અર્ધવાહકોનો પરિચય

તમે કદાચ શીખી ગયા હસો કે પદાર્થ પોતાના માંથી વિધુત ભારનો વહન કઈ રીતે થવા દેય છે તેના આધારે આપણે પદાર્થોનું વર્ગીકરણ કરીએ છીએ આપણે પદાર્થનું વર્ગીકરણ સુવાહક એટલે કે કન્ડક્ટર્સ અવાહક એટલે કે ઇન્સ્યુલેટર્સ અને અર્ધ વાહક એટલે કે સેમી કન્ડક્ટર્સમાં કરીએ છીએ અને આપણે આ પ્રકરણમાં સેમી કન્ડક્ટર્સ એટલે કે અર્ધ વાહક વિશે વાત કરીશું મારા મનમાં હંમેશા એ પ્રશ્ન ઉદ્ભવે છે કે આપણે અર્ધ વાહક વિશે શા માટે વાત કરીએ છીએ તેની ઉપયોગીતા શું છે હું તેમને આ પ્રમાણે વિચારું છું સુવાહક વિધુતભારનો શારીરિક વહન કરી શકે અથવા સુવાહક પદાર્થો વિધુતનું સારી રીતે વહન કરી શકે માટે જયારે આપણને વિધુતની જરૂર પડે છે ત્યારે આપણે સુવાહકનો ઉપયોગ કરીએ છીએ અને જો આપણે અવાહક પદાર્થોની વાત કરીએ તો તેઓ વિધુતને પસાર થવા દેતા નથી માટે એવી જગ્યાઓ જ્યાં આપણને વિધુત ન જોયતું હોય ત્યાં આપણે અવાહક પદાર્થોનો ઉપયોગ કરી શકીએ તો આપણે આ અર્ધ વાહકનો ઉપયોગ ક્યાં કરીશું આપણે તેના વિશે શા માટે વાત કરીએ છીએ તેમને સારી રીતે સમજવા આપણે અહીં એક ચિત્ર જોઈએ તમે અહીં શું જોઈ રહ્યા છો તમે અહીં જોઈ રહ્યા છો કે કેટલાક માણસો આ મોટા બોક્સને રૂમની અંદર લઇ જવાનું પ્રયત્ન કરે છે તેઓ આ બોક્સને ધક્કો મારે છે અને અહીં આ ચિત્ર લગભગ 60 વર્ષ પહેલાનું છે આ ચિત્ર 60 વર્ષ પહેલાનું છે અને તેઓ આ જે મોટા બોક્સને ધક્કો મારોવાનો પ્રયત્ન કરી રહ્યા છે તે સૌથી પ્રથમ વાર બનાવવામાં આવેલી હાડ ડ્રાઈવ છે હવે અહીં આ જે ડ્રાઈવ છે તેની ક્ષમતા 5 mb ની છે તેની ક્ષમતા 5MB છે અને હવે અત્યારે આપણી પાસે જે છે તેનું હું તમને ચિત્ર બતાવીશ અહીં આ મારી પાસે મેમરી કાર્ડ છે અને તેની ક્ષમતા 32 GB ની છે તો અહીં આ જે બીજું ચિત્ર છે તે વર્તમાનનું છે આપણે અત્યારે અહીં છીએ અને આ મેમરી કાર્ડની ક્ષમતા 32 GB ની છે 32 GB તમે થોડી વાર માટે વીડીઓ અટકવો અને આ બંને ચિત્રને સમજવાનો પ્રયત્ન કરો તમને લાગશે કે હું મઝાક કરી રહી છું પરંતુ આ જે મોટું ચિત્ર છે તેની ક્ષમતા ફક્ત 5MB ની છે અને તમે આમ શેનો સમાવેશ કરી શકો આપણે આજના સમયમાં કેમેરા વડે જે ફોટો લઈએ છીએ તેવા મહત્તમ 2 કે 3 ફોટોનો સમાવેશ કરી શકાય અને આ મેમરી કાર્ડમાં આપણે વિડિઓ ગેમ્સ જેવી અનેક બાબતોનો સંગ્રહ કરી શકીએ અને અહીં આ 60 વર્ષ પહેલાનું છે આ તકનીકી ક્ષેત્રે જે વિકાસ થયો છે તે માનવામાં ન આવે તેવો છે આ કઈ રીતે શક્ય છે ફક્ત આના વિશે જ નહિ પરંતુ આપણી પાસે જેટલા પણ ઇલેક્ટ્રોનિક ડિવાઈઝ છે તે બધા વિશે વિચારો કમ્પ્યુટર કેલ્ક્યુલેટર સેલફોન આપણી પાસે જે થોડા વર્ષ પહેલા હતું તેની સરખામણીમાં અત્યારે જે છે તેની સંગ્રહ કરવાની ક્ષમતા ઘણી જ વધારે છે તો આ બધું કોના કારણે થઇ રહ્યું છે કમ્યુટર ક્ષેત્રે જે વિકાસ થયો છે તે કોના કારણે છે તમે અનુમાન લગાવી શકો અહીં આ બધું જ અર્ધ વાહક એટલે કે સેમી કન્ડક્ટર્સના કારણે છે આ મેમરી કાર્ડની અંદર જે હોય છે તે પણ અર્ધવાહક પદાર્થો માંથી બનેલું હોય છે પરંતુ ફરીથી એ જ પ્રશ્ન અર્ધ વાહકો શા માટે ઉપયોગી છે તે કઈ રીતે કામ કરે છે આપણે આ બધું સુવાહક અને અવાહક પદાર્થોનો ઉપયોગ કરીને કેમ કરી ન શકીએ આપણે હવે તેને થોડું ઊંડાણમાં સમજીએ તેના માટે હું તમને એક પ્રશ્ન પૂછીશ કોમ્યુટરની અંદર શું હોય છે કમ્યુટરનો સૌથી મૂળભૂત એકમ કયો છે તમે તેના વિશે શું વિચારો છો તમે કદાચ શીખી ગયા હસો કમ્પ્યુટર AL ,CPU ,RAM ,ROM જેવા ભાગોનું બનેલું હોય છે પરંતુ સૌથી મૂળભૂત એકમ કયો છે જો આપણે સમજીવોના મૂળભૂત એકમની વાત કરીએ તો તે કોષ છે તો આનો સૌથી મૂળભૂત એકમ કયો છે તેનો સૌથી મૂળભૂત એકમ સ્વીચ છે સ્વીચ તમારા કમ્યુટરને ચાલુ અને બંધ કરે છે તમારો કોમ્પ્યુટર મુખ્યત્વે ઘણી બધી સ્વીચનો બનેલો હોય છે અને તેના વિશે વિચારવાની એક સરળ રીત એ છે કે તમે જેટલી કોમ્પ્યુટરની અંદર વધારે સ્વીચ મુકો તેટલી તેની ક્ષમતા વધી જશે અને તેનાથી તમારી મેમરી પણ વધશે પરંતુ આપણે જે રોજિંદા જીવનમાં સ્વીચનો ઉપયોગ કરીએ છીએ અને આ કોમ્પ્યુટરની અંદર જે સ્વીચ આવેલી છે તેમની વચ્ચે તફાવત છે કોમ્પ્યુટરની અંદર જે સ્વીચ આવેલી છે તેની પાસે ગતિ કરી શકે તેવા કોઈ ભાગ નથી ગતિ કરે શકે તેવા કોઈ ભાગ નથી રોજિંદા જીવનમાં આપણે જે સ્વીચનો ઉપયોગ કરીએ છીએ તેને દબાવીને ચાલુ અથવા બંધ કરીએ છીએ પરંતુ આ બધી સ્વીચનો નિયમન વોલ્ટેજ અથવા વિધુત પ્રવાહ વડે થાય છે તેમનું નિયમન વિધુત વડે થાય છે વિધુત એટલે કે વોલ્ટેજ અથવા વિધુત પ્રવાહ વડે નિયમન થાય છે પરંતુ હવે પ્રશ્ન એ છે કે તમે એવી સ્વીચ કરી રીતે બનાવી શકો જેમાં ગતિ કરી શકે તેવા કોઈ પણ ભાગ ન હોય તો આપણે હવે કોમ્પ્યુટર બનાવવા જે મૂળભૂત ભાગની સૌથી વધારે જરૂર છે તેના વિશે વાત કરીએ આપણે અહીં એક એવું સાધન બનાવીશું એક એવું ડિવાઇસ બનાવીશું જે ફક્ત એક જ દિશામાં વિધુત પ્રવાહ પસાર કરી શકે આ રીતે પરંતુ તે બીજી દિશામાં વિધુત પ્રવાહનું વહન ન કરી શકે તે એક દિશામાં વિધુત પ્રવહનું વહન કરી શકે પરંતુ બીજી દિશામાં વિધુત પ્રવાહનું વહન કરી શકે નહિ જો આપણે બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો તે એક દિશામાં સુવાહક તરીકે કામ કરશે અને વિરુદ્ધ દિશામાં અવાહક તરીકે કામ કરશે જો તમે આ પ્રકારનું સાધન બનાવી શકો તો તમે તેની મદદથી સ્વીચ બનાવી શકો જેની અંદર ગતિ કરી શકે તેવા કોઈ ભાગ નથી અને તમે આ સ્વીચની મદદથી કોમ્પ્યુટર બનાવી શકો 1900 ની સાલમાં આપણે આ પ્રકારનું સાધન બનાવ્યું હતું જેમાં આપણે સુવાહક અને અવાહક પદાર્થનો ઉપયોગ કર્યો હતો જે કંઈક આ પ્રમાણે દેખાતું હતું પરંતુ આ પ્રકારના સાધનની ફક્ત એક જ સમસ્યા હતી તેને ગરમી આપતા તે કામ કરતુ હતું તેનો અર્થ એ થાય કે જો તમારે તેને કામ કરાવવું હોય તો તેને ગરમી આપવી પડે હવે તમે જો ઘણા બધા આવા સાધનો કોમ્પ્યુટરની અંદર મુકો તો તમારું કોમ્પ્યુટર ઘણું જ ગરમ થઇ જશે અને આ સાધન પ્રમાણમાં ઘણું મોટું હતું જો તમે તેને તમારા કોમ્પ્યુટરની અંદર મુકો તો તમારા કોમ્પ્યુટરનું કદ પણ મોટું થઇ જાય તેને મુકવા તમારે ખુબ જ વધારે મોટા રૂમની જરૂર પડે તમારે તે રૂમને વારંવાર ઠંડો રાખવો પડે અને તે ગરમી પાર કામ કરતુ હતું તેથી તમારે ઘણા બધા પાવરની જરૂર પડે તેનું ઉત્પાદન કરવું પણ ઘણું અઘરું હતું તેથી જ આપણે તેમનો ઉપયોગ કરવો બંધ કર્યો પરંતુ વર્તમાન સમયમાં અર્ધવાહકોનો ઉપયોગ કરીને આ સાધન બનાવી શકીએ સૌથી મોટું સાધન કંઈક આ રીતનું દેખાય છે આ વર્તમાન સમયનું સાધન છે અને આપણે અર્ધવાહકોનો ઉપયોગ કરીને તેમને બનાવીએ છીએ અને સૌથી સારી બાબત એ છે કે તેમને કામ કરાવવા આપણે ઉશ્મા આપવી પડતી નથી તેનો અર્થ એ થયો કે આપણને ખુબ જ ઓછા પાવરની જરૂર પડે અને તેઓ ખુબ જ સક્ષમ છે આ મોટું સાધન છે અને નાના સાધન એટલા નાના હોય છે કે તમે તમારી આંગળીના નખમાં એવા હજારો સાધન મૂકી શકો જેનો અર્થ એ થાય કે આપણી સ્વીચ ઘણી નાની બની શકે અને આપણે આવી ઘણી બધી સ્વીચને કમ્પ્યુટરની અંદર મૂકી શકીએ આમ આપણે અર્ધવાહકનો ઉપયોગ શા માટે કરીએ છીએ કારણ કે અર્ધવાહકોની મદદથી આપણે અતિશુક્ષ્મ સ્વીચ બનાવી શકીએ છીએ અને પછી તેમાંથી કોમ્યુટર બનાવી શકીએ હવે પછીના વિડિઓમાં આપણે અર્ધવાહકોનો ગુણધર્મ જોઈશું અને પછી તે અર્ધવાહકોનો ઉપયોગ કરીને આ પ્રકારની સ્વીચ કઈ રીતે બનાવી શકાય તે જોઈશું તે સ્વીચમાં ગતિ કરી શકે તેવા કોઈ ભાગ નથી અને તેમનું નિયમન વિધુત વડે થાય છે