனி புரவலன் பொருளில் ஒரு நேர்மறை குறைபாட்டை உருவாக்குகிறதுஃ ஒரு துளை என்பது ஒரு எலக்ட்ரான் இல்லாதது, அது ஒரு நேர்மறை சார்ஜ் போல செயல்படுகிறது. எந்த புலமும் இல்லாத இடத்தில், நடுநிலைமை அடையப்படுகிறது, ஏனெனில் எதிர்மறை ஏற்பி அயனிகள் நேர்மறை துளைகளை சரியாக சமநிலைப்படுத்துகின்றன. மேற்பரப்பு பகுதி அடுத்து பட்டை வளைவு விவரிக்கப்பட்டுள்ளது. இன்சுலேட்டரின் இடது பக்கத்தில் ஒரு நேர்மறை சார்ஜ் வைக்கப்படுகிறது (எடுத்துக்காட்டாக ஒரு உலோக "கேட்" மின்முனையை பயன்படுத்துதல்). இன்சுலேட்டரில் கட்டணங்கள் எதுவும் இல்லை, எனவே மின்சார புலம் நிலையானது, இது இந்த பொருளில் மின்னழுத்தத்தின் நேரியல் மாற்றத்திற்கு வழிவகுக்கிறது. இதன் விளைவாக, இன்சுலேட்டர் கடத்தல் மற்றும் வேலன்ஸ் பட்டைகள் உருவத்தில் நேரான கோடுகளாக உள்ளன, அவை பெரிய இன்சுலேட்டர் ஆற்றல் இடைவெளியால் பிரிக்கப்படுகின்றன. மேல் பலகத்தில் காட்டப்பட்டுள்ள சிறிய மின்னழுத்தத்தில் உள்ள குறைக்கடத்தியில், இன்சுலேட்டரின் இடது பக்கத்தில் வைக்கப்படும் நேர்மறை சார்ஜ் வேலன்ஸ் பேண்ட் விளிம்பின் ஆற்றலைக் குறைக்கிறது. இதன் விளைவாக, இந்த மாநிலங்கள் குறைப்பு ஆழம் என்று அழைக்கப்படுவதற்கு முழுமையாக ஆக்கிரமிக்கப்பட்டுள்ளன, அங்கு வயல் மேலும் ஊடுருவ முடியாது என்பதால் மொத்த ஆக்கிரமிப்பு தன்னை மீண்டும் நிலைநிறுத்துகிறது. இந்த நிலைகள் குறைவதால் மேற்பரப்புக்கு அருகிலுள்ள வேலன்ஸ் பேண்ட் நிலைகள் முழுமையாக ஆக்கிரமிக்கப்படுவதால், நிலையான எதிர்மறை ஏற்பி-அயன் கட்டணங்கள் மட்டுமே மேற்பரப்புக்கு அருகில் உள்ளன, இது துளைகள் இல்லாத மின்சார காப்பு பகுதியாக மாறுகிறது (குறைப்பு அடுக்கு). எனவே, வெளிப்படும் எதிர்மறை ஏற்பி அயனி கட்டணம் இன்சுலேட்டர் மேற்பரப்பில் வைக்கப்படும் நேர்மறை கட்டணத்தை சமநிலைப்படுத்தும் போது புலம் ஊடுருவல் தடுக்கப்படுகிறதுஃ குறைப்பு அடுக்கு அதன் ஆழத்தை சரிசெய்து நிகர எதிர்மறை ஏற்பி அயனி கட்டணம் வாயிலில் உள்ள நேர்மறை கட்டணத்தை சமநிலைப்படுத்துகிறது. தலைகீழ் கடத்தல் பட்டை விளிம்பும் குறைக்கப்பட்டு, இந்த நிலைகளின் எலக்ட்ரான் ஆக்கிரமிப்பு அதிகரிக்கிறது, ஆனால் குறைந்த மின்னழுத்தங்களில் இந்த அதிகரிப்பு குறிப்பிடத்தக்கதாக இல்லை. இருப்பினும், பெரிய பயன்பாட்டு மின்னழுத்தங்களில், கீழ் பேனலைப் போலவே, கடத்தல் பட்டை விளிம்பும் ஒரு குறுகிய மேற்பரப்பு அடுக்கில் இந்த நிலைகளின் குறிப்பிடத்தக்க எண்ணிக்கையை ஏற்படுத்த போதுமான அளவு குறைக்கப்படுகிறது, இது ஒரு தலைகீழ் அடுக்கு என்று அழைக்கப்படுகிறது, ஏனெனில் எலக்ட்ரான்கள் துருவமுனைப்பில் எதிர் திசையில் உள்ளன. தலைகீழ் அடுக்கில் எலக்ட்ரான் கட்டணத்தின் இந்த தொடக்கம் ஒரு பயன்படுத்தப்பட்ட வாசல் மின்னழுத்தத்தில் மிகவும் குறிப்பிடத்தக்கதாகிறது, மேலும் பயன்படுத்தப்பட்ட மின்னழுத்தம் இந்த மதிப்பை மீறியவுடன் சார்ஜ் நடுநிலைமை கிட்டத்தட்ட முற்றிலும் எதிர் அடுக்கில் எலக்ட்ரான்களைச் சேர்ப்பதன் மூலம் அடையப்படுகிறது, மாறாக ஏற்றுக்கொள்வோர் அயனி கட்டணத்தை அதிகரிப்பதன் மூலம் குறைப்பு அடுக்கின் விரிவாக்கம். குறைக்கடத்தியில் மேலும் புலம் ஊடுருவல் இந்த கட்டத்தில் தடுக்கப்படுகிறது, ஏனெனில் எலக்ட்ரான் அடர்த்தி நுழைவாயில் மின்னழுத்தத்திற்கு அப்பால் பேண்ட்-வளைவுடன் அதிவேகமாக அதிகரிக்கிறது, திறம்பட குறைப்பு அடுக்கு ஆழத்தை அதன் மதிப்பில் நுழைவாயில் மின்னழுத்தங்களில் பின்னுகிறது. குறிப்புகள் குறைக்கடத்திகள் குறைக்கடத்தி தொழில்நுட்பம் குறைக்கடத்தி கட்டமைப்புகள் மின்னணு பட்டை கட்டமைப்புகள் இயற்பியல் நிகழ்வுகள் MOSFET கள்