ഇലക്ട്രോണിക്സ്

ഇലക്‌ട്രാണികം

സക്രിയ/നിഷ്‌ക്രിയ ഉപകരണങ്ങള്‍ ഉള്‍പ്പെടുത്തി തയ്യാറാക്കുന്ന വിദ്യുത്‌പരിപഥങ്ങളുടെ രൂപകല്‌പനയെയും പ്രയുക്ത വൈദ്യുത കാന്തികബലങ്ങളുടെ സ്വാധീനത്താൽ ഇലക്‌ട്രാണുകള്‍ക്കുണ്ടാകുന്ന ചലനത്തെയും പറ്റി പ്രതിപാദിക്കുന്ന ശാസ്‌ത്രസാങ്കേതികശാഖ. ഇലക്‌ട്രാണ്‍, മെക്കാനിക്‌സ്‌ എന്നീ പദങ്ങളിൽനിന്നാണ്‌ ഇലക്‌ട്രാണിക്‌സ്‌ എന്ന പദം ഉണ്ടായത്‌. ഇന്‍സ്റ്റിറ്റ്യൂഷന്‍ ഒഫ്‌ റേഡിയോ എന്‍ജിനീയേഴ്‌സിന്റെ നിർവചനമനുസരിച്ച്‌ ഇലക്‌ട്രാണികോപകരണങ്ങളെയും അവയുടെ പ്രയോഗങ്ങളെയും കുറിച്ചുള്ള ശാസ്‌ത്രത്തിനും സാങ്കേതികവിദ്യയ്‌ക്കും പൊതുവെയുള്ള പേരാണ്‌ ഇലക്‌ട്രാണികം. നിർവാതാവസ്ഥ (vacuum), താഴ്‌ന്ന മർദത്തിലുള്ള വാതകം, അർധചാലകങ്ങള്‍ എന്നിവയിൽക്കൂടിയുള്ള ഇലക്‌ട്രാണ്‍പ്രവാഹത്തെ നിയന്ത്രിക്കുന്ന ഉപകരണമാണ്‌ ഇലക്‌ട്രാണികോപകരണം. 19-ാം ശതകത്തിൽ രൂപംകൊണ്ട ഈ ശാസ്‌ത്രശാഖ ചുരുങ്ങിയ കാലയളവിനുള്ളിൽ അദ്‌ഭുതകരമായ വേഗത്തിൽ വളർന്ന്‌ വികസിച്ച്‌ ഇന്ന്‌ മാനവികജീവിതത്തിന്റെ സമസ്‌തമേഖലകളിലും നിർണായകമായ സ്വാധീനം ചെലുത്തുന്ന ഒന്നായി മാറിയിരിക്കുന്നു. ഏറെക്കാലം വൈദ്യുത സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ ഭാഗമായാണ്‌ ഇതിനെ കരുതിയിരുന്നത്‌. എന്നാൽ കഴിഞ്ഞ നൂറ്റാണ്ടിന്റെ അവസാന ദശകങ്ങളിലെ അഭൂതപൂർവമായ വളർച്ചമൂലം ഇലക്‌ട്രാണികത്തിന്‌ സാങ്കേതികമേഖലയിൽ തനതായ ഒരു സ്ഥാനം ഉറപ്പിക്കാന്‍ കഴിഞ്ഞു. ആധുനിക വാർത്താവിനിമയം, ഗതാഗതം, വ്യവസായം, രാജ്യരക്ഷ തുടങ്ങിയ മേഖലകളിലെല്ലാം വിപ്ലവാത്മകമായ പരിവർത്തനമാണ്‌ ഇലക്‌ട്രാണികം പ്രദാനം ചെയ്‌തത്‌. ആധുനികമനുഷ്യന്റെ സാങ്കേതിക സംസ്‌കാരത്തിന്റെ ഉറവിടവും ജീവനാഡിയും ഇലക്‌ട്രാണികമാണെന്ന്‌ ചുരുക്കിപ്പറയാം. 18-ാം ശതകത്തിൽ മനുഷ്യന്റെ മാംസപേശികള്‍ക്ക്‌ വിമോചനം നല്‌കാന്‍ ആവിയന്ത്രത്തിന്‌ കഴിഞ്ഞെങ്കിൽ (വ്യാവസായിക വിപ്ലവം), ആധുനിക ഇലക്‌ട്രാണിക യുഗത്തിൽ കംപ്യൂട്ടർ മസ്‌തിഷ്‌കവും റോബോട്ടുകളും മറ്റൊരു വ്യാവസായിക വിപ്ലവത്തിന്‌ തുടക്കമിട്ടുകഴിഞ്ഞു.

അടിസ്ഥാനതത്ത്വങ്ങളും സംവിധാനവും

പദാർഥങ്ങളിലെ ഇലക്‌ട്രാണുകളുടെ ചലനമാണ്‌ ഇലക്‌ട്രാണികത്തിന്റെ അടിസ്ഥാനം. വൈദ്യുത/കാന്തികബലങ്ങള്‍ പ്രയോഗിക്കുക വഴി ഇലക്‌ട്രാണുകളുടെ ചലനത്തെ പ്രയോജനകരമായ രീതിയിലേക്ക്‌ മാറ്റുകയാണ്‌ ഇലക്‌ട്രാണിക ഉപകരണങ്ങള്‍ ചെയ്യുന്നത്‌. ബാറ്ററിപോലുള്ള വൈദ്യുത സ്രാതസ്സുകളിൽ സൃഷ്‌ടിക്കപ്പെടുന്ന വൈദ്യുതമർദത്തെ വോള്‍ട്ടത (voltage) എന്നുവിളിക്കുന്നു. ഇലക്‌ട്രാണുകളുടെ പ്രവാഹത്തെയാണ്‌ വൈദ്യുതധാര (current)എന്നു വിളിക്കുന്നത്‌. ഒരു സെക്കന്‍ഡിൽ പ്രവഹിക്കുന്ന ഇലക്‌ട്രാണുകളുടെ എച്ചമാണ്‌ വൈദ്യുതിയുടെ തീവ്രത നിശ്ചയിക്കുന്നത്‌.

വൈദ്യുതി കടത്തിവിടാനുള്ള കഴിവിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കി പദാർഥങ്ങളെ ചാലകങ്ങള്‍, അർധചാലകങ്ങള്‍, അചാലകങ്ങള്‍ എന്നിങ്ങനെ തരംതിരിച്ചിരിക്കുന്നു. വൈദ്യുതിയെ കടത്തിവിടുന്നവയാണ്‌ ചാലകങ്ങള്‍. അചാലകങ്ങള്‍ വൈദ്യുതിപ്രവാഹത്തെ തടയുന്നവയാണ്‌. എന്നാൽ വൈദ്യുതിയെ ഭാഗികമായി കടത്തിവിടുന്നവയാണ്‌ അർധചാലക പദാർഥങ്ങള്‍. ഇലക്‌ട്രാണുകളുടെ ചലനത്തെപ്പറ്റി കൂടുതൽ മനസ്സിലാക്കണമെങ്കിൽ മൂലകങ്ങളിലെ അണുഘടനയെപ്പറ്റി അറിഞ്ഞിരിക്കണം.

ഇലക്‌ട്രാണിക സംവിധാനം മൂലകങ്ങളിൽ

ദ്രവ്യത്തിന്റെ ഏറ്റവും ചെറിയ ഘടകമായ അണുവിൽ ധനചാർജുള്ള അണുകേന്ദ്രത്തിന്‌ (nucleus) ചുറ്റും ഋണചാർജുള്ള ഇലക്‌ട്രാണുകള്‍ സഞ്ചരിക്കുന്നു. ക്വാണ്ടം നിയമങ്ങള്‍ക്കു വിധേയമായി ഇലക്‌ട്രാണുകള്‍ K, L, M, N എന്നിങ്ങനെ വിവിധ ഊർജകക്ഷ്യകളിലാണ്‌ സ്ഥിതിചെയ്യുന്നത്‌. ഓരോ കക്ഷ്യയോടും അനുബന്ധിച്ച്‌ s, p, d, f എന്നിങ്ങനെ ഉപകക്ഷ്യകളും ഉണ്ട്‌. ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ ഊർജം K കക്ഷ്യയിലെ ഇലക്‌ട്രാണുകള്‍ക്ക്‌ ആയിരിക്കും. ഇതിനെ തറനില (ground state) എന്നു വിളിക്കും. L, M, N കക്ഷ്യകളിൽ ഊർജനില ക്രമപ്രവൃദ്ധമായി കൂടിവരുന്നു. ന്യൂക്ലിയസിന്‌ ഏറ്റവും അടുത്തുള്ള ഒന്നാമത്തെ കക്ഷ്യയിൽനിന്നും പുറത്തേക്കുള്ള കക്ഷ്യകളിലേക്ക്‌ ഏതു മൂലകത്തിലായാലും 2, 8, 18, 32 ... എന്ന രീതിയിലായിരിക്കും ഇലക്‌ട്രാണ്‍ വിന്യാസം. ഏറ്റവും അവസാനത്തെ കക്ഷ്യയിലെ ഇലക്‌ട്രാണുകളുടെ എച്ചം ഒരിക്കലും 8-ൽ കൂടാന്‍ പാടില്ല. ഇങ്ങനെ അവസാന കക്ഷ്യയിൽ 8 ഇലക്‌ട്രാണുകള്‍ കൃത്യമായി വരുന്ന മൂലകങ്ങള്‍ വളരെ സ്ഥിരതയുള്ളതായിരിക്കും. ഇങ്ങനെയുള്ള മൂലകങ്ങള്‍ മറ്റു മൂലകങ്ങളുമായി രാസപ്രവർത്തനത്തിലേർപ്പെടാറില്ല. അവസാന കക്ഷ്യയിൽ 8 ഇലക്‌ട്രാണിൽ കുറവാണെങ്കിൽ ഇവയെ എളുപ്പം ആറ്റത്തിൽനിന്നു സ്വതന്ത്രമാക്കാം. എന്നാൽ അകത്തെ കക്ഷ്യകളിൽ താങ്ങാവുന്നത്ര ഇലക്‌ട്രാണുകള്‍ ഉണ്ടെങ്കിൽ ധനചാർജുള്ള ന്യൂക്ലിയസ്സുമായി അവ കൂടുതൽ ആകർഷിക്കപ്പെടുകയും തത്‌ഫലമായി അവയെ സ്വതന്ത്രമാക്കാന്‍ സാധ്യമല്ലാതെയും വരുന്നു. ഇത്തരം ഇലക്‌ട്രാണുകളെ ബൗണ്ട്‌ ഇലക്‌ട്രാണുകള്‍ എന്നു പറയുന്നു. സ്വതന്ത്രമാക്കുവാന്‍ വളരെ എളുപ്പമുള്ള പുറത്തെ കക്ഷ്യയിലെ ഇലക്‌ട്രാണുകളെ വാലന്‍സ്‌ ഇലക്‌ട്രാണുകള്‍ എന്നു പറയുന്നു. വാലന്‍സ്‌ ഇലക്‌ട്രാണുകള്‍ക്ക്‌ ആവശ്യത്തിനുള്ള ഊർജം നൽകിയാൽ അവയെ സ്വതന്ത്രമാക്കുവാന്‍ സാധിക്കുന്നു. ഇങ്ങനെ സ്വതന്ത്രമാകുന്ന ഇലക്‌ട്രാണുകളെ ഫ്രീ ഇലക്‌ട്രാണുകള്‍ (സ്വതന്ത്ര ഇലക്‌ട്രാണുകള്‍) എന്നു പറയുന്നു. ഇലക്‌ട്രാണിക പഠനത്തിൽ ഫ്രീ ഇലക്‌ട്രാണുകള്‍ പ്രധാന പങ്കുവഹിക്കുന്നു. സാധാരണ അവസ്ഥയിൽ ഫ്രീ ഇലക്‌ട്രാണുകള്‍ താരതമ്യേന കൂടുതലുള്ള മൂലകങ്ങളെ സുചാലകങ്ങള്‍ എന്നും കുറവായവയെ കുചാലകങ്ങള്‍ എന്നും പറയുന്നു. സുചാലകങ്ങളിലും കുചാലകങ്ങളിലും കാണുന്ന ഫ്രീ ഇലക്‌ട്രാണുകള്‍ക്കിടയിൽ ഫ്രീ ഇലക്‌ട്രാണുകളുള്ള മൂലകങ്ങളെ അർധചാലകങ്ങള്‍ എന്നുപറയുന്നു. നോ. ക്വാണ്ടം സിദ്ധാന്തം

ക്രിസ്റ്റലീകൃത ഘടനയും ഊർജനിലയും

ഒട്ടുമിക്ക ലോഹങ്ങളും അർധചാലകങ്ങളും ക്രിസ്റ്റലീകൃത ഘടനയോട്‌ കൂടിയതാണെന്ന്‌ എക്‌സ്‌-റേ പഠനങ്ങള്‍ സ്ഥിരീകരിച്ചിട്ടുണ്ട്‌. ക്രിസ്റ്റലീയഘടനയിൽ അണുവിലെ അന്തർകക്ഷ്യകളിലെ ഇലക്‌ട്രാണ്‍ ഊർജത്തിന്‌ വലിയ മാറ്റമുണ്ടാകുന്നില്ല. എന്നാൽ ബാഹ്യകക്ഷ്യകളിലെ ഇലക്‌ട്രാണുകളുടെ മേൽ സമീപാണുക്കളുടെ സ്വാധീനം ശക്തമായതിനാൽ ഊർജമാറ്റമുണ്ടാകുന്നു. ബാഹ്യഇലക്‌ട്രാണുകളുടെ പുതിയ ഊർജനില ക്വാണ്ടം ബലതന്ത്രം ഉപയോഗിച്ചാണ്‌ വിശദീകരിക്കപ്പെട്ടിട്ടുള്ളത്‌. വിവിധ കക്ഷ്യകളിലുള്ള ഇലക്‌ട്രാണുകളുടെ ഊർജനില സ്വതന്ത്ര അണുവിൽ നിശ്ചിത അകലത്തിലാണ്‌ ക്രമീകരിക്കപ്പെട്ടിട്ടുള്ളതെങ്കിൽ ക്രിസ്റ്റലീകൃത ഘടനയിൽ ഈ ഊർജനിലകള്‍ പരസ്‌പരം ഇഴുകിച്ചേർന്നിരിക്കുന്നു.

ഇലക്‌ട്രാണിക ഉത്സർജനം

ഒരു ലോഹത്തിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽനിന്ന്‌ ഇലക്‌ട്രാണുകള്‍ സ്വതന്ത്രമാക്കപ്പെടുന്ന പ്രക്രിയയാണ്‌ ഇലക്‌ട്രാണിക ഉത്സർജനം. ഇലക്‌ട്രാണുകള്‍ക്ക്‌ ഏതെങ്കിലും രീതിയിലുള്ള ഊർജം നൽകുന്നതിന്റെ ഫലമായി അവ ലോഹങ്ങളുടെ അറ്റോമികബലത്തിൽനിന്ന്‌ പൂർണമായും സ്വതന്ത്രമാക്കപ്പെടുന്നു. നിശ്ചിത ഓർബിറ്റലിലൂടെയുള്ള ചലനം നിമിത്തം ഇലക്‌ട്രാണുകള്‍ക്ക്‌ ലഭ്യമാകുന്ന ഗതികോർജത്തിന്റെ അപര്യാപ്‌തതമൂലമാണ്‌ ഇപ്രകാരം പുറമേനിന്നും ഊർജം നല്‌കേണ്ടിവരുന്നത്‌. ഇങ്ങനെ ലോഹോപരിതലത്തിൽനിന്ന്‌ സ്വതന്ത്രമാകാന്‍ ഇലക്‌ട്രാണിന്‌ ആകെ വേണ്ട ഊർജത്തെ ബാരിയർ ഊർജം (EB) എന്നു പറയുന്നു. ഒരു ഇലക്‌ട്രാണിനെ ലോഹോപരിതലത്തിൽനിന്നു സ്വതന്ത്രമാക്കുവാന്‍ വേണ്ടി പുറമേനിന്ന്‌ നല്‌കുന്ന ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ ഊർജത്തെ വർക്ക്‌ ഫങ്‌ഷന്‍ (EW) എന്നു പറയുന്നു. ശുദ്ധലോഹങ്ങളിൽ ഇതിന്റെ മൂല്യം ഏകദേശം 2 ല്‌ മുതൽ 6 ല്‌ വരെയാകാം. വർക്ക്‌ ഫങ്‌ഷന്‍ ലോഹത്തിന്റെ സ്വഭാവം, ശുദ്ധത (purity) മുതലായവയെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. ലോഹത്തെ ചൂടാക്കി ഉയർന്ന താപനിലയിലെത്തിക്കുന്നതുവഴിയും ഇലക്‌ട്രാണികനിർഗമനം സാധ്യമാണ്‌ (തെർമിയോണിക്‌ നിർഗമനം). നിഷ്‌ക്രിയ വാതകങ്ങള്‍ നിറച്ച ട്യൂബിനുള്ളിലോ നിർവാതാവസ്ഥയിലോ വച്ചു വേണം ഇവയെ ചൂടാക്കേണ്ടത്‌. വൈദ്യുത പ്രവാഹത്തിലൂടെ ആവശ്യമായ താപം നല്‌കാവുന്നതാണ്‌. ഒ.ഡബ്ല്യു. റിച്ചാർഡ്‌സണ്‍ ആവിഷ്‌കരിച്ച റിച്ചാർഡ്‌സണ്‍ ഡാഷ്‌മാന്‍ സമീകരണത്തിലൂടെ നിർഗമന വൈദ്യുതപ്രവാഹത്തിന്റെ പരിമാണം (ആമ്പിയർ/ചതുരശ്രമീറ്റർ) നിർണയിക്കാം.

IS = അഠ2ലയ/സഠ

A റിച്ചാർഡ്‌സണ്‍ സ്ഥിരാങ്കം (ആമ്പിയർ/ചതുരശ്രമീറ്റർ/ ചതുരശ്രഡിഗ്രി)

T കേവല താപനില (കെൽവിന്‍)

b നിർഗമനോപരിതലവും ചുറ്റുപാടും തമ്മിലുള്ള ബന്ധം നിർണയിക്കുന്ന വർക്ക്‌ ഫങ്‌ഷന്‍ സ്ഥിരാങ്കം (കെൽവിന്‍)

e – 2.71828 (സ്വാഭാവിക ലോഗരിത ആധാരം)

k ബോട്‌സ്‌മാന്‍ സ്ഥിരാങ്കം

പ്രധാനമായും നാല്‌ വിധത്തിലുള്ള ഉത്സർജനം മുഖേനയാണ്‌ ഫ്രീ ഇലക്‌ട്രാണുകള്‍ ആറ്റത്തിൽനിന്നു സ്വതന്ത്രമാക്കപ്പെടുന്നത്‌.

(i) തെർമിയോണിക്‌ ഉത്സർജനം, (ii) ഫീൽഡ്‌ ഉത്സർജനം, (iii) ഫൊട്ടോഇലക്‌ട്രിക്‌ ഉത്സർജനം, (iv) സെക്കന്‍ഡറി ഉത്സർജനം.

i. തെർമിയോണിക്‌ ഉത്സർജനം. താപോർജം മുഖേനയുള്ള ഇലക്‌ട്രാണ്‍ ഉത്സർജനമാണിത്‌. ഈ രീതിയനുസരിച്ച്‌, ലോഹത്തെ ഒരു നിർദിഷ്‌ട അളവിൽ ചൂടാക്കിയാണ്‌ ഫ്രീ ഇലക്‌ട്രാണുകളുടെ ഊർജം വർധിപ്പിക്കുന്നത്‌. അവശ്യംവേണ്ട ഊർജം സംഭരിച്ചശേഷം ഫ്രീ ഇലക്‌ട്രാണുകള്‍ അറ്റോമിക ബന്ധനം ഭേദിച്ച്‌ ലോഹോപരിതലത്തിൽനിന്നു പുറത്തുവരുന്നു. ഇങ്ങനെ പുറത്തുവരുന്ന ഫ്രീ ഇലക്‌ട്രാണുകളുടെ എച്ചം ഊഷ്‌മാവിനെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. ഊഷ്‌മാവ്‌ കൂടുതലാണെങ്കിൽ ഫ്രീ ഇലക്‌ട്രാണുകളുടെ എച്ചവും കൂടുതലായിരിക്കും. തെർമിയോണിക്‌ ഉത്സർജനത്തെ പ്രമറി ഉത്സർജനം എന്നുംപറയാറുണ്ട്‌. വാക്വം ട്യൂബുകളിൽ ഇത്തരത്തിലുള്ള ഉത്സർജനമാണ്‌ നടക്കുന്നത്‌.

ii. ഫീൽഡ്‌ ഉത്സർജനം. ഉന്നത വൈദ്യുതമണ്ഡലം കൊണ്ടുള്ള ഇലക്‌ട്രാണ്‍ ഉത്സർജനമാണിത്‌. ഋണചാർജുള്ള ഇലക്‌ട്രാണ്‍ കണങ്ങളെ ശക്തിയേറിയ ഒരു വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തിൽ ധനവോള്‍ട്ടത നല്‌കി സ്വതന്ത്രമാക്കുകയാണ്‌ ഇതിൽ. വൈദ്യുതമണ്ഡലത്തിന്റെ തീവ്രതയ്‌ക്കനുസരിച്ച്‌ സ്വതന്ത്രമാക്കപ്പെടുന്ന ഇലക്‌ട്രാണുകളുടെ എച്ചം വ്യത്യാസപ്പെടുന്നു. തീവ്രത കൂടുതലാണെങ്കിൽ ഇലക്‌ട്രാണ്‍ ഉത്സർജനവും കൂടുതലായിരിക്കും.

iii. ഫോട്ടോഇലക്‌ട്രിക്‌ ഉത്സർജനം. പ്രകാശോർജം മുഖേനയുള്ള ഇലക്‌ട്രാണ്‍ ഉത്സർജനം. പ്രകാശത്തിൽനിന്നുള്ള ഊർജം ലോഹപ്രതലത്തിലൂടെ ഇലക്‌ട്രാണുകളിൽ വ്യാപിക്കപ്പെടുന്നതിനാൽ അവ സ്വതന്ത്രമാക്കപ്പെടുന്നു. പ്രകാശത്തിന്റെ തീവ്രത കൂടുന്നതിനനുസരിച്ച്‌ ഇലക്‌ട്രാണ്‍ ഉത്സർജനവും കൂടുന്നു.

iv. സെക്കന്‍ഡറി ഉത്സർജനം. മറ്റു കണങ്ങള്‍ ഉപയോഗിച്ചുള്ള ഇലക്‌ട്രാണ്‍ ഉത്സർജനം നടത്തുന്ന രീതിയാണിത്‌. ഇലക്‌ട്രാണ്‍, ധന അയോണ്‍ എന്നിവ ഒരു ലോഹപ്രതലത്തിൽ വളരെ ശക്തിയോടെ പതിക്കുമ്പോള്‍ നിപതിക്കുന്ന കണങ്ങളുടെ ഗതികോർജം ലോഹോപരിതലത്തിലെ ഇലക്‌ട്രാണുകള്‍ക്ക്‌ ലഭിക്കുന്നു. ഈ ഊർജവും അവയുടെ സാധാരണ ഊർജവും ചേർന്ന്‌ അറ്റോമികബന്ധനം ഭേദിച്ച്‌ അവ പുറത്തുകടക്കുന്നു. ചെന്നിടിക്കുന്ന ഇലക്‌ട്രാണുകളെ പ്രമറി ഇലക്‌ട്രാണുകള്‍ എന്നും ലോഹോപരിതലത്തിൽനിന്നു സ്വതന്ത്രമാകുന്ന ഇലക്‌ട്രാണുകളെ സെക്കന്‍ഡറി ഇലക്‌ട്രാണുകള്‍ എന്നും പറയുന്നു.

ഇലക്‌ട്രാണ്‍ പ്രവാഹം അർധചാലകങ്ങളിൽ

ഋണാത്മകചാർജുള്ള ഇലക്‌ട്രാണുകളുടെ പ്രവാഹമാണ്‌ ലോഹങ്ങളിലെ വൈദ്യുതിക്കാധാരമെങ്കിൽ ഋണാത്മകവും ധനാത്മകവുമായ ചാർജുകളുടെ പ്രവാഹമാണ്‌ അർധചാലകങ്ങളിൽ വിദ്യുദ്‌ധാരയെ നിയന്ത്രിക്കുന്നത്‌. അർധചാലകങ്ങളല്ലാത്ത മറ്റ്‌ മൂലകാണുക്കള്‍ അർധചാലകങ്ങളോട്‌ കൂട്ടിച്ചേർത്ത്‌ ഇലക്‌ട്രാണുകളുടെയോ സുഷിര(holes)ങ്ങളുടെയോ സ്വാധീനത്താൽ വൈദ്യുത പ്രവാഹം അർധചാലകങ്ങളിൽ സാധ്യമാക്കാവുന്നതാണ്‌. (സഹസംയോജനബന്ധനത്തിലുള്ള ഇലക്‌ട്രാണ്‍ സ്വതന്ത്രമാകുമ്പോള്‍ ഉണ്ടാകുന്ന ഋണചാർജിന്റെ അഭാവത്തെയാണ്‌ സുഷിരം എന്നുപറയുന്നത്‌. ഇത്‌ ഒരു ധനചാർജ്‌ പോലെ വർത്തിക്കുന്നു.) ഈ പ്രക്രിയയെയാണ്‌ "ഡോപിങ്‌' (doping) എന്നു വിളിക്കുന്നത്‌. അർധചാലകങ്ങളിലെ സഹസംയോജക ബന്ധന(covalent bonds)ത്തിൽനിന്ന്‌ ഇലക്‌ട്രാണുകള്‍ വേർപെടുമ്പോള്‍ അവ ക്രിസ്റ്റലീകൃത ഘടനയ്‌ക്കുള്ളിലൂടെ അലക്ഷ്യമായി സഞ്ചരിക്കുന്നു. ഒരു ബാഹ്യ വിദ്യുത്‌മണ്ഡലം ഈ ശുദ്ധഅർധചാലകങ്ങളിൽ (intrinsic semiconductors) പ്രയോഗിക്കുമ്പോള്‍ സ്വതന്ത്ര ഇലക്‌ട്രാണുകളുടെയും സുഷിരങ്ങളുടെയും സഹായത്തോടെ വിദ്യുത്‌പ്രവാഹം സാധ്യമാകുന്നു. സ്വതന്ത്ര ഇലക്‌ട്രാണുകള്‍ ബാറ്ററിയുടെ ധനാഗ്രത്തിലേക്കും (positive terminal) സുഷിരങ്ങള്‍ ഋണാഗ്രത്തിലേക്കും (negative terminal) നീങ്ങുന്നു. വിരുദ്ധ ദിശകളിലാണ്‌ ഇവയുടെ ചലനം. ഋണാഗ്രത്തിൽ സുഷിരങ്ങള്‍ എത്തുമ്പോള്‍ അവിടെയുള്ള ഇലക്‌ട്രാണുകളുമായിച്ചേർന്ന്‌ സുഷിരങ്ങള്‍ നിഷ്‌ക്രിയമാക്കപ്പെടുന്നു. അതേ സമയം ബാറ്ററിയുടെ ധനാഗ്രത്തിന്‌ സമീപമുള്ള ഇലക്‌ട്രാണുകള്‍ ധനാഗ്രത്തിലേക്ക്‌ ആകർഷിക്കപ്പെടുന്നു. ഇലക്‌ട്രാണുകള്‍ സ്ഥാനചലനംമൂലം അപ്പോള്‍ രൂപീകൃതമാകുന്ന സുഷിരങ്ങള്‍ വീണ്ടും പഴയ ദിശയിൽ ഋണാഗ്രത്തിലേക്ക്‌ നീങ്ങുന്നു. സാമ്പ്രദായിക വൈദ്യുത പ്രവാഹദിശ (conventional current) ഇലക്‌ട്രാണ്‍ സഞ്ചാരത്തിന്‌ വിപരീത ദിശയിലായിരിക്കും. ഡോപിങ്ങിന്‌ വിധേയമായ അർധചാലകങ്ങള്‍ ദാതാവ്‌ (donor), സ്വീകർത്താവ്‌ (receiver) എന്നിങ്ങനെ രണ്ടുവിധത്തിലുണ്ട്‌. ഇവയെ യഥാക്രമം N-തരം (N-type), P-തരം (P-type) എന്നും വിളിക്കാം. Pടൈപ്പ്‌ അർധചാലകത്തിന്റെയും Nടൈപ്പ്‌ അർധചാലകത്തിന്റെയും സന്ധി ഒരു ദിശയിലേക്കുമാത്രമേ കാര്യമായി വൈദ്യുതി പ്രവഹിപ്പിക്കുകയുള്ളൂ. ഈ ഉപാധിയെ ഒരു PN ജങ്‌ഷന്‍ ഡയോഡ്‌ എന്നു പറയുന്നു. സംയോജകതാമൂല്യം അഞ്ച്‌ ആയ ആഴ്‌സനിക്‌, ആന്റിമണി, ബിസ്‌മത്ത്‌, ഫോസ്‌ഫറസ്‌ തുടങ്ങിയ അന്യവസ്‌തുക്കള്‍ വളരെ ചെറിയ അളവിൽ (ഒരു ലക്ഷത്തിലൊന്ന്‌ എന്ന കണക്കിൽ) അർധചാലകങ്ങളോട്‌ ചേർത്ത്‌ N--തരം ചാലകങ്ങളുണ്ടാക്കാം. സംയോജകതാമൂല്യം മൂന്ന്‌ ആയ ബോറോണ്‍, ഗാലിയം, ഇന്‍ഡിയം, അലുമിനിയം തുടങ്ങിയ അന്യവസ്‌തുക്കളാണ്‌ P-തരം അർധചാലകങ്ങളുടെ നിർമാണത്തിന്‌ ഉപയോഗിക്കുന്നത്‌. ആധുനിക ഇലക്‌ട്രാണിക പരിപഥങ്ങളിൽ അർധചാലകോപാധികള്‍ ധാരാളമായി ഉപയോഗപ്പെടുത്തി വരുന്നു. അത്യധികം ഉയർന്ന ശക്തിനില കൈകാര്യം ചെയ്യുന്ന പരിപഥങ്ങളിലൊഴികെ മറ്റെല്ലായിടങ്ങളിലും അർധചാലകഡയോഡുകളും ട്രാന്‍സിസ്റ്ററുകളും സൗകര്യം പോലെ ഉപയോഗിച്ച്‌ ഇലക്‌ട്രാണിക പരിപഥങ്ങള്‍ രൂപകല്‌പന ചെയ്യാവുന്നതാണ്‌. അർധചാലക വസ്‌തുക്കളുടെ പ്രത്യേക വൈദ്യുത ഗുണങ്ങളാണ്‌ ഖരാവസ്ഥാ-ഇലക്‌ട്രാണികത്തിന്‌ ആധാരമായി വർത്തിക്കുന്നത്‌.

അടിസ്ഥാന ഘടകങ്ങള്‍

ഏതൊരു ഇലക്‌ട്രാണിക പരിപഥത്തിനും ചില അടിസ്ഥാന ഘടകങ്ങളുണ്ട്‌. അവയെ പൊതുവേ ക്രിയാത്മകം (active), നിഷ്‌ക്രിയം (passive) എന്നിങ്ങനെ രണ്ടായി തിരിക്കാം.

ഒരു വൈദ്യുത സിഗ്നലിനെ പ്രവർധിപ്പിക്കാനോ കൈകാര്യം ചെയ്യാനോ ക്രിയാത്മക ഘടകങ്ങള്‍ക്ക്‌ മാത്രമേ കഴിയൂ. നിഷ്‌ക്രിയ ഘടകങ്ങള്‍ക്ക്‌ ഈ കഴിവുകളില്ല. എന്നാൽ നിഷ്‌ക്രിയ ഘടകങ്ങളുടെ സഹായത്തോടെ മാത്രമേ ക്രിയാത്മക ഘടകങ്ങള്‍ക്ക്‌ പ്രവർത്തിക്കാനാവൂ.

നിഷ്‌ക്രിയ ഘടകങ്ങള്‍

രോധകം, ഇന്‍ഡക്‌ടർ, കപ്പാസിറ്റർ എന്നിവയാണ്‌ ഇലക്‌ട്രാണിക പരിപഥങ്ങളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന നിഷ്‌ക്രിയ ഘടകങ്ങള്‍.

രോധകം (റെസിസ്റ്റർ)

വൈദ്യുതിയുടെ ഒഴുക്കിന്‌ തടസ്സമുണ്ടാക്കാന്‍ കഴിവുള്ള ഉപകരണമാണ്‌ രോധകങ്ങള്‍ അഥവാ റെസിസ്റ്ററുകള്‍. വൈദ്യുത പ്രവാഹത്തിന്റെയും വോള്‍ട്ടതയുടെയും അളവിനു വ്യത്യാസമുണ്ടാക്കാന്‍ ഇവ പ്രയോജനപ്പെടുത്തുന്നു. സാധാരണയായി കാർബണ്‍ ഫിലിം, ക്രാമിയം, നിക്കൽ എന്നീ പദാർഥങ്ങള്‍ കൊണ്ടാണിവ നിർമിക്കുന്നത്‌. "ഓം' (Ohm) എന്ന ഏകകമാണ്‌ രോധത്തെ അളക്കാന്‍ ഉപയോഗിക്കുന്നത്‌. രോധത്തിന്റെ മുകളിൽ വരച്ചിട്ടുള്ള വിവിധ നിറങ്ങളിൽ നിന്നാണ്‌ രോധം രേഖപ്പെടുത്തുന്നത്‌. പൊതുവായുള്ള ചിഹ്നം

കപ്പാസിറ്റർ

വൈദ്യുത പരിപഥങ്ങളിൽ ചാർജ്‌ ശേഖരിച്ചുവയ്‌ക്കാന്‍ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഉപകരണമാണ്‌ കപ്പാസിറ്ററുകള്‍. രണ്ട്‌ ലോഹ പ്ലേറ്റുകള്‍ക്കിടയ്‌ക്ക്‌ ഇന്‍സുലേറ്ററുകളായ പേപ്പർ, മൈക്ക, സെറാമിക്‌ തുടങ്ങിയവ ഉപയോഗിച്ചാണ്‌ സാധാരണ കപ്പാസിറ്റർ നിർമിക്കുന്നത്‌. പ്ലേറ്റുകള്‍ക്കിടയ്‌ക്കുള്ള ഇന്‍സുലേറ്ററിനെ ഡൈഇലക്‌ട്രിക്‌ എന്നുപറയുന്നു. വൈദ്യുതചാർജ്‌ ശേഖരിക്കാനുള്ള കപ്പാസിറ്ററിന്റെ കഴിവിനെ കപ്പാസിറ്റന്‍സ്‌ എന്നുവിളിക്കുന്നു. ഫാരഡ്‌ എന്ന ഏകകമാണ്‌ ഇതളക്കാനുപയോഗിക്കുന്നത്‌. കപ്പാസിറ്റന്‍സ്‌ സാധാരണ കപ്പാസിറ്ററുകള്‍ക്ക്‌ മുകളിൽ രേഖപ്പെടുത്തിയിട്ടുണ്ടാകും. കളർകോഡ്‌ രീതിയിലും ഇത്‌ രേഖപ്പെടുത്താറുണ്ട്‌. പൊതുവായുള്ള ചിഹ്നം

ഇന്‍ഡക്‌ടർ

വൈദ്യുത പ്രവാഹ തീവ്രതയിലുണ്ടാകുന്ന മാറ്റങ്ങളെ ചെറുക്കാന്‍ കഴിവുള്ള ഉപകരണങ്ങളാണ്‌ ഇന്‍ഡക്‌ടറുകള്‍. വൈദ്യുതധാര കടന്നുപോകുമ്പോള്‍ ഉണ്ടാകുന്ന ഒരു കാന്തിക മണ്ഡലത്തിൽ ഊർജം സൂക്ഷിക്കുകയാണിവ ചെയ്യുന്നത്‌. വൈദ്യുത ഏറ്റക്കുറച്ചിലുകള്‍ ചെറുക്കാനുള്ള ഇന്‍ഡക്‌ടറിന്റെ കഴിവിനെ ഇന്‍ഡക്‌ടന്‍സ്‌ എന്നുവിളിക്കുന്നു. ഹെന്‌റി എന്ന ഏകകത്തിലാണ്‌ ഇന്‍ഡക്‌ടന്‍സ്‌ അളക്കുന്നത്‌. പൊതുവായുള്ള ചിഹ്നം

ക്രിയാത്മക ഘടകങ്ങള്‍

ട്യൂബ്‌തരം, അർധചാലകതരം എന്നിങ്ങനെ ക്രിയാത്മകഘടകങ്ങളെ രണ്ടായി തിരിക്കാം.

ട്യൂബ്‌തരം

ചൂടാക്കിയ ഒരു ഇലക്‌ട്രാഡിൽനിന്നും ഇലക്‌ട്രാണുകള്‍ ഉത്സർജിക്കുന്നതാണ്‌ ട്യൂബ്‌ ഉപകരണങ്ങളുടെ പ്രവർത്തനത്തിന്റെ അടിസ്ഥാനം. ഋണചാർജുള്ള കാഥോഡിൽനിന്നും ഉത്സർജിക്കുന്ന ഇലക്‌ട്രാണുകള്‍ ധനചാർജുള്ള ആനോഡിൽ എത്തിച്ചേരുന്നു. ആനോഡിനും കാഥോഡിനും ഇടയ്‌ക്ക്‌ ഇലക്‌ട്രാഡുകള്‍ സജ്ജീകരിച്ച്‌ ഇലക്‌ട്രാണ്‍ പ്രവാഹത്തെ നിയന്ത്രിക്കുകയും വിവിധ പ്രവൃത്തികള്‍ക്ക്‌ പ്രയോജനപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു.

വാക്വം ട്യൂബുകളെന്നും വാതക ട്യൂബുകളെന്നും ട്യൂബ്‌ ഉപകരണങ്ങളെ വീണ്ടും രണ്ടായി തിരിക്കാം. വാക്വം ട്യൂബുകളിൽ കാഥോഡിനും ആനോഡിനും ഇടയ്‌ക്കുള്ള സ്ഥലം നിർവാതമായിരിക്കും. വാക്വം ഡയോഡ്‌, വാക്വം ട്രയോഡ്‌, വാക്വം ടെട്രാഡ്‌, വാക്വം പെന്റോഡ്‌ തുടങ്ങിയവ വാക്വം ട്യൂബുകള്‍ക്ക്‌ ഉദാഹരണങ്ങളാണ്‌. വാതക ഡയോഡ്‌ (gas diode), തൈറാട്രാണ്‍ എന്നിവ വിവിധതരം വാതക ട്യൂബുകളാണ്‌. വാതക ട്യൂബുകളിൽ ഏതെങ്കിലുമൊരു വാതകം നിറച്ചിരിക്കും. ആദ്യകാലങ്ങളിൽ ട്യൂബ്‌തരം ഉപകരണങ്ങളായിരുന്നു വ്യാപകമായി ഉപയോഗിച്ചിരുന്നത്‌. പിന്നീട്‌ ചെറുതും കൂടുതൽ കാര്യക്ഷമവുമായ അർധചാലക ഉപകരണങ്ങള്‍ ആവിർഭവിച്ചതോടെ ട്യൂബ്‌ ഉപകരണങ്ങള്‍ ഏറെക്കുറെ അപ്രത്യക്ഷമായി എന്നു പറയാം.

അർധചാലകതരം

അർധചാലകങ്ങളായ സിലിക്കണ്‍, ജർമേനിയം എന്നിവ കൊണ്ട്‌ നിർമിക്കുന്ന ഇലക്‌ട്രാണിക ഘടകങ്ങളാണ്‌ ഈ വിഭാഗത്തിൽപ്പെടുന്നത്‌. ജങ്‌ഷന്‍ ഡയോഡ്‌, ബി.ജെ.റ്റി., യു.ജെ.റ്റി, എസ്‌.സി.ആർ, ടണൽ ഡയോഡ്‌ (Tunnel diode), സെനർ ഡയോഡ്‌ (Zener diode), ട്രാന്‍സിസ്റ്ററുകള്‍ എന്നിവ അർധചാലക ഘടകങ്ങള്‍ക്ക്‌ ഉദാഹരണങ്ങളാണ്‌.

ഡയോഡ്‌

അർധചാലകങ്ങളായ സിലിക്കണ്‍/ജർമേനിയം ക്രിസ്റ്റലുകളുപയോഗിച്ചാണ്‌ ക്രിയാത്മക ഘടകങ്ങളായ ഡയോഡുകള്‍ നിർമിക്കുന്നത്‌. ഇവ ഒരു ദിശയിൽ മാത്രം വൈദ്യുതി കടത്തിവിടുന്നവയാണ്‌. ഒരു അർധചാലകത്തിന്റെ ഒരു വശത്ത്‌ ദാതാവ്‌ ആറ്റം കൊണ്ടും മറുവശത്ത്‌ സ്വീകർത്താവ്‌ ആറ്റം കൊണ്ടും ഡോപ്‌ ചെയ്‌താണ്‌ ഡയോഡ്‌ നിർമിക്കുന്നത്‌. ഈ രണ്ടുതരം ഭാഗങ്ങള്‍ ചേർന്നതായിരിക്കും ഒരു ഡയോഡ്‌. ഇവയെ ജച സന്ധി ഡയോഡുകള്‍ എന്നു വിളിക്കുന്നു.

ഡയോഡ്‌-പ്രവർത്തനം

ഒരു ഡയോഡിൽക്കൂടി വൈദ്യുതി കടത്തി വിടുന്ന പ്രക്രിയ ബയാസിങ്‌ (biasing) എന്നാണറിയപ്പെടുന്നത്‌. ഫോർവേഡ്‌ ബയാസിങ്‌, റിവേഴ്‌സ്‌ ബയാസിങ്‌ എന്നിങ്ങനെ രണ്ടുതരം ബയാസിങ്‌ രീതികള്‍ നിലവിലുണ്ട്‌.

ഫോർവേഡ്‌ ബയാസിങ്ങിൽ ഒരു ഡയോഡിന്റെ ജ ഭാഗത്ത്‌ ബാറ്ററിയുടെ +ve ടെർമിനലും ച ഭാഗത്ത്‌ ബാറ്ററിയുടെ-ve ടെർമിനലും ഘടിപ്പിക്കുന്നു. P ഭാഗത്ത്‌ ധന ചാർജ്‌ കൊടുക്കുമ്പോള്‍ സുഷിരങ്ങള്‍ വികർഷിക്കപ്പെട്ട്‌ അകന്നു പോകുന്നു. N ഭാഗത്ത്‌ ഇലക്‌ട്രാണുകള്‍ -ve ടെർമിനലിൽനിന്നും അകന്നുപോകുന്നു. ഇങ്ങനെ മധ്യഭാഗത്തേക്ക്‌ എത്തുന്ന ചാർജുകളിൽ ഒരേ ചാർജുള്ളവ വികർഷിക്കപ്പെടുകയും വിപരീതചാർജുകളുള്ളവ ആകർഷിക്കപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു. ചാർജുകളുടെ മർദംമൂലം P ഭാഗത്തെ ഇലക്‌ട്രാണുകള്‍ തമ്മിലുള്ള ബന്ധം മുറിഞ്ഞ്‌ സ്വതന്ത്രമായ ഇലക്‌ട്രാണുകള്‍ ബാറ്ററിയുടെ +ve ലേക്ക്‌ ഒഴുകുന്നു. ഇങ്ങനെ വൈദ്യുത പ്രവാഹം ഉണ്ടാകുന്നു. PN സന്ധി ഡയോഡിന്റെ P ഭാഗത്ത്‌ ബാറ്ററിയുടെ EW ടെർമിനലും N ഭാഗത്ത്‌ ബാറ്ററിയുടെ LS ടെർമിനലും ഘടിപ്പിക്കുന്നതാണ്‌ റിവേഴ്‌സ്‌ ബയാസിങ്‌ രീതി. ഇങ്ങനെ ഘടിപ്പിക്കുമ്പോള്‍ P ഭാഗത്തെ സുഷിരങ്ങളും N ഭാഗത്തെ ഇലക്‌ട്രാണുകളും സന്ധിയിൽനിന്നും അകന്നുപോകുന്നു. ഈ രീതിയിൽ വൈദ്യുതപ്രവാഹം ഉണ്ടാകുന്നില്ല.

PN സന്ധി ഡയോഡുകള്‍ ഏറ്റവും അധികം ഉപയോഗിക്കുന്നത്‌ റെക്‌ടിഫിക്കേഷനുവേണ്ടിയാണ്‌. പ്രത്യാവർത്തി ധാരാ വൈദ്യുതിയെ നേർധാരയാക്കി മാറ്റുന്ന പ്രക്രിയയാണ്‌ റെക്‌ടിഫിക്കേഷന്‍. നോ. ഡയോഡ്‌

ട്രാന്‍സിസ്റ്റർ

ജർമേനിയമോ സിലിക്കണോ ഉപയോഗിച്ച്‌ നിർമിക്കുന്ന ട്രാന്‍സിസ്റ്ററുകള്‍ ഇലക്‌ട്രാണികോപകരണങ്ങളുടെ മുഖ്യഘടകമാണ്‌. അടിസ്ഥാനപരമായി ഒരു പ്രവർധക (Amplifying) ഉപകരണമായ ഇവയെ ദോലനം, സ്വിച്ചിങ്‌, റെക്‌ടിഫിക്കേഷന്‍ തുടങ്ങി നിരവധി ഉപയോഗങ്ങള്‍ക്കും പ്രയോജനപ്പെടുത്തുന്നു. ഒരേ തരം അർധചാലകവസ്‌തുവിന്റെ രണ്ടു ഭാഗങ്ങളെ മറ്റൊരുതരം അർധചാലക വസ്‌തുവിന്റെ ഒരു പാളികൊണ്ട്‌ വേർതിരിച്ചാണ്‌ ട്രാന്‍സിസ്റ്റർ രൂപപ്പെടുത്തുന്നത്‌. ഡോപ്‌ ചെയ്‌ത പദാർഥത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കി ഒരു ട്രാന്‍സിസ്റ്ററിൽ മൂന്ന്‌ പാളികള്‍ ഉണ്ടായിരിക്കും p,n,p പാളികളോ n,p,n പാളികളോ; ഇതിനനുസൃതങ്ങളായി ഇവയെ pnp ട്രാന്‍സിസ്റ്റർ എന്നോ npn ട്രാന്‍സിസ്റ്റർ എന്നോ വിളിക്കുന്നു. ട്രാന്‍സിസ്റ്ററിന്റെ ഒരു വശത്തെ പാളിയെ ഉത്സർജകം (emitter) എന്നും മറുവശത്തെ പാളിയെ സംഗ്രാഹകം (collector) എന്നും ഇവയ്‌ക്കിടയിലുള്ള കനംകുറഞ്ഞ പാളിയെ ആധാരം (base) എന്നും സൂചിപ്പിക്കുന്നു. ട്യൂബ്‌ ഉപകരണമായ ട്രയോഡിന്റെ പ്ലേറ്റ്‌, കാഥോഡ്‌, ബേസ്‌ എന്നിവയ്‌ക്ക്‌ സമാനമാണവ. ട്രയോഡ്‌ ഒരു വോള്‍ട്ടതാനിയന്ത്രിത ഉപാധിയാണ്‌; ട്രാന്‍സിസ്റ്റർ, ഒരു ധാരാനിയന്ത്രിത ഉപാധിയും. ആധാരത്തിൽക്കൂടി പ്രവഹിക്കുന്ന ഒരു ചെറിയ ധാരയ്‌ക്ക്‌ സംഗ്രാഹകധാരയ്‌ക്കുമേൽ നിർണായക സ്വാധീനം ചെലുത്താനാകുമെന്നാണ്‌ ട്രാന്‍സിസ്റ്റർ ഒരു പ്രവർധകമായി വർത്തിക്കുന്നതിന്റെ അടിസ്ഥാനതത്ത്വം. ട്രാന്‍സിസ്റ്ററുകളെ പരിപഥത്തിൽ മൂന്നു രീതിയിൽ ഘടിപ്പിക്കാം. ഉത്സർജകം, സംഗ്രാഹകം, ആധാരം എന്നിവയിൽ ഒന്നിനെ നിവേശ പരിപഥത്തിലും മറ്റൊന്നിനെ നിർഗമ പരിപഥത്തിലും ഉള്‍പ്പെടുന്ന രീതിയിൽ ക്രമീകരിക്കുമ്പോള്‍ ലഭിക്കുന്നവയാണ്‌ യഥാക്രമം പൊതുഉത്സർജകം (Common emitter), പൊതുസംഗ്രാഹകം (Common collector), പൊതുആധാരം (Common base) പരിപഥ തരങ്ങള്‍.

ട്രാന്‍സിസ്റ്റർ-പ്രവർത്തനം

ട്രാന്‍സിസ്റ്ററിനു കുറുകേ ഒരു പരിപഥം രണ്ടു രീതിയിൽ ഘടിപ്പിക്കാം. ഒരു ജങ്‌ഷനിലെ n പാളി ധനാത്മകവും തൊട്ടടുത്ത p പാളി ഋണാത്മകവുമായി വരുന്ന തരത്തിൽ ബാഹ്യപരിപഥം രൂപപ്പെടുത്തുന്നതാണ്‌ ഒരു രീതി. ഇത്തരം അവസ്ഥയിൽ n, p പാളികള്‍ക്കിടയിൽ അനുഭവപ്പെടുന്ന ജങ്‌ഷന്‍ പ്രതിരോധകത വളരെ കൂടിയതായിരിക്കും. വളരെ നേരിയ അളവിലുള്ള ധാരാപ്രവാഹം മാത്രമേ ഇത്തരത്തിൽ ജങ്‌ഷനു കുറുകേ അനുഭവപ്പെടാറുള്ളൂ. ഈ രീതിയെ ഉത്‌ക്രമ ബയസ്‌ (reverse bias) എന്നു വിളിക്കുന്നു. ഇതിനുപകരമായി n തലം ഋണാത്മകവും p തലം ധനാത്മകവും ആകുന്ന തരത്തിലാണ്‌ ബാഹ്യ പരിപഥം ഘടിപ്പിക്കുന്നതെങ്കിൽ ജങ്‌ഷന്‍ പ്രതിരോധകത വളരെ കുറവായിരിക്കും. തന്മൂലം വളരെ ഉയർന്ന തോതിലുള്ള ധാരാപ്രവാഹവും ലഭിക്കുന്നു. ഇതിനെ മുന്നോക്ക ബയസ്‌ (forward bias) എന്ന്‌ വിളിക്കുന്നു. നോ. ട്രാന്‍സിസ്റ്റർ

അടിസ്ഥാന പരിപഥങ്ങള്‍

ഉള്ളിലേക്ക്‌ നൽകുന്ന സിഗ്നലുകളെ അവയുടെ തരംഗരൂപത്തിന്‌ മാറ്റം വരുത്താത്ത രീതിയിൽ വലുതാക്കി പുറത്തുവിടാന്‍ കഴിവുള്ള പരിപഥങ്ങളാണ്‌ ആംപ്ലിഫയറുകള്‍ അഥവാ പ്രവർധകങ്ങള്‍. ഇവ ടെലിവിഷന്‍, റേഡിയോ, സി.ഡി. പ്ലെയർ, കംപ്യൂട്ടർ തുടങ്ങിയ ഉപകരണങ്ങളിലെല്ലാം ഒഴിച്ചുകൂടാന്‍ പറ്റാത്ത ഘടകമാണ്‌. ആദ്യകാലങ്ങളിൽ വാക്വം ട്രയോഡുകളും വാക്വം പെന്റോഡുകളുമാണ്‌ പ്രവർധകങ്ങളുടെ നിർമാണത്തിനുപയോഗിച്ചിരുന്നത്‌. പിന്നീട്‌ ട്രാന്‍സിസ്റ്ററുകള്‍ ഉപയോഗിച്ചുള്ളവ നിലവിൽ വന്നു. 1970-കളിൽ നിലവിൽ വന്ന ഫീൽഡ്‌ ഇഫക്‌ട്‌ ട്രാന്‍സിസ്റ്ററുകളും, 1980-കളിൽ വ്യാപകമായ മോസ്‌ഫെറ്റും പ്രവർധക മേഖലയിൽ വന്‍മാറ്റങ്ങളാണ്‌ വരുത്തിയത്‌. ഇന്ന്‌ ചിപ്പുകളുടെ രൂപത്തിലും പ്രവർധകങ്ങള്‍ ലഭ്യമാണ്‌. ഒരു ബൈജങ്‌ഷന്‍ ട്രാന്‍സിസ്റ്റർ (BJT) ഉപയോഗിച്ച്‌ പൊതുഉത്സർജകം, പൊതുസംഗ്രാഹകം, പൊതുആധാരം എന്നിങ്ങനെ മൂന്ന്‌ വ്യത്യസ്‌ത രീതിയിൽ പ്രവർധക പരിപഥങ്ങളെ സജ്ജീകരിക്കാം. ഇവ യഥാക്രമം ആധാര/സംഗ്രാഹക/ഉത്സർജക പ്രവർധകങ്ങള്‍ എന്നറിയപ്പെടുന്നു. ബൈപോളാർ ട്രാന്‍സിസ്റ്ററിനുപകരം FET/MOSFET ഘടിപ്പിച്ചും പ്രവർധകങ്ങള്‍ തയ്യാറാക്കാം. ബൈജങ്‌ഷന്‍ ട്രാന്‍സിസ്റ്ററുകളുടെ പരിമിതികള്‍ ഒഴിവാക്കാന്‍ ഇത്തരം സംവിധാനങ്ങള്‍ക്ക്‌ കഴിയും. കോമണ്‍ ഗേറ്റ്‌, കോമണ്‍ സോഴ്‌സ്‌, കോമണ്‍ ഡ്രയിന്‍ എന്നിങ്ങനെയുള്ള വ്യത്യസ്‌ത പ്രവർധക പരിപഥങ്ങള്‍ ഇതുപയോഗിച്ച്‌ നിർമിക്കാം. വോള്‍ട്ടേജ്‌ പ്രവർധകങ്ങള്‍, ധാരാ പ്രവർധകങ്ങള്‍, പവർ പ്രവർധകങ്ങള്‍ എന്നിങ്ങനെ നിരവധി പ്രവർധക പരിപഥങ്ങള്‍ നിലവിലുണ്ട്‌. വോള്‍ട്ടതാ പ്രവർധകങ്ങള്‍ മിക്ക ഇലക്‌ട്രാണിക പരിപഥങ്ങളിലും ഒഴിച്ചുകൂടാനാകാത്ത ഘടകമാണ്‌. സാധാരണ ലൗഡ്‌സ്‌പീക്കറുകള്‍ ഉപയോഗപ്പെടുത്തുന്നത്‌ പവർ പ്രവർധകങ്ങളാണ്‌. ഡിഫ്രന്‍ഷ്യൽ നിവേശ സൗകര്യമുള്ള പ്രവർധകങ്ങളാണ്‌ ഓപ്പറേഷണൽ ആംപ്ലിഫയറുകള്‍. ഒപാംപ്‌ എന്നറിയപ്പെടുന്ന ഇവയിൽ വിവിധ ഘടകങ്ങള്‍ സൂക്ഷ്‌മമായി ഉള്‍ച്ചേർത്തിരിക്കുന്നു. കൂടിയ വോള്‍ട്ടതാ ഗെയിന്‍, കൂടിയ നിവേശ കർണരോധം, കുറഞ്ഞ നിർഗമ കർണരോധം എന്നിവ ഇത്തരം ഒപാംപുകളുടെ സവിശേഷതകളാണ്‌. നേർയുഗ്മന, ഋണ ഫീഡ്‌ ബാക്കിങ്‌ രീതികളിലാണ്‌ ഇവയ്‌ക്കുള്ളിലെ പരിപഥങ്ങള്‍ സജ്ജീകരിക്കുന്നത്‌. നേർധാരയിലും പ്രത്യാവർത്തിധാരയിലും ഈ പ്രവർധകങ്ങള്‍ക്ക്‌ പ്രവർത്തിക്കാനാകും. നോ. പ്രവർധകം

ആംപ്ലിഫയർ പരിപഥങ്ങള്‍

ഇലക്‌ട്രാണിക പരിപഥങ്ങളിലെ മറ്റൊരു അടിസ്ഥാനപരിപഥമാണ്‌ ദോലകങ്ങള്‍. ഒരു നേർധാരാ സ്രാതസ്സിൽനിന്നുള്ള ഊർജത്തെ ഒരു പ്രത്യാവർത്തിധാരാ വോള്‍ട്ടതയാക്കി മാറ്റുന്ന പരിപഥങ്ങളാണിവ. സ്ഥിരയളവിൽ ഒരേ ദിശയിൽ പ്രവഹിക്കുന്ന ധാരയിൽ ദോലനങ്ങള്‍ സൃഷ്‌ടിക്കപ്പെടും എന്നതാണ്‌ ഇതിന്റെ അടിസ്ഥാനം. റേഡിയോ-ടെലിവിഷന്‍ പ്രക്ഷേപണ സംവിധാനങ്ങളിൽ ഉന്നതാവൃത്തിയിലുള്ള സിഗ്നലുകള്‍ നിർമിക്കാന്‍ ദോലകങ്ങള്‍ ഉപയോഗിക്കുന്നു. വിവിധതരം ദോലകങ്ങളുണ്ട്‌. സൈനവ തരംഗങ്ങള്‍ നിർഗമമായി നൽകുന്ന ദോലകങ്ങള്‍ സൈനുസോയിഡൽ ദോലകങ്ങള്‍ എന്നും മറ്റു വിവിധരൂപത്തിലുള്ള (ചതുരം, സമചതുരം, പള്‍സ്‌) തരംഗങ്ങളെ നൽകുന്ന ദോലകങ്ങള്‍ നോണ്‍ സൈനുസോയിഡൽ ദോലകങ്ങള്‍ എന്നും അറിയപ്പെടുന്നു. ട്രാന്‍സിസ്റ്റർ, ഇന്‍ഡക്‌ടർ, കപ്പാസിറ്റർ, രോധകം എന്നിവയാണ്‌ ദോലകങ്ങളുടെ ഘടകങ്ങള്‍. വളരെ കുറഞ്ഞ ആവൃത്തി മുതൽ വളരെ കൂടിയ ആവൃത്തി വരെ മൂല്യമുള്ള ദോലനങ്ങള്‍ സൃഷ്‌ടിക്കുവാന്‍ കഴിവുള്ള ദോലകങ്ങള്‍ ഇന്ന്‌ വിപണിയിൽ ലഭ്യമാണ്‌. ഒരു ചാർജിത കപ്പാസിറ്റർ ഇന്‍ഡക്‌ടറോടു ഘടിപ്പിക്കുമ്പോഴുണ്ടാകുന്ന വൈദ്യുതപ്രവാഹം ദോലനസ്വഭാവത്തോടുകൂടിയതാണ്‌. എന്നാൽ, ഊർജനഷ്‌ടംമൂലം ഈ ദോലനം അവമന്ദിതമായിരിക്കും. ദോലനാവൃത്തി എന്ന സമവാക്യംകൊണ്ടു സൂചിപ്പിക്കാം. ഇവിടെ ഘ കമ്പിച്ചുരുളിന്റെ പ്രരകത്വവും ഇ കപ്പാസിറ്റന്‍സിന്റെ മൂല്യവുമാണ്‌. യഥാസമയം അനുയോജ്യമായ ഫേസിൽ ഊർജം ഈ പരിപഥത്തിനു നല്‌കിക്കൊണ്ടിരുന്നാൽ സ്ഥിര-ആയാമത്തോടുകൂടിയ സന്തത ദോലനം സാധ്യമാണ്‌. L-ഉം, C-ഉം ഉള്‍പ്പെടുന്ന ടാങ്ക്‌ പരിപഥത്തെ ഒരു ട്രാന്‍സിസ്റ്ററിനോടു ഘടിപ്പിച്ച്‌ ഈ ഊർജപോഷണം നിർവഹിക്കാം. ഇവിടെ ട്രാന്‍സിസ്റ്റർ യഥാർഥത്തിൽ ഒരു പ്രവർധകമായി വർത്തിക്കുകയും നിർഗമത്തിന്റെ ചെറിയ ഒരംശം അനുയോജ്യമായ ഫേസിൽ നിവേശത്തിന്‌ തിരിച്ചു നൽകി ദോലന-ആയാമം നിലനിർത്തുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇതിന്‌ "ഫീഡ്‌ബാക്ക്‌ പ്രക്രിയ' എന്നുപറയുന്നു. ധനാത്മക ഫീഡ്‌ബാക്ക്‌ ദോലനത്തെ സഹായിക്കുന്നു. ഋണാത്മക ഫീഡ്‌ബാക്കിൽ, ഫീഡ്‌ബാക്ക്‌ വോള്‍ട്ടത ഇന്‍പുട്ട്‌ വോള്‍ട്ടതയുമായി 180o ഫേസ്‌ വ്യത്യാസത്തിലായിരിക്കും. ഇതുമൂലം ഋണാത്മക ഫീഡ്‌ബാക്ക്‌ ഒരു പരിപഥത്തിലെ ദോലന പ്രവണതയെ നിർവീര്യമാക്കുന്നു. നിയന്ത്രണ എന്‍ജിനീയറിങ്ങിന്റെ വിവിധ മണ്ഡലങ്ങളിൽ ഫീഡ്‌ബാക്ക്‌ പ്രക്രിയ വളരെ ഫലപ്രദമായി ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നുണ്ട്‌.

ടാങ്ക്‌ പരിപഥങ്ങള്‍ക്കു പകരം ആവൃത്തി നിയന്ത്രിക്കാനാണ്‌ രോധവും കപ്പാസിറ്റന്‍സും ഉള്ള ദോലന പരിപഥങ്ങള്‍ ഉപയോഗിക്കുന്നത്‌. രോധ-കപ്പാസിറ്റന്‍സ്‌ ജോടിയുടെ സമയാങ്ക(R-C)മാണ്‌ ഇവിടെ ദോലനത്തിന്റെ കാലം നിർണയിക്കുന്നത്‌. ഇത്തരം ദോലകങ്ങളെ ഞഇ ദോലകങ്ങളെന്നു പറയുന്നു. സൈനവ തരംഗങ്ങള്‍ ഉത്‌പാദിപ്പിക്കുന്ന ഞഇ ദോലകങ്ങളും സങ്കീർണങ്ങളായ തരംഗരൂപങ്ങള്‍ ഉത്‌പാദിപ്പിക്കുന്ന ഞഇ ദോലകങ്ങളും പ്രചാരത്തിലുണ്ട്‌.

വളരെ പ്രാധാന്യമർഹിക്കുന്ന ഒരു ദോലന പരിപഥമാണ്‌ മള്‍ട്ടിവൈബ്രറ്റർ പരിപഥം. കംപ്യൂട്ടറുകളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഫ്‌ളിപ്‌-ഫ്‌ളോപ്‌ പരിപഥം, ആവൃത്തിവിഭജന പരിപഥങ്ങള്‍, കാഥോഡ്‌ റേ ഓസിലോസ്‌കോപ്പിലെ സിങ്ക്രണന പരിപഥങ്ങള്‍ എന്നിങ്ങനെ നിരവധി പ്രവർത്തനങ്ങളുടെ അടിസ്ഥാനപരിപഥ ദോലകം ബഹുകമ്പന പരിപഥം (multivibrator circuit) ആണ്‌. നോ. ഓസിലേറ്റർ

ദോലന പരിപഥങ്ങള്‍

ഇലക്‌ട്രാണിക പരിപഥങ്ങളിലെ മറ്റൊരു അടിസ്ഥാനപരിപഥമാണ്‌ ദോലകങ്ങള്‍. ഒരു നേർധാരാ സ്രാതസ്സിൽനിന്നുള്ള ഊർജത്തെ ഒരു പ്രത്യാവർത്തിധാരാ വോള്‍ട്ടതയാക്കി മാറ്റുന്ന പരിപഥങ്ങളാണിവ. സ്ഥിരയളവിൽ ഒരേ ദിശയിൽ പ്രവഹിക്കുന്ന ധാരയിൽ ദോലനങ്ങള്‍ സൃഷ്‌ടിക്കപ്പെടും എന്നതാണ്‌ ഇതിന്റെ അടിസ്ഥാനം. റേഡിയോ-ടെലിവിഷന്‍ പ്രക്ഷേപണ സംവിധാനങ്ങളിൽ ഉന്നതാവൃത്തിയിലുള്ള സിഗ്നലുകള്‍ നിർമിക്കാന്‍ ദോലകങ്ങള്‍ ഉപയോഗിക്കുന്നു. വിവിധതരം ദോലകങ്ങളുണ്ട്‌. സൈനവ തരംഗങ്ങള്‍ നിർഗമമായി നൽകുന്ന ദോലകങ്ങള്‍ സൈനുസോയിഡൽ ദോലകങ്ങള്‍ എന്നും മറ്റു വിവിധരൂപത്തിലുള്ള (ചതുരം, സമചതുരം, പള്‍സ്‌) തരംഗങ്ങളെ നൽകുന്ന ദോലകങ്ങള്‍ നോണ്‍ സൈനുസോയിഡൽ ദോലകങ്ങള്‍ എന്നും അറിയപ്പെടുന്നു. ട്രാന്‍സിസ്റ്റർ, ഇന്‍ഡക്‌ടർ, കപ്പാസിറ്റർ, രോധകം എന്നിവയാണ്‌ ദോലകങ്ങളുടെ ഘടകങ്ങള്‍. വളരെ കുറഞ്ഞ ആവൃത്തി മുതൽ വളരെ കൂടിയ ആവൃത്തി വരെ മൂല്യമുള്ള ദോലനങ്ങള്‍ സൃഷ്‌ടിക്കുവാന്‍ കഴിവുള്ള ദോലകങ്ങള്‍ ഇന്ന്‌ വിപണിയിൽ ലഭ്യമാണ്‌. ഒരു ചാർജിത കപ്പാസിറ്റർ ഇന്‍ഡക്‌ടറോടു ഘടിപ്പിക്കുമ്പോഴുണ്ടാകുന്ന വൈദ്യുതപ്രവാഹം ദോലനസ്വഭാവത്തോടുകൂടിയതാണ്‌. എന്നാൽ, ഊർജനഷ്‌ടംമൂലം ഈ ദോലനം അവമന്ദിതമായിരിക്കും. ദോലനാവൃത്തി എന്ന സമവാക്യംകൊണ്ടു സൂചിപ്പിക്കാം. ഇവിടെ ഘ കമ്പിച്ചുരുളിന്റെ പ്രരകത്വവും ഇ കപ്പാസിറ്റന്‍സിന്റെ മൂല്യവുമാണ്‌. യഥാസമയം അനുയോജ്യമായ ഫേസിൽ ഊർജം ഈ പരിപഥത്തിനു നല്‌കിക്കൊണ്ടിരുന്നാൽ സ്ഥിര-ആയാമത്തോടുകൂടിയ സന്തത ദോലനം സാധ്യമാണ്‌. L-ഉം, C-ഉം ഉള്‍പ്പെടുന്ന ടാങ്ക്‌ പരിപഥത്തെ ഒരു ട്രാന്‍സിസ്റ്ററിനോടു ഘടിപ്പിച്ച്‌ ഈ ഊർജപോഷണം നിർവഹിക്കാം. ഇവിടെ ട്രാന്‍സിസ്റ്റർ യഥാർഥത്തിൽ ഒരു പ്രവർധകമായി വർത്തിക്കുകയും നിർഗമത്തിന്റെ ചെറിയ ഒരംശം അനുയോജ്യമായ ഫേസിൽ നിവേശത്തിന്‌ തിരിച്ചു നൽകി ദോലന-ആയാമം നിലനിർത്തുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇതിന്‌ "ഫീഡ്‌ബാക്ക്‌ പ്രക്രിയ' എന്നുപറയുന്നു. ധനാത്മക ഫീഡ്‌ബാക്ക്‌ ദോലനത്തെ സഹായിക്കുന്നു. ഋണാത്മക ഫീഡ്‌ബാക്കിൽ, ഫീഡ്‌ബാക്ക്‌ വോള്‍ട്ടത ഇന്‍പുട്ട്‌ വോള്‍ട്ടതയുമായി 180o ഫേസ്‌ വ്യത്യാസത്തിലായിരിക്കും. ഇതുമൂലം ഋണാത്മക ഫീഡ്‌ബാക്ക്‌ ഒരു പരിപഥത്തിലെ ദോലന പ്രവണതയെ നിർവീര്യമാക്കുന്നു. നിയന്ത്രണ എന്‍ജിനീയറിങ്ങിന്റെ വിവിധ മണ്ഡലങ്ങളിൽ ഫീഡ്‌ബാക്ക്‌ പ്രക്രിയ വളരെ ഫലപ്രദമായി ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നുണ്ട്‌. ടാങ്ക്‌ പരിപഥങ്ങള്‍ക്കു പകരം ആവൃത്തി നിയന്ത്രിക്കാനാണ്‌ രോധവും കപ്പാസിറ്റന്‍സും ഉള്ള ദോലന പരിപഥങ്ങള്‍ ഉപയോഗിക്കുന്നത്‌. രോധ-കപ്പാസിറ്റന്‍സ്‌ ജോടിയുടെ സമയാങ്ക(R-C)മാണ്‌ ഇവിടെ ദോലനത്തിന്റെ കാലം നിർണയിക്കുന്നത്‌. ഇത്തരം ദോലകങ്ങളെ ഞഇ ദോലകങ്ങളെന്നു പറയുന്നു. സൈനവ തരംഗങ്ങള്‍ ഉത്‌പാദിപ്പിക്കുന്ന ഞഇ ദോലകങ്ങളും സങ്കീർണങ്ങളായ തരംഗരൂപങ്ങള്‍ ഉത്‌പാദിപ്പിക്കുന്ന ഞഇ ദോലകങ്ങളും പ്രചാരത്തിലുണ്ട്‌. വളരെ പ്രാധാന്യമർഹിക്കുന്ന ഒരു ദോലന പരിപഥമാണ്‌ മള്‍ട്ടിവൈബ്രറ്റർ പരിപഥം. കംപ്യൂട്ടറുകളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഫ്‌ളിപ്‌-ഫ്‌ളോപ്‌ പരിപഥം, ആവൃത്തിവിഭജന പരിപഥങ്ങള്‍, കാഥോഡ്‌ റേ ഓസിലോസ്‌കോപ്പിലെ സിങ്ക്രണന പരിപഥങ്ങള്‍ എന്നിങ്ങനെ നിരവധി പ്രവർത്തനങ്ങളുടെ അടിസ്ഥാനപരിപഥ ദോലകം ബഹുകമ്പന പരിപഥം (multivibrator circuit) ആണ്‌.

ചരിത്രം-വികാസം

1883-ൽ കണ്ടുപിടിച്ച എഡിസണ്‍ പ്രഭാവത്തെ ഇലക്‌ട്രാണികത്തിന്റെ ചരിത്രത്തിലെ പ്രാരംഭ ബിന്ദുവായി പരിഗണിക്കാം. നേർധാരയിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്ന വായുശൂന്യമായ വൈദ്യുത ബള്‍ബുകളുടെ ഫിലമെന്റിന്റെ ധനവൈദ്യുതിയുമായി ബന്ധിപ്പിച്ച അറ്റം കൂടുതൽ ചൂടാകുന്നതായും വേഗത്തിൽ മുറിഞ്ഞുപോകുന്നതായും എഡിസണ്‍ ശ്രദ്ധിച്ചു. ധനവൈദ്യുതിയുമായി ബന്ധപ്പെടുത്തിയ മറ്റൊരു പ്ലേറ്റ്‌ ബള്‍ബിനകത്തു വയ്‌ക്കുകയാണെങ്കിൽ പ്ലേറ്റ്‌ പരിപഥത്തിൽക്കൂടി ഒരു വൈദ്യുതപ്രവാഹം ഉണ്ടാകുന്നതായും അദ്ദേഹം മനസ്സിലാക്കി. ഇതിനാണ്‌ "എഡിസണ്‍ പ്രഭാവം' എന്നുപറയുന്നത്‌. ചൂടായ ഫിലമെന്റിൽനിന്നും വിമുക്തമാകുന്ന ഇലക്‌ട്രാണുകള്‍ ധനവൈദ്യുതിയാൽ ആകർഷിക്കപ്പെട്ട്‌ പ്ലേറ്റിലെത്തുന്നതുമൂലം ബാഹ്യമായ പ്ലേറ്റ്‌ പരിപഥത്തിൽ വിപരീത ദിശയിൽ ഒരു വൈദ്യുതിപ്രവാഹം ഉണ്ടാകുന്നു. ബള്‍ബിനകത്ത്‌ ധനവൈദ്യുതിപ്രവാഹത്തിന്റെ ദിശ പ്ലേറ്റിൽനിന്ന്‌ ഫിലമെന്റിലേക്കായിരിക്കും. 1904-ൽ ജോണ്‍ ഫ്‌ളെമിങ്‌ തന്റെ ഡയോഡ്‌ വാൽവിന്‌ പേറ്റെന്റ്‌ എടുത്തു. എഡിസണ്‍ പ്രഭാവം ഉപയോഗിച്ചാണ്‌ ഇതു പ്രവർത്തിക്കുന്നത്‌. ഇലക്‌ട്രാണുകള്‍ക്ക്‌ ഫിലമെന്റിൽനിന്ന്‌ പ്ലേറ്റിലേക്കു മാത്രമേ പ്രവഹിക്കാന്‍ സാധിക്കുകയുള്ളൂ. വിപരീതദിശയിലേക്ക്‌ ഇലക്‌ട്രാണ്‍ പ്രവാഹം സാധാരണഗതിയിൽ ഉണ്ടാകുന്നില്ല. ഒരു വശത്തേക്കുമാത്രം വൈദ്യുതി പ്രവഹിപ്പിക്കുന്ന ഒരു കവാടം പോലെ ഈ ഉപകരണം പ്രവർത്തിക്കുന്നു. ഇക്കാരണത്താൽ ഇതിനെ വാൽവ്‌ എന്നുവിളിക്കുന്നു. വായുശൂന്യമാക്കിയ ഒരു ഗ്ലാസ്‌നാളിയിൽ ഫിലമെന്റ്‌, പ്ലേറ്റ്‌ എന്നീ രണ്ട്‌ ഇലക്‌ട്രാഡുകള്‍ സ്ഥിതിചെയ്യുന്നു. തന്മൂലം ഈ ഉപകരണത്തെ ഡയോഡ്‌ വാൽവ്‌ എന്നുപറയുന്നു.

പ്ലേറ്റ്‌ ധനാത്മകമായിരിക്കുമ്പോള്‍ മാത്രമേ ഫിലമെന്റിൽനിന്ന്‌ ഇലക്‌ട്രാണുകള്‍ പ്ലേറ്റിലെത്തുകയുള്ളൂവെന്നതുകൊണ്ട്‌ പ്ലേറ്റുപരിപഥത്തിൽ പ്രത്യാവർത്തിധാര പ്രയോഗിച്ചാൽ അത്‌ നേർധാര ആയി മാറുന്നു. ഈ പ്രവർത്തനത്തിനു ദിഷ്‌ടകരണം (rectification) എന്നുപറയുന്നു. ആദ്യകാലങ്ങളിൽ വയർലസ്‌ സന്ദേശങ്ങള്‍ സ്വീകരിക്കുന്നതിന്‌ ഫ്‌ളെമിങ്‌ വാൽവ്‌ ഉപയോഗപ്പെട്ടു. ഇലക്‌ട്രാണികത്തിന്റെ ആദ്യകാലചരിത്രം റേഡിയോയുടെ വികാസവുമായി അഭേദ്യമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. 1906-ൽ ലീഡി ഫോറസ്റ്റ്‌ എന്ന അമേരിക്കന്‍ ശാസ്‌ത്രജ്ഞന്‍ പ്ലേറ്റിനും ഫിലമെന്റിനും ഇടയ്‌ക്ക്‌ ഇലക്‌ട്രാണ്‍ പ്രവാഹത്തിനു തടസ്സം ഉണ്ടാകാത്തവിധം കമ്പിയഴിപോലുള്ള, ഗ്രിഡ്‌ എന്നു പേരായ മൂന്നാമതൊരു ഇലക്‌ട്രാഡുകൂടി ഉള്‍പ്പെടുത്തിക്കൊണ്ട്‌ ആദ്യത്തെ ട്രയോഡ്‌വാൽവ്‌ ഉണ്ടാക്കി. ഗ്രിഡിൽ ഒരു ചെറിയ വോള്‍ട്ടത പ്രയോഗിച്ച്‌ പ്ലേറ്റ്‌ ധാരയെ ഫലപ്രദമായി നിയന്ത്രിക്കാമെന്ന്‌ അദ്ദേഹം മനസ്സിലാക്കി. ട്രയോഡിന്റെ കണ്ടുപിടിത്തമാണ്‌ ആധുനിക ഇലക്‌ട്രാണിക്‌ യുഗത്തിന്റെ തുടക്കം കുറിച്ചത്‌. ഇലക്‌ട്രാണിക വാൽവുകള്‍ പൊതുവേ നിയന്ത്രിത ചാലകങ്ങളായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു. പുറമേയുള്ള പരിപഥങ്ങളിൽനിന്നു വ്യത്യസ്‌ത വോള്‍ട്ടതകള്‍ വിവിധ ഇലക്‌ട്രാഡുകളിൽ പ്രയോഗിക്കുകവഴിയാണ്‌ ഇതു സാധ്യമാകുന്നത്‌. വളരെ ചെറിയ വോള്‍ട്ടതാവ്യതിയാനങ്ങളെ അനേകമടങ്ങ്‌ പ്രവർധിപ്പിക്കുവാന്‍ ട്രയോഡ്‌ വാൽവിനു കഴിവുണ്ട്‌. ഇലക്‌ട്രാണിക്‌ വാൽവുകളുപയോഗിച്ച്‌ ഇപ്രകാരമുള്ള പ്രവർധനം സാധ്യമാക്കുന്ന സംവിധാനത്തെ പ്രവർധക പരിപഥം എന്നു പറയുന്നു. ഉന്നത ആവൃത്തിയിൽ സന്തതമായ പ്രത്യാവർത്തി ഉത്‌പാദിപ്പിക്കാന്‍ ട്രയോഡ്‌വാൽവ്‌ ഉപയോഗിക്കാം. ഇവയ്‌ക്ക്‌ ദോലനപരിപഥങ്ങള്‍ (Oscillator circuits) എന്നാണ്‌ പേര്‌. റേഡിയോ തരംഗങ്ങളുടെ ഉത്‌പാദനത്തിന്‌ ഇവ ഉപകരിക്കുന്നു. ഇങ്ങനെ ദീർഘദൂരം സഞ്ചരിക്കാവുന്ന റേഡിയോ തരംഗങ്ങളെ പ്രവർധിപ്പിക്കാനും വാൽവുകള്‍ ഉപയോഗിക്കാമെന്നു വന്നതോടെ റേഡിയോപ്രക്ഷേപണവും സ്വീകരണവും സാധ്യമായി.

ട്രയോഡിന്റെ നിർമാണത്തെത്തുടർന്ന്‌ നാല്‌ ഇലക്‌ട്രാഡുകളുള്ള ടെട്രാഡും അഞ്ച്‌ ഇലക്‌ട്രാഡുകളുള്ള പെന്റോഡും മറ്റു ബഹു-ഇലക്‌ട്രാഡ്‌ വാൽവുകളും നിർമിക്കപ്പെട്ടു. കൂടുതൽ ഇലക്‌ട്രാഡുകള്‍ പ്രധാനമായും ട്രയോഡിന്റെ ദൂഷ്യങ്ങള്‍ പരിഹരിക്കുന്നതിനും ഇലക്‌ട്രാണ്‍ പ്രവാഹത്തിന്റെ നിയന്ത്രണം കൂടുതൽ കാര്യക്ഷമമാക്കുന്നതിനും വേണ്ടിയാണ്‌. ഇലക്‌ട്രാണിക പരിപഥങ്ങളുടെ സംവേദനക്ഷമത വർധിപ്പിക്കുന്നതിനും അവയുടെ ആവൃത്തിമേഖല വിസ്‌തൃതമാക്കുന്നതിനും ഇവ സഹായിച്ചു. ഉന്നതാവൃത്തിയുള്ള റേഡിയോതരംഗങ്ങളുടെ പ്രതിഫലനമുപയോഗിച്ച്‌ അകലെയുള്ള വസ്‌തുക്കളുടെ റേഡിയോസ്ഥാനനിർണയം (റഡാറിന്റെ പ്രവർത്തനരീതി) സാധ്യമാണെന്ന്‌ 1935-ൽ വാട്‌സണ്‍, വാട്ട്‌ എന്നിവർ തെളിയിച്ചു. താമസിയാതെ റഡാറിന്‌ ഏറ്റവും അനുയോജ്യമായ മൈക്രാതരംഗങ്ങളുത്‌പാദിപ്പിക്കുന്ന മാഗ്നട്രാണ്‍, ക്ലിസ്റ്റ്രാണ്‍ എന്നിവ സംവിധാനം ചെയ്യപ്പെട്ടു. റഡാറാണ്‌ രണ്ടാംലോകയുദ്ധത്തിന്റെ അന്തിമഫലം നിശ്ചയിച്ചത്‌ എന്നുപോലും പറയാവുന്നതാണ്‌.

താഴ്‌ന്ന മർദത്തിൽ ഹീലിയം, നിയോണ്‍ തുടങ്ങിയ വാതകങ്ങള്‍ നിറച്ച വാൽവുകള്‍ വോള്‍ട്ടതാനിയന്ത്രണത്തിനും മറ്റുമായി ഉപയോഗിക്കുന്നുണ്ട്‌. ഇവയെ പൊതുവേ ഗ്യാസ്‌ട്യൂബുകള്‍ എന്നുപറയുന്നു.

1948-ൽ യു.എസ്സിലെ ബെൽ ടെലിഫോണ്‍ ലബോറട്ടറിയിൽ വച്ച്‌ ബ്രാറ്റയ്‌ന്‍, ബാർഡീന്‍, ഷോക്ക്‌ലി എന്നിവർ ചേർന്ന്‌ ട്രാന്‍സിസ്റ്റർ എന്നൊരു ചെറിയ ഉപകരണം കണ്ടുപിടിച്ചു. ഇത്‌ ഇലക്‌ട്രാണികത്തിന്റെ ചരിത്രത്തിൽ നിർണായകമായ വഴിത്തിരിവായിരുന്നു. ട്രാന്‍സ്‌ഫർ, റെസിസ്റ്റർ എന്നീ രണ്ടു പദങ്ങളുടെ സംയോജനംകൊണ്ടാണ്‌ ട്രാന്‍സിസ്റ്റർ എന്ന വാക്കുണ്ടായിരിക്കുന്നത്‌. ജർമേനിയം, സിലിക്കോണ്‍ തുടങ്ങിയ അർധചാലകവസ്‌തുക്കളാൽ നിർമിതമായ ട്രാന്‍സിസ്റ്റർ ഇലക്‌ട്രാണിക വാൽവുകളുടെ പ്രവർത്തനങ്ങളെല്ലാം ചെയ്യാന്‍ സമർഥമായ ഒരു ചെറിയ വസ്‌തുവാണ്‌. ഉയർന്ന വൈദ്യുതപവർ കൈകാര്യം ചെയ്യേണ്ട സന്ദർഭങ്ങളിലൊഴികെ മിക്ക രംഗങ്ങളിലും ഇന്ന്‌ വാൽവുകള്‍ക്കുപകരം ട്രാന്‍സിസ്റ്റർ ഉപയോഗിച്ചുവരുന്നു. ഒതുക്കം, ആയുർദൈർഘ്യം, ആഘാതങ്ങളെയും കമ്പനങ്ങളെയും ചെറുത്തുനില്‌ക്കുവാനുള്ള കഴിവ്‌, വളരെ കുറഞ്ഞ താപവികിരണം, കുറഞ്ഞ വോള്‍ട്ടതയിൽ പ്രവർത്തിക്കുവാനുള്ള കഴിവ്‌ എന്നിങ്ങനെ വളരെയേറെ ഗുണങ്ങള്‍ വാൽവുകളെ അപേക്ഷിച്ച്‌ ട്രാന്‍സിസ്റ്ററുകള്‍ക്കുണ്ട്‌. ട്രാന്‍സിസ്റ്ററുകളുടെ ആവിർഭാവത്തോടെ ഇലക്‌ട്രാണികോപകരണങ്ങള്‍ ഒതുക്കമുള്ളതും കൊണ്ടുനടക്കാവുന്നതും ആയിത്തീർന്നു.

ട്രാന്‍സിസ്റ്ററിന്റെ കണ്ടുപിടിത്തത്തെത്തുടർന്ന്‌ അർധചാലകവസ്‌തുക്കളുടെ വൈദ്യുതഗുണങ്ങളെക്കുറിച്ച്‌ സമഗ്രമായ പരീക്ഷണങ്ങള്‍ ലോകത്തെമ്പാടുമുള്ള ഗവേഷണസ്ഥാപനങ്ങളിൽ പൂർവാധികം താത്‌പര്യത്തോടെ നടത്തപ്പെട്ടു. അർധചാലകഭൗതികത്തിലുണ്ടായ ഈ പുരോഗതിയുടെ ഫലമായി നിശ്ചിത ഉദ്ദേശ്യങ്ങളോടുകൂടിയ അനേകം പ്രത്യേകതരം അർധചാലകോപാധികള്‍ നിർമിതമായി. സെനർ ഡയോഡ്‌, വാരക്‌റ്റർ (വോള്‍ട്ടതാ നിയന്ത്രിത കപ്പാസിറ്റർ), നിയന്ത്രിത റെക്‌റ്റിഫയറുകള്‍, യൂണിജങ്‌ഷന്‍ ട്രാന്‍സിസ്റ്റർ, ഫീൽഡ്‌ ഇഫക്‌റ്റ്‌ ട്രാന്‍സിസ്റ്റർ, ഫൊട്ടോഡയോഡ്‌, ലൈറ്റ്‌ എമിറ്റിങ്‌ ഡയോഡ്‌, ബൈ ഡയറക്‌ഷണൽ ട്രാന്‍സിസ്റ്റർ തുടങ്ങിയവ ഇവയിൽപ്പെടുന്നു. അത്യുന്നതാവൃത്തിയിലും മൈക്രാതരംഗമേഖലകളിലും പ്രവർത്തിക്കുന്ന ഖരാവസ്ഥോപാധികള്‍ ഇന്നു ലഭ്യമാണ്‌. ഇങ്ങനെ ഖരാവസ്ഥാഭൗതികം ഇന്ന്‌ ആധുനിക ഇലക്‌ട്രാണികരംഗത്ത്‌ വമ്പിച്ച പരിവർത്തനങ്ങള്‍ വരുത്തിയിരിക്കുന്നു.

സൂക്ഷ്‌മവത്‌കരണത്തിനുള്ള പ്രവണത തുടർന്നതിന്റെ ഫലമായി സമകാലിത പരിപഥങ്ങള്‍ (ഐസി) രംഗത്തുവന്നു. ട്രാന്‍സിസ്റ്ററുകള്‍, ഡയോഡുകള്‍, റെസിസ്റ്ററുകള്‍ തുടങ്ങിയ അനേകം ഘടകങ്ങള്‍ ഒരൊറ്റ അർധചാലകത്തുണ്ടിന്മേൽത്തന്നെ ഒരേസമയം വിന്യസിപ്പിച്ചു ചേർത്തുണ്ടാക്കിയ സമ്പൂർണ പരിപഥങ്ങളടങ്ങിയ ഇലക്‌ട്രാണികോപാധിയാണ്‌ ഐസി കംപ്യൂട്ടറുകളിലും ഇലക്‌ട്രാണിക്‌ കാൽക്കുലേറ്ററുകളിലും ഇവ ധാരാളമായി ഉപയോഗിച്ചുവരുന്നു. ഉപകരണങ്ങളുടെ വലുപ്പത്തെ കാര്യമായി കുറയ്‌ക്കുന്നതിന്‌ ഇതുകൊണ്ട്‌ കഴിയുന്നു. മാത്രമല്ല, വന്‍തോതിൽ നിർമിക്കുന്നതിലുള്ള എളുപ്പംനിമിത്തം ഇവയുടെ വിലയും വളരെ കുറവാണ്‌. ഇലക്‌ട്രാണികോപകരണങ്ങളുടെ സാധ്യതകളും കാര്യക്ഷമതയും വർധിപ്പിക്കുന്നതിനും അവ വളരെ ഒതുക്കമുള്ളതും വിശ്വസനീയവും ആക്കിത്തീർക്കുന്നതിനും ഈ പുരോഗതി കാര്യമായി സഹായിച്ചിട്ടുണ്ട്‌. വോള്‍ട്ട്‌മീറ്റർ, അമീറ്റർ തുടങ്ങിയ പല പരിമാണോപകരണങ്ങളുടെ നിർഗമ മാപനമൂല്യം അക്കത്തിൽത്തന്നെ കാണിക്കുന്ന "ഡിജിറ്റൽ റീഡ്‌ ഔട്ട്‌' ഉള്ളവയായി രൂപപ്പെടുത്താന്‍ ഐസികള്‍ സഹായമായി.

മേസർ, ലേസർ എന്നീ ഉപകരണങ്ങളുടെ ആവിർഭാവത്തോടുകൂടി ക്വാണ്ടം ഇലക്‌ട്രാണികം എന്നൊരു ശാഖകൂടി ആധുനിക ഇലക്‌ട്രാണികത്തിനുണ്ടായി. തന്മാത്രകളുടെ കമ്പനസ്‌തരങ്ങള്‍, അർധചാലകങ്ങളിലെ ഇലക്‌ട്രാണുകളുടെയും സുഷിരങ്ങളുടെയും ഊർജസ്‌തരങ്ങള്‍ തുടങ്ങിയ ക്വാണ്ടീകൃത സിസ്റ്റങ്ങളും ഇലക്‌ട്രാണികരീതികളും തമ്മിലുള്ള സംയോജനഫലമായുടലെടുത്തതാണ്‌ ക്വാണ്ടം ഇലക്‌ട്രാണികം. ഇതുമൂലം ഇലക്‌ട്രാണികരീതികളുടെ ഉപര്യാവൃത്തിസീമ ഇന്‍ഫ്രാറെഡ്‌-ദൃശ്യതരംഗമേഖലകളിലേക്കും കൂടി വ്യാപിച്ചിരിക്കുന്നതായി കരുതാം.

ഇലക്‌ട്രാണികം-ഉപയോഗങ്ങള്‍

വാർത്താവിനിമയം, ഗതാഗതം, ബഹിരാകാശപര്യവേക്ഷണം, ശുദ്ധവും പ്രയുക്തവുമായ ഗവേഷണമേഖലകള്‍ എന്നീ മണ്ഡലങ്ങളിലെല്ലാംതന്നെ ഇലക്‌ട്രാണികം അദ്വിതീയമായ സ്ഥാനം കരസ്ഥമാക്കിയിരിക്കുന്നു. ചികിത്സാരംഗത്തും വ്യാവസായ രംഗത്തും രാജ്യരക്ഷ പ്രതിരോധമേഖലകളിലുമെല്ലാം ഇലക്‌ട്രാണികം വരുത്തിയ മാറ്റങ്ങള്‍ വിപ്ലവകരമാണ്‌.

വൈദ്യശാസ്‌ത്രം

ഇലക്‌ട്രാണികരീതികളുടെ ഉപയോഗംകൊണ്ടു നേട്ടങ്ങളുണ്ടായിട്ടുള്ള ഒന്നാണ്‌ വൈദ്യശുശ്രൂഷാരംഗം. രോഗനിർണയത്തിനും നിർണായക ഘട്ടങ്ങളിൽ രോഗിയുടെ ശാരീരികപ്രവർത്തനങ്ങള്‍ നിരന്തരം നിരീക്ഷിച്ചു കൊണ്ടിരിക്കുന്നതിനും ആപദ്‌ഘട്ടങ്ങളിൽ ഡോക്‌ടർക്കു മുന്നറിയിപ്പു കൊടുക്കുന്നതിനും മറ്റുമായി ഇലക്‌ട്രാണികരീതികള്‍ ഇന്നുപയോഗപ്പെടുത്തിവരുന്നുണ്ട്‌. ഹൃദയത്തിന്റെ പ്രവർത്തനം പരിശോധിക്കുന്നതിനുള്ള ഇലക്‌ട്രാകാർഡിയോഗ്രാഫ്‌, തലച്ചോറിന്റെ വൈദ്യുതക്രിയാശീലത നിരീക്ഷിക്കാനുതകുന്ന ഇലക്‌ട്രാ എന്‍സെഫലോഗ്രാം, രക്തത്തിലെ ഗ്ലൂക്കോസിന്റെ അളവ്‌ കണക്കാക്കുന്നതിനുള്ള ബ്ലഡ്‌-ഗ്ലൂക്കോസ്‌ മോണിറ്റർ തുടങ്ങിയവയുടെ ഉപയോഗം ഇന്നു സർവസാധാരണമായിരിക്കുന്നു. കംപ്യൂട്ടറുകളുടെ സഹായത്തോടുകൂടിയ രോഗനിർണയവും ചികിത്സാവിധികളും നടപ്പിൽ വന്നുകഴിഞ്ഞിട്ടുണ്ട്‌. നോ. ഇലക്‌ട്രാ ഡയഗ്നോസിസ്‌

വ്യവസായം

ആധുനികവ്യവസായരംഗത്ത്‌ ഇലക്‌ട്രാണികത്തിനുള്ള സ്ഥാനം പ്രത്യേകം എടുത്തുപറയേണ്ട ആവശ്യമില്ല. വ്യവസായരംഗത്തെ പുരോഗതി ഇലക്‌ട്രാണികത്തിന്റെ വികാസവുമായി നേരിട്ടു ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. ഇലക്‌ട്രാണിക നിയന്ത്രണങ്ങളും കംപ്യൂട്ടറുമാണ്‌ വ്യവസായരംഗത്തെ യന്ത്രവത്‌കരണത്തിന്‌ അടിസ്ഥാനമായി വർത്തിക്കുന്നത്‌. ഇതിനുപുറമേ മാനേജ്‌മെന്റ്‌മേഖലകളിലും കംപ്യൂട്ടറുകള്‍ ഉപയോഗിച്ചുവരുന്നു.

പ്രതിരോധം

ഇലക്‌ട്രാണിക സാങ്കേതികതയെ അവലംബിക്കുന്ന ഉപകരണങ്ങളും ഉപായ(techniques)ങ്ങളും ഉപയോഗിച്ച്‌ ശത്രുവിന്റെ പോർവിമാനം, റഡാർ, മിസൈലുകള്‍ തുടങ്ങിയ വിനാശകാരികളെ പ്രതിരോധിക്കുന്നതും ശത്രുപക്ഷം റേഡിയോതരംഗങ്ങള്‍ വഴി കൈമാറുന്ന നിർദേശങ്ങള്‍, സന്ദേശങ്ങള്‍, സൈനികനീക്കങ്ങളെ സംബന്ധിച്ച വിവരങ്ങള്‍ തുടങ്ങിയവ ചോർത്തിയെടുക്കുന്നതും ഇപ്പോള്‍ യുദ്ധരംഗത്തെ അനിവാര്യമായ നടപടിയായി മാറിയിരിക്കുന്നു. ഈദൃശ യുദ്ധമുറകളെ മൊത്തത്തിൽ ഇലക്‌ട്രാണിക പ്രതിയുക്തി (Electronic Counter Measures-ECM) എന്നു വിശേഷിപ്പിക്കുന്നു. വാർത്താവിനിമയം, മാർഗനിർദേശം, കണ്ടെത്തലും തുമ്പുണ്ടാക്കലും, നിയന്ത്രണം തുടങ്ങിയവയ്‌ക്കുള്ള ആധുനികസംവിധാനങ്ങള്‍ പ്രാകാശിക(optic)സങ്കേതങ്ങളെ, വിശിഷ്യ നഗ്നനേത്രങ്ങള്‍ക്കു അഗോചരമായ ഇന്‍ഫ്രാറെഡ്‌ (infrared) വികിരണത്തെ അത്യധികം ആശ്രയിക്കുന്ന അവസ്ഥയാണ്‌ ഇപ്പോഴുള്ളത്‌. ഇത്തരത്തിലുള്ള പ്രതിയുക്തിവ്യവസ്ഥ ഇലക്‌ട്രാണിക സങ്കേതങ്ങള്‍ക്കുമുപരി വിദ്യുത്‌കാന്തിക വർണരാജിയുടെ സങ്കീർണവും വ്യാപകവുമായ മൊത്തം സാധ്യതകളെയും പ്രയോജനപ്പെടുത്തുന്നു.

ലോകത്തിലെ വന്‍കിട സൈനികശക്തികള്‍ ആക്രമണപ്രതിരോധസജ്ജീകരണങ്ങള്‍ക്കായി വിദ്യുത്‌കാന്തിക സങ്കേതങ്ങളെ ഏതളവിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നുവെന്നതും, കൂടുതൽ മെച്ചപ്പെട്ട പ്രയോജനം കൈവരുത്തുവാന്‍ എന്തുമാത്രം ഗവേഷണപഠനങ്ങളിൽ ഏർപ്പെട്ടിരിക്കുന്നുവെന്നതും "ഇലക്‌ട്രാണിക യുദ്ധമുറ' എന്ന സംജ്ഞയുടെ പരിധിയിൽപ്പെടുന്ന വിഷയങ്ങളാണ്‌. പരസ്‌പരം യുദ്ധത്തിലേർപ്പെടുമ്പോള്‍ മാത്രമല്ല, സമാധാനകാലത്തുപോലും ഇലക്‌ട്രാണിക യുദ്ധതന്ത്രം വികസിപ്പിക്കുവാനുള്ള തീവ്രശ്രമം സൈനികശക്തികള്‍ സദാ പിന്തുടർന്നുകൊണ്ടിരിക്കുന്നു. ഗൂഢവും നിശ്ശബ്‌ദവും അതിവ്യാപകവുമായ ഒരു കർമമണ്ഡലമാണ്‌ ഇലക്‌ട്രാണിക യുദ്ധമുറ.

വാർത്താവിനിമയം

ആധുനിക വാർത്താവിനിമയരംഗത്തിന്റെ മുഖച്ഛായ തന്നെ മാറ്റിയത്‌ ഇലക്‌ട്രാണിക രംഗത്തുണ്ടായ നൂതന കണ്ടുപിടിത്തങ്ങളാണ്‌. മൊബൈൽ ഫോണും ഇന്റർനെറ്റും മനുഷ്യജീവിത രീതികളെത്തന്നെ മാറ്റിമറിച്ചു. പഴയകാല ലൈന്‍ കമ്യൂണിക്കേഷനും ആധുനിക വയർലെസ്‌ സാങ്കേതികവിദ്യയും വാർത്താവിനിമയ രംഗത്തുണ്ടാക്കിയ മാറ്റങ്ങള്‍ വിപ്ലവാത്മകമാണ്‌.

ഇലക്‌ട്രാണികോപകരണങ്ങള്‍

Electronic equipments

ഇലക്‌ട്രാണിന്റെ സവിശേഷതകളെ അടിസ്ഥാനമാക്കി നിർമിക്കപ്പെടുന്ന ഉപകരണങ്ങള്‍. ഇലക്‌ട്രാണികം എന്ന ശാസ്‌ത്രവിഭാഗത്തിന്റെ ആവിർഭാവം അളവുപകരണങ്ങളുടെ സാങ്കേതികവിദ്യയിൽ ഒരു പുതിയ ഉണർവു സൃഷ്‌ടിച്ചു. ഒരതിർത്തിവരെ, ആധുനികകാലത്തുണ്ടായ അഭൂതപൂർവമായ ശാസ്‌ത്രീയ-വ്യാവസായിക പുരോഗതിക്ക്‌ ഇതു കാരണമായും തീർന്നു. ഇലക്‌ട്രാണികോപകരണങ്ങളുടെ പ്രവർത്തനത്തിനാധാരം ഇലക്‌ട്രാണുകളുടെ വൈദ്യുത-കാന്തികമണ്ഡലങ്ങളിലൂടെയുള്ള പ്രവാഹസവിശേഷതകളാണ്‌. അവയിൽ പ്രധാനപ്പെട്ടവ താഴെ പറയുന്നവയാണ്‌: നിർണേയപരിമാണത്തിന്റെ സൂക്ഷ്‌മമായ ഏറ്റക്കുറച്ചിലുകള്‍പോലും കണ്ടുപിടിക്കത്തക്ക അതിസൂക്ഷ്‌മത, നിസ്സാര സമയത്തിനുള്ളിൽ അളവെടുക്കത്തക്ക അതിവേഗം (ശാസ്‌ത്ര-വ്യവസായ മണ്ഡലങ്ങളിൽ നിത്യ സാധാരണമായ സ്വാത്മക നിയന്ത്രണ സംവിധാനങ്ങളിൽ-automatic control systems ഈ ഗുണത്തിന്‌ വളരെ പ്രസക്തിയുണ്ട്‌); നിർണേയപരിമാണത്തിന്റെ ദ്രുതഗതിയിലുള്ള വ്യതിയാനങ്ങള്‍ നിർണയിക്കത്തക്ക വിശാല ചലനാത്മക പരാസം (wide dynamic range), തികഞ്ഞ ആനുപാതികത, മികച്ച ആവർത്തനക്ഷമത, ഉയർന്ന കൃത്യത, ചുരുങ്ങിയ ഊർജവ്യയം.

ഈ ഗുണവിശേഷങ്ങള്‍ നിമിത്തം ആധുനികമാപനവിദ്യയുടെ അസ്‌തിവാരംതന്നെ ഇലക്‌ട്രാണികോപകരണങ്ങളിൽ സ്ഥിതിചെയ്യുന്നു എന്നു പറയാം. ഏതൊരു ഇലക്‌ട്രാണികോപകരണത്തിന്റെയും അടിസ്ഥാനഘടകമാണ്‌ സംവേദകങ്ങള്‍ transducers).ഒരുതരത്തിലുള്ള ഊർജത്തെയും മറ്റൊരിനം ഊർജമാക്കി മാറ്റുന്നതിനുള്ള ഉപകരണമാണ്‌ സംവേദകം. ഇലക്‌ട്രാണിക എന്‍ജിനീയറിങ്ങിൽ ഇത്‌ ഏതുതരത്തിലുള്ള ഊർജത്തെയും വൈദ്യുതോർജമാക്കി മാറ്റുന്നതിനുള്ള ഉപാധിയാണ്‌. നോ. കംപ്യൂട്ടർ

സംവേദകങ്ങള്‍

പ്രകൃതിയിലെ വൈദ്യുതേതര പ്രതിഭാസങ്ങളെ വൈദ്യുതസത്ത(entity)കളാക്കി (ഡേറ്റയെ സമധർമ വൈദ്യുത പരിമാണങ്ങളാക്കി) മാറ്റുന്ന ഉപാധികള്‍. ഇവയുടെ അസാന്നിധ്യത്തിൽ വൈദ്യുതേതരപ്രതിഭാസങ്ങള്‍ കൈകാര്യം ചെയ്യാന്‍ ഇലക്‌ട്രാണികോപകരണങ്ങള്‍ അശക്തങ്ങളാകുന്നു.

പ്രവർത്തനരീതിയെ ആധാരമാക്കി ഇവയെ പൊതുവേ അക്രിയാത്മകങ്ങള്‍, ക്രിയാത്മകങ്ങള്‍ എന്നിങ്ങനെ രണ്ടായി തിരിക്കാം. ഇവയിൽ ആദ്യത്തെ വർഗത്തിൽപ്പെടുന്നവയുടെ പ്രവർത്തനത്തിന്‌ ബാഹ്യമായ വൈദ്യുതോത്തേജനം ആവശ്യമാണ്‌. രണ്ടാമത്തെ വകുപ്പിൽപ്പെട്ടവ വൈദ്യുതസിഗ്നലുകള്‍ സ്വയം സൃഷ്‌ടിക്കുന്നു. തെർമിസ്റ്ററുകള്‍, സ്റ്റ്രയിന്‍ഗേജുകള്‍, എൽ.വി.ഡി.ടി.കള്‍ (L.V.D,T.: Linear Variable Differential Transformers), ഫോട്ടോ കണ്ടക്‌ടറുകള്‍ മുതലായവ അക്രിയാത്മക സംവേദകങ്ങളാണ്‌. ഇവയിൽ തെർമിസ്റ്ററുകള്‍ എന്നറിയപ്പെടുന്ന അർധചാലക (Semi-conductor) നിർമിതമായ വൈദ്യുതഘടകങ്ങളുടെ രോധം താപനില കൂടുന്തോറും കുറഞ്ഞുവരുന്നു. ഈ ഗുണവിശേഷത്തെ ഉപജീവിച്ച്‌ ബ്രിഡ്‌ജുകളുടെ സഹായത്താൽ, അജ്ഞാതതാപനിലകള്‍ നിർണയിക്കാന്‍ കഴിയുന്നു. സ്റ്റ്രയിന്‍ഗേജുകള്‍, ഒരു നേരിയ കമ്പിയുടെ നീളത്തിനോ വച്ചത്തിനോ വരുന്ന വ്യതിയാനങ്ങള്‍ അതിന്റെ വൈദ്യുതരോധത്തിൽ വരുത്തുന്ന മാറ്റങ്ങളെ ആശ്രയിച്ചു പ്രവർത്തിക്കുന്നു. മർദം, തൂക്കം, ബലം (force), ചുഴറ്റൽ ശക്തി (torque), യന്ത്രഭാഗങ്ങളുടെ സ്‌പന്ദനങ്ങള്‍, ഒഴുക്ക്‌ എന്നു തുടങ്ങി നിരവധി വൈദ്യുതേതര പരിമാണങ്ങള്‍ അളക്കുവാന്‍ ഇവ ഉപകരിക്കുന്നു. എൽ.വി.ഡി.ടി.കള്‍ ട്രാന്‍സ്‌ഫോർമറുകളുടെ തത്ത്വം ഉപയോഗിച്ച്‌ യന്ത്രഭാഗങ്ങളുടെ സ്ഥാനവ്യതിചലനങ്ങള്‍ നിർണയിക്കുന്നു. ട്രാന്‍സ്‌ഫോർമറിന്റെ പ്രമറി, സെക്കന്‍ഡറി കമ്പിച്ചുരുളുകള്‍ വരിഞ്ഞ കാന്തികക്കാമ്പിനെ (magnetic core) യന്ത്രഭാഗത്തിന്റെ ചലനങ്ങള്‍ക്കനുസരിച്ച്‌ ചലിപ്പിക്കുമ്പോള്‍ സെക്കന്‍ഡറിയുടെ വോള്‍ട്ടേജിനു വരുന്ന മാറ്റങ്ങള്‍ വഴിയാണ്‌ ഇവ പ്രവർത്തിക്കുന്നത്‌. പ്രാകാശിക ചാലകങ്ങള്‍ പ്രകാശസംവേദകങ്ങളായ വൈദ്യുതരോധകങ്ങളാണ്‌. കാഡ്‌മിയം സള്‍ഫൈഡ്‌ എന്ന പദാർഥം കൊണ്ടു നിർമിതമായ ഈ വൈദ്യുതഘടകങ്ങളുടെ രോധം, അവയിൽ പതിക്കുന്ന പ്രകാശത്തിന്റെ തീവ്രതയ്‌ക്കനുസരിച്ച്‌ കുറയുന്നു. ഈ ഗുണവിശേഷത്തെ ഉപജീവിച്ച്‌ ബ്രിഡ്‌ജുകളുടെ സഹായത്തോടെ പ്രകാശതീവ്രത (light intensity) അളക്കാം.

ക്രിയാത്മക സംവേദകങ്ങളിൽ താപവൈദ്യുതദ്വന്ദ്വങ്ങള്‍ (thermo electric couples), പ്രകാശ-വൈദ്യുത സംവേദകങ്ങള്‍ (Photo electric transducers), പീസോ ഇലക്‌ട്രിക്‌ ക്രിസ്റ്റലുകള്‍, "ഹാള്‍ പ്രതിഭാസ' സംവേദകങ്ങള്‍ (Hall effect transducers)എന്നിവ ഉള്‍പ്പെടുന്നു.

രണ്ടു വിഭിന്ന ലോഹക്കമ്പികളുടെ അറ്റങ്ങള്‍ സന്ധിപ്പിച്ചശേഷം, ഈ സന്ധികള്‍ രണ്ടു വ്യത്യസ്‌ത താപനിലകള്‍ക്കു വിധേയമാക്കുമ്പോള്‍ സന്ധികള്‍ക്കിടയിൽ ഒരു വൈദ്യുത പ്രഭാവം (Potential) പ്രത്യക്ഷപ്പെടുന്നു. ഈ പ്രഭാവം സന്ധികളുടെ താപനിലകളിലുള്ള അന്തരത്തിന്‌ ആനുപാതികമായിരിക്കും. താപ-വൈദ്യുത ദ്വന്ദ്വങ്ങള്‍ ഈ പ്രതിഭാസത്തെ പ്രയോജനപ്പെടുത്തി അജ്ഞാതതാപനിലകള്‍ നിർണയിക്കുന്നു. ക്രാമൽ, അലുമൽ എന്നീ ലോഹസംയുക്തങ്ങളാണ്‌ ഇതിന്‌ സാധാരണ ഉപയോഗിക്കുന്നത്‌. പ്രകാശസംവേദകങ്ങള്‍ രണ്ടുവിധത്തിലുണ്ട്‌; ഇവയിൽ ഒരിനം പ്രകാശത്തിന്റെ തീവ്രതയ്‌ക്കാനുപാതികമായി വൈദ്യുതിപ്രവാഹം സൃഷ്‌ടിക്കുന്നു. ശൂന്യബള്‍ബിനുള്ളിൽ സ്ഥിതിചെയ്യുന്ന, പ്രകാശം തട്ടുമ്പോള്‍ ഇലക്‌ട്രാണ്‍ വമിക്കുന്ന കാഥോഡും ഇലക്‌ട്രാണുകളെ ആകർഷിക്കുന്ന ആനോഡും അടങ്ങിയതാണിത്‌. കാഥോഡിനും ആനോഡിനും ഇടയ്‌ക്ക്‌ ഒരു വോള്‍ട്ടേജ്‌ ഏർപ്പെടുത്തുമ്പോള്‍, കാഥോഡിൽ പതിക്കുന്ന പ്രകാശത്തിന്റെ തീവ്രതയ്‌ക്ക്‌ ആനുപാതികമായ വൈദ്യുതപ്രവാഹം ബാഹ്യവൈദ്യുത വലയത്തിൽ സൃഷ്‌ടിക്കപ്പെടുന്നു. ദ്വിതീയോത്സർജനം (secondary emission) എന്നറിയപ്പെടുന്ന പ്രതിഭാസമുപയോഗിച്ച്‌ ഇവയുടെ ശക്തി വർധിപ്പിക്കാം. ഇത്തരം ഉപകരണങ്ങളിൽ കാഥോഡിനും ആനോഡിനും ഇടയിൽ നിരവധി ദ്വിതീയ കാഥോഡുകള്‍ (secondary cathodes) ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഇവയിൽ പതിക്കുന്ന ഓരോ ഇലക്‌ട്രാണിനും പകരം നിരവധി ദ്വിതീയ ഇലക്‌ട്രാണുകള്‍ ഉതിർക്കപ്പെടുന്നു. ഇങ്ങനെയുള്ള നിരവധി ദ്വിതീയകാഥോഡുകളുടെ സഹായത്താൽ കാഥോഡിൽ പതിക്കുന്ന ഏറ്റവും ചെറിയ പ്രകാശംപോലും ലക്ഷക്കണക്കിനു മടങ്ങ്‌ (സാധാരണയായി 106 വരെ) വർധിപ്പിക്കാന്‍ കഴിയുന്നു. ഇത്തരം ഉപകരണങ്ങള്‍ പ്രകാശബഹുലീകാരങ്ങള്‍ (photomultipliers)എന്നറിയപ്പെടുന്നു.

മറ്റൊരുതരം പ്രകാശസംവേദകങ്ങള്‍ പ്രകാശതീവ്രതയ്‌ക്കനുസരിച്ച വോള്‍ട്ടത നല്‌കുന്നു. സൗരോർജത്തിൽനിന്ന്‌ വൈദ്യുതി ഉത്‌പാദിപ്പിക്കുന്ന സൗരസെല്ലുകള്‍ (solar cells) ഇവയിൽപ്പെടുന്നു. ഇവ സാധാരണയായി സിലിക്കണ്‍ എന്ന അർധചാലകപദാർഥത്താൽ നിർമിക്കപ്പെടുന്നു.

ഹാള്‍ പ്രതിഭാസത്തെ അവലംബിക്കുന്ന സംവേദകങ്ങള്‍, ഒരു കാന്തികമണ്ഡലത്തിന്റെ തീവ്രതയ്‌ക്കാനുപാതികമായ വോള്‍ട്ടത നല്‌കുന്നു. പീസോ ഇലക്‌ട്രിക്‌ ക്രിസ്റ്റലുകള്‍ സ്വന്തം ആകൃതിയിൽ വരുന്ന മാറ്റങ്ങള്‍ക്കനുസൃതമായ വോള്‍ട്ടേജുകള്‍ നല്‌കുന്നു. ഇവ യാന്ത്രിക സ്‌പന്ദനങ്ങള്‍ (mechanical vibrations), ശബ്‌ദതരംഗങ്ങള്‍ മുതലായവയെ സമധർമവൈദ്യുത സിഗ്നലുകളാക്കി മാറ്റാന്‍ ഉപയോഗപ്പെടുത്തുന്നു. വിവിധയിനം സംവേദകങ്ങളിൽ പ്രതിനിധാനസ്വഭാവമുള്ള ഏതാനും ചിലതു മാത്രമാണ്‌ ഇപ്പറഞ്ഞവ. വിവിധ ശാസ്‌ത്ര, വ്യാവസായിക മണ്ഡലങ്ങളിൽ വേറെയും നിരവധിയിനം സംവേദകങ്ങള്‍ ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നു.

മീറ്ററുകള്‍

മുന്‍കൂട്ടി അംശാങ്കനം നടത്തിയ സ്‌കെയിലിൽക്കൂടിയുള്ള ഒരു സൂചികയുടെ നീക്കം വഴി അളവു രേഖപ്പെടുത്തുന്ന ഉപകരണങ്ങളാണ്‌ ഇവയിലധികവും. വൈദ്യുതിയുടെ അടിസ്ഥാനപരിമാണങ്ങളായ വോള്‍ട്ടേജ്‌, വൈദ്യുത തീവ്രത, പ്രതിരോധം, പവർ മുതലായവ അളക്കുവാനാണ്‌ ഇവ കൂടുതലായുപയോഗിക്കുന്നത്‌. അതനുസരിച്ച്‌ ഇവ യഥാക്രമം വോള്‍ട്ട്‌മീറ്റർ, അമ്മീറ്റർ, ഓംമീറ്റർ, വാട്ട്‌മീറ്റർ എന്നീ പേരുകളിൽ അറിയപ്പെടുന്നു. അളവുകള്‍ സംഖ്യാരൂപത്തിൽ പ്രദർശിപ്പിക്കുന്ന മീറ്ററുകളും ഉണ്ട്‌. ഇവ സംഖ്യാമീറ്ററുകളെന്നറിയപ്പെടുന്നു. മീറ്ററുകളെ പൊതുവേ വൈദ്യുത കാന്തിക മീറ്ററുകള്‍, ഇലക്‌ട്രാണിക മീറ്ററുകള്‍ എന്നിങ്ങനെ രണ്ടായി തിരിക്കാം.

വൈദ്യുതകാന്തിക മീറ്റർ

ഇവ വൈദ്യുതകാന്തിക പ്രതിഭാസങ്ങളെ അവലംബിച്ചു പ്രവർത്തിക്കുന്നു. അടിസ്ഥാനപരമായി ഇവയെല്ലാംതന്നെ വൈദ്യുതിപ്രവാഹത്തെയാണ്‌ നേരിട്ട്‌ അളന്നെടുക്കുന്നത്‌. സ്വന്തം ഘടനാവിശേഷം കാരണം നിർണേയപരിമാണത്തിന്‌ ആനുപാതികമായ ഒരു വൈദ്യുതിപ്രവാഹം മീറ്ററിന്‌ അനുഭവവേദ്യമാകുന്നു. ഈ പ്രവാഹത്തിന്റെ തോത്‌ മീറ്ററിന്റെ സ്‌കെയിലിൽ അനുയോജ്യമാത്രകളിൽ രേഖപ്പെടുത്തിയിരിക്കും. പ്രത്യാവർത്തി-നേർധാരകള്‍ അളക്കുന്നതിന്‌ വ്യത്യസ്‌ത സംവിധാനങ്ങളോടുകൂടിയ മീറ്ററുകളാണ്‌ ഉപയോഗിക്കുന്നത്‌.

നേർധാരാ മീറ്ററുകളിൽ പ്രചാരമുള്ളത്‌ ഡി ആർസന്‍വാള്‍ (D'Arsonval) ചലനമീറ്ററുകളാണ്‌. സ്ഥിരകാന്തികമണ്ഡലത്തിൽ സ്ഥിതിചെയ്യുന്ന കമ്പിച്ചുരുളിലൂടെ വൈദ്യുതി പ്രവഹിക്കുമ്പോള്‍ ഒരു ചുഴറ്റുബലത്തിനു വിധേയമായി കമ്പിച്ചുരുള്‍ ഘർഷണരഹിതമായ ഒരച്ചുതണ്ടിൽ കറങ്ങാന്‍ ശ്രമിക്കുന്നു. രണ്ടു സ്‌പ്രിങ്ങുകള്‍ ഈ കറക്കം തടയുന്നു. സ്ഥിരാവസ്ഥയിൽ, അച്ചുതണ്ടിനോടു ഘടിപ്പിച്ച ഒരു സൂചിക സ്‌കെയിലിൽ അളവു കാണിക്കുന്നു. ഇത്തരം മീറ്ററുകളിൽ സാധാരണ രണ്ടുതരം സ്‌കെയിലുകള്‍ ഉപയോഗിക്കാറുണ്ട്‌. സ്‌കെയിലിന്റെ ഇടത്തേ അറ്റത്തോ മധ്യഭാഗത്തോ പൂജ്യം രേഖപ്പെടുത്തിയവ ക്രമത്തിൽ ഏകദിശാവൈദ്യുതിയും ദ്വിദിശാവൈദ്യുതിയും അളക്കുന്നതിനും വൈദ്യുതിപ്രവാഹത്തിന്റെ സാന്നിധ്യാസാന്നിധ്യങ്ങള്‍ തീർച്ചവരുത്തുന്നതിനും ഉപയോഗപ്പെടുന്നു. ഗാൽവനോമീറ്ററുകള്‍ എന്നറിയപ്പെടുന്ന ഉപകരണങ്ങള്‍ ഈ വിഭാഗത്തിൽപ്പെടുന്നു.

പ്രത്യാവർത്തിമീറ്ററുകളിൽ പ്രധാനമായത്‌ വൈദ്യുതഡൈനാമോമീറ്റർ ആണ്‌. ചലനസ്വാതന്ത്യ്രമില്ലാത്ത രണ്ടു കമ്പിച്ചുരുളുകളിൽക്കൂടി വൈദ്യുതി പ്രവഹിക്കുമ്പോള്‍ സൃഷ്‌ടിക്കപ്പെടുന്ന ഒരു കാന്തികമണ്ഡലത്തിൽ, ഘർഷണരഹിതമായ ഒരച്ചുതണ്ടിൽ കറങ്ങാന്‍ കഴിയുന്ന വിധം മറ്റൊരു കമ്പിച്ചുരുള്‍ സ്ഥിതിചെയ്യുന്നു. അളക്കേണ്ട വൈദ്യുതി ഈ മൂന്നു കമ്പിച്ചുരുളുകളിൽക്കൂടിയും പ്രവഹിക്കുമ്പോള്‍ ചലനോന്മുഖമായ കമ്പിച്ചുരുള്‍ ഒരു ചുഴറ്റൽ ബലത്തിന്‌ വിധേയമായി കറങ്ങാന്‍ ശ്രമിക്കുന്നു. ഈ നീക്കത്തെ രണ്ടു സ്‌പ്രിങ്ങുകള്‍ തടയുന്നു. സ്ഥിരാവസ്ഥയിൽ, അച്ചുതണ്ടിനോടു ഘടിപ്പിച്ച സൂചനാസ്‌കെയിലിൽ വൈദ്യുതിയുടെ അളവു കാണിക്കുന്നു. ഇത്തരം മീറ്ററുകള്‍ ഉയർന്ന കൃത്യത പ്രദർശിപ്പിക്കുന്നുവെങ്കിലും ഇവയുടെ സംവേദനക്ഷമത (sensitivity) തുലോം പരിമിതമാണ്‌. മേല്‌പറഞ്ഞ മീറ്ററുകള്‍ വൈദ്യുത പൊട്ടന്‍ഷ്യൽ (electric potential), ധാര (current), പവർ (power) മുതലായ പരിമാണങ്ങളുടെ വർഗമാധ്യ-മൂല(root mean square)ത്തിന്റെ മൂല്യം (value) ആണ്‌ നിർണയിക്കുന്നത്‌. അമ്മീറ്ററായി ഉപയോഗിക്കുമ്പോള്‍ മീറ്റർ പരിപഥത്തിൽ "ശ്രണി'(in series)യായി ഘടിപ്പിക്കുന്നു. വോള്‍ട്ട്‌മീറ്ററുകള്‍ പരിപഥത്തിലെ രണ്ടു ബിന്ദുക്കള്‍ക്കിടയിൽ "സമാന്തരം' (parallel) ആയാണ്‌ ഘടിപ്പിക്കേണ്ടത്‌. ഡൈനാമോമീറ്ററുകള്‍ പവർമീറ്ററുകളായുപയോഗിക്കുമ്പോള്‍, സ്ഥിര കമ്പിച്ചുരുളുകള്‍ ഊർജവ്യയം നടക്കുന്ന "ലോഡി'(load)നോട്‌ കച്ചിയായും, ചലനോന്മുഖ കമ്പിച്ചുരുള്‍ ലോഡിനു സമാന്തരമായും ഘടിപ്പിക്കുന്നു. ഈ അവസ്ഥയിൽ മീറ്ററിലെ സൂചികയുടെ നീക്കം പവറിന്റെ പരിമാണമാണ്‌.

ഊർജവ്യയം അളക്കാനുപകരിക്കുന്ന മീറ്ററുകള്‍ ഊർജമീറ്ററുകള്‍ (energy meters)എന്നറിയപ്പെടുന്നു. ഒരു അച്ചുതണ്ടിൽ കറങ്ങാന്‍ കഴിവുള്ള അലുമിനിയത്തട്ട്‌ ലോഹക്കാമ്പുകള്‍ക്ക്‌ ഉപരിവരിഞ്ഞ രണ്ടു കമ്പിച്ചുരുളുകള്‍ക്കിടയിലായി സ്ഥിതിചെയ്യുന്നു. ഇവയിൽ വോള്‍ട്ടതാ കമ്പിച്ചുരുള്‍, ലോഡിനു സമാന്തരമായും (ചിത്രം 3) പ്രവാഹ കമ്പിച്ചുരുള്‍ ലോഡിനോടു "കച്ചി'യായും ഘടിപ്പിക്കുന്നു. പ്രവാഹ കമ്പിച്ചുരുള്‍ സൃഷ്‌ടിക്കുന്ന കാന്തികമണ്ഡലത്തിന്റെ ഫലമായി അലുമിനിയത്തട്ടിൽ "ചുഴലിപ്രവാഹം' (eddy current) എന്നറിയപ്പെടുന്ന ഒരു പ്രത്യേക വൈദ്യുതപ്രവാഹം നടക്കുന്നു. വോള്‍ട്ടേഡ്‌ കമ്പിച്ചുരുള്‍ സൃഷ്‌ടിക്കുന്ന കാന്തികമണ്ഡലവും ചുഴലിപ്രവാഹവും തമ്മിൽ നടക്കുന്ന പ്രതിപ്രവർത്തനഫലമായി അലുമിനിയത്തട്ട്‌ കറങ്ങുന്നു. ഒരു ക്ലിപ്‌തസമയത്തിനുള്ളിലുള്ള കറക്കങ്ങളുടെ എച്ചം ആ സമയത്തിനുള്ളിൽ സംഭവിച്ച ഊർജവ്യയത്തിന്റെ പരിമാണമാണ്‌. ഗിയറുകള്‍വഴി അച്ചുതണ്ടിനോടു ഘടിപ്പിച്ച സൂചികള്‍ ഊർജമാത്രകളിൽ കറക്കങ്ങളുടെ എച്ചം രേഖപ്പെടുത്തുന്നു. ഗാർഹിക വൈദ്യുതോപഭോഗ നിർണയത്തിന്‌ ഉപയോഗിക്കുന്ന മീറ്ററുകള്‍ ഇത്തരത്തിലുള്ളവയാണ്‌. ഇവ ഊർജവ്യയം കിലോവാട്ട്‌ മണിക്കൂർ ആയി കാണിക്കുന്നു. 1000 വാട്ടുള്ള ഒരു ഉപകരണം ഒരു മണിക്കൂർ തുടർച്ചയായി പ്രവർത്തിക്കുമ്പോള്‍ ചെലവാകുന്ന ഊർജത്തിന്റെ അളവാണിത്‌.

ഇലക്‌ട്രാണിക മീറ്റർ

അനലോഗ്‌ മീറ്ററുകളെന്നും ഡിജിറ്റൽ മീറ്ററുകളെന്നും രണ്ടുവിധം ഇലക്‌ട്രാണിക മീറ്ററുകളുണ്ട്‌. അനലോഗ്‌മീറ്ററുകള്‍ സൂചികകളുടെ നീക്കംവഴി അളവു കുറിക്കുന്നു; ഡിജിറ്റൽ മീറ്ററുകള്‍ അളവുകളെ സംഖ്യാരൂപത്തിൽ പ്രദർശിപ്പിക്കുന്നു.

അനലോഗ്‌ മീറ്റർ

അനലോഗ്‌ നേർധാരാ മീറ്ററുകളിൽ അളക്കേണ്ട നേർധാരാ പരിമാണം ഒരു പ്രവർധകത്തിന്റെ (Amplifier) സഹായത്താൽ പരിപോഷിപ്പിക്കപ്പെട്ട ശേഷം (ചിത്രം 4) ഡി ആർസന്‍വാള്‍ മീറ്റർ മുഖാന്തരം അളക്കപ്പെടുന്നു. സൂക്ഷ്‌മപ്രായമായ വൈദ്യുത പരിമാണങ്ങളെ വികലമാകാത്ത രീതിയിൽ പരിപോഷിപ്പിച്ച്‌ ഉയർന്ന പരിമാണങ്ങളാക്കാനുള്ള ഇലക്‌ട്രാണിക മാധ്യമങ്ങളാണ്‌ പ്രവർധകങ്ങള്‍.

അനലോഗ്‌ പ്രത്യാവർത്തി മീറ്ററുകളിൽ, പ്രത്യാവർത്തി പരിമാണത്തെ ആദ്യം ഒരു ഋജുവത്‌കരണി(rectifier)യുടെ സഹായത്താൽ നേർധാരയാക്കി മാറ്റുന്നു. തദനന്തരം ഈ പരിമാണം നേർധാര മീറ്ററിലെന്നപോലെ നിർണയിക്കപ്പെടുന്നു (ചിത്രം 5). ഉപയോഗക്രമമനുസരിച്ച്‌ അനലോഗ്‌ മീറ്ററുകള്‍ പല വിധത്തിലുണ്ട്‌. വിവിധോദ്ദേശ്യ മീറ്ററുകള്‍ (multimeters) വൈദ്യുതപ്രഭാവം, പ്രവാഹം, രോധം എന്നിവ അളക്കാനുപകരിക്കുന്നു. അതുപോലെ വോള്‍ട്ടതയെ കൃത്യമായി നിർണയിക്കുന്നതിനുള്ള സൂക്ഷ്‌മ വോള്‍ട്ട്‌ മീറ്ററുകളും (micro voltmeters) ഉണ്ട്‌. ഈ മീറ്ററുകളുപയോഗിക്കുന്ന പ്രവർധകങ്ങളുടെ ഘടനയനുസരിച്ച്‌, അനലോഗ്‌ മീറ്ററുകള്‍ പൊതുവേ രണ്ടുതരമുണ്ട്‌: വാൽവ്‌ നിർമിതമായവ (vacuum tube) വാൽവ്‌ മീറ്ററുകളെന്നും ട്രാന്‍സിസ്റ്റർ നിർമിതമായവ ട്രാന്‍സിസ്റ്റർ മീറ്ററുകളെന്നും അറിയപ്പെടുന്നു. ഇവയ്‌ക്ക്‌ പരിമിതമായ കൃത്യതയേയുള്ളുവെന്നതാണ്‌ ഏറ്റവും വലിയ ന്യൂനത. മാത്രമല്ല ഇവ സൂചിപ്പിക്കുന്ന അളവുകള്‍ സ്‌കെയിൽ വായിക്കുമ്പോള്‍ വന്നുകൂടുന്ന പിശകുകള്‍ക്കു വിധേയവുമാണ്‌. ഈ കാരണങ്ങളാൽ വളരെ കൃത്യമായി എടുക്കേണ്ട അളവുകള്‍ക്ക്‌ അനലോഗ്‌ മീറ്ററുകള്‍ ഉപയോഗിക്കാന്‍ നിവൃത്തിയില്ല.

ഡിജിറ്റൽ മീറ്റർ

ഏറ്റവും ലളിതമായൊരു ഡിജിറ്റൽ മീറ്ററിനുപോലും അനലോഗ്‌ മീറ്ററിനെക്കാള്‍ കൂടുതൽ കൃത്യത ഉണ്ടായിരിക്കും. 0.005 ശതമാനവും അതിലുപരിയും കൃത്യത ഇത്തരം ഉപകരണങ്ങളിൽ സാധാരണമാണ്‌. ഇവ ഉപയോഗിക്കുമ്പോള്‍, സ്‌കെയിൽ വായിക്കുന്നതിലുള്ള തെറ്റുകള്‍ വരുന്നില്ലെന്നു മാത്രമല്ല, അളവെടുക്കൽ കൂടുതൽ സുഗമവും ശീഘ്രതരവും ആകുന്നു. മിക്കവാറും എല്ലാ ഡിജിറ്റൽ മീറ്ററുകളിലും പരിമാണത്തിന്റെ ധ്രുവത്വം (polarity) നിർണയിക്കുന്നതും മാപനവ്യാപ്‌തി (measuring range) തെരഞ്ഞെടുക്കുന്നതും സ്വാത്മക(automatic)മായിരിക്കും. ഇതിനു പുറമേ, നല്‌കുന്ന അളവുകളുടെ സംഖ്യാത്മക സ്വഭാവം കാരണം ഡിജിറ്റൽ കംപ്യൂട്ടറുകളുമായി നേരിട്ടു സമ്പർക്കം പുലർത്താനും ഇവയ്‌ക്കു കഴിയുന്നു. മേല്‌പറഞ്ഞ ഗുണവിശേഷങ്ങള്‍ നിമിത്തം ഡിജിറ്റൽ മീറ്ററുകള്‍ അനലോഗ്‌ മീറ്ററുകളെക്കാള്‍ വിലകൂടിയവയാണ്‌. എന്നാൽ, ഇലക്‌ട്രാണികത്തിലെ നൂതനപ്രവണതകള്‍ നിമിത്തം ഇവയുടെ വില അനുക്രമം കുറയുന്നുണ്ട്‌.

ഈ മീറ്ററുകളുടെ സംവിധാനം ഡിജിറ്റൽ ഇലക്‌ട്രാണികത്തിലെ (Digital electronics) പല സാങ്കേതികവിദ്യകളെയും ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. അവയുടെ അടിസ്ഥാനതത്ത്വങ്ങള്‍ മാത്രം തുടർന്നു പരിശോധിക്കാം: വോള്‍ട്ടത-സമയപരിവർത്തനവിദ്യ. അളക്കേണ്ട വോള്‍ട്ടത ആനുപാതികമായ ഒരു കാലയളവായി മാറ്റപ്പെടുകയാണിവിടെ (ചിത്രം 6അ). വളരെ കൃത്യതയുള്ള ഒരു ദോലകത്തിൽ (oscillator) നിന്നുണ്ടാകുന്ന നിശ്ചിത ആവൃത്തിയിലുള്ള സിഗ്നൽ അതേ ആവൃത്തിയിലുള്ള വൈദ്യുതസ്‌പന്ദനങ്ങളായി മാറ്റപ്പെട്ടശേഷം ഇലക്‌ട്രാണിക കവാടം (gate) വഴി ഗണനയന്ത്രത്തിലേക്കു നയിക്കപ്പെടുന്നു. കവാടം തുറന്നിരിക്കുന്ന കാലയളവ്‌ അളക്കേണ്ട വോള്‍ട്ടതയ്‌ക്ക്‌ ആനുപാതികമാക്കി നിയന്ത്രിക്കുന്നു. കവാടം വഴി എത്തിച്ചേരുന്ന സ്‌പന്ദനങ്ങളുടെ എച്ചം ഗണനയന്ത്രം തിട്ടപ്പെടുത്തുന്നു. അളക്കപ്പെടുന്ന വോള്‍ട്ടേജിന്റെ സംഖ്യാത്മകപരിമാണമാണ്‌ ഈ എച്ചം.

വോള്‍ട്ടത-ആവൃത്തി പരിവർത്തനവിദ്യ. ഈ മാർഗത്തിൽ, അളക്കേണ്ട വോള്‍ട്ടത, അതിന്റെ പരിമാണത്തിന്‌ ആനുപാതികമായ ആവൃത്തിയിലുള്ള വൈദ്യുതസ്‌പന്ദനങ്ങളാക്കി മാറ്റിയശേഷം ഒരു ഗണനയന്ത്രത്തിലേക്കു നയിക്കപ്പെടുന്നു. ഇതിലാകട്ടെ ഒരു ക്ലിപ്‌ത കാലയളവിനുള്ളിൽ ലഭിക്കുന്ന മൊത്തം സ്‌പന്ദനങ്ങളുടെ എച്ചം തിട്ടപ്പെടുത്തുന്നു. ഈ എച്ചം അളക്കപ്പെടുന്ന വോള്‍ട്ടതയുടെ ഡിജിറ്റൽ പരിമാണമാണ്‌. (ചിത്രം 6B).

മേല്‌പറഞ്ഞ മീറ്ററുകളിൽ മിക്കവയും ഇലക്‌ട്രാണിക പരീക്ഷണശാലകളിൽ നിത്യേന ഉപയോഗിക്കുന്നവയാണ്‌. ഇന്ത്യയിൽ വാണിജ്യാടിസ്ഥാനത്തിൽ ഇത്തരം ഉപകരണങ്ങള്‍ നിർമിക്കപ്പെടുന്നുണ്ട്‌.

ബ്രിഡ്‌ജ്‌ ഉപകരണങ്ങള്‍

ഇലക്‌ട്രാണിക പ്രവാഹവലയങ്ങളുടെ നിർമാണഘടകങ്ങളായ റെസിസ്റ്റർ, കപ്പാസിറ്റർ, ഇന്‍ഡക്‌ടർ എന്നിവയുടെ മൂല്യങ്ങള്‍ കൃത്യമായി അളക്കുവാനുപയോഗിക്കുന്ന ഉപകരണങ്ങളാണിവ. ബ്രിഡ്‌ജുകള്‍ എന്നറിയപ്പെടുന്ന ഒരു പ്രത്യേകതരം പ്രവാഹവലയങ്ങളെ ആധാരമാക്കി പ്രവർത്തിക്കുന്നതുകൊണ്ടാണ്‌ ഇവയ്‌ക്ക്‌ ഈ പേരുണ്ടായത്‌. വാണിജ്യാടിസ്ഥാനത്തിൽ നിർമിക്കപ്പെടുന്ന ഇത്തരം ബ്രിഡ്‌ജുകള്‍ക്ക്‌ സാധാരണ 0.1 ശതമാനം വരെ കൃത്യത ഉണ്ടായിരിക്കും.

വീറ്റ്‌സ്റ്റണ്‍ ബ്രിഡ്‌ജ്‌

റെസിസ്റ്ററുകളുടെ രോധം കൃത്യമായി അളക്കുവാനുള്ള ഉപകരണമാണിത്‌. ആ,ഇ എന്നീ ബിന്ദുക്കള്‍ക്കിടയിൽ സൂക്ഷ്‌മതയേറിയ ഒരു ഡി ആർസന്‍വാള്‍ ഗാൽവനോമീറ്റർ ഘടിപ്പിച്ചിരിക്കും. ഇവയ്‌ക്കിടയിൽ പൊട്ടന്‍ഷ്യൽ വ്യത്യാസം ഇല്ലാതാവുമ്പോള്‍ ഗാൽവനോമീറ്ററിലെ പ്രവാഹം നില്‌ക്കുന്നു. ഇത്‌ ബ്രിഡ്‌ജിന്റെ സമനിലയായി നിർവചിച്ചിരിക്കുന്നു. ഈ നിലയിൽ അജ്ഞാത റെസിസ്റ്ററായ R (x)ന്‌ R(3)-ഓടുള്ള അനുപാതം, R(2)-ന്‌ R(1)-ഓടുള്ള അനുപാതത്തിനു തുല്യമായിരിക്കും. R(x) ഒഴികെ മറ്റുള്ള റെസിസ്റ്ററുകളുടെ മൂല്യം അറിവുള്ളതിനാൽ ഈ ബന്ധം ഉപയോഗിച്ച്‌, അജ്ഞാത റെസിസ്റ്ററിന്റെ മൂല്യം നിർണയിക്കാം. വാണിജ്യാടിസ്ഥാനത്തിൽ നിർമിക്കപ്പെടുന്ന ഇത്തരം ബ്രിഡ്‌ജുകളിൽ R(2)-ഉം R(1)-ഉം തമ്മിലുള്ള അനുപാതം പത്തിന്റെ വർഗപ്പെരുക്കങ്ങളായി (ഉദാ. 10-2, 10-1, 102 മുതലായവ) നിർത്തുവാനുള്ള സൗകര്യമുണ്ടായിരിക്കും. ഉപകരണത്തിന്റെ മുന്‍വശത്തുള്ള ഒരു കൈപ്പിടി തിരിച്ച്‌ R(3)-ന്റെ പരിമാണത്തിൽ തുടർച്ചയായ മാറ്റം വരുത്താം. സമനിലയിൽ കൈപ്പിടിയുടെ നില, അജ്ഞാതറെസിസ്റ്ററിന്റെ പരിമാണത്തെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നതിനാൽ ഇത്‌ ഓം ആയോ കിലോ ഓം ആയോ അടയാളപ്പെടുത്തിയിരിക്കും.

കപ്പാസിറ്റർ ബ്രിഡ്‌ജ്‌

വീറ്റ്‌സ്റ്റണ്‍ ബ്രിഡ്‌ജിന്റെ തത്ത്വംതന്നെയാണ്‌ ഇവിടെയും ഉപയോഗപ്പെടുത്തുന്നത്‌. പക്ഷേ, ബ്രിഡ്‌ജിന്റെ ശാഖകളിൽ റെസിസ്റ്ററുകളും കപ്പാസിറ്ററുകളും ഇടകലർത്തി ഉപയോഗിക്കുന്നു. മാത്രമല്ല ബ്രിഡ്‌ജിന്റെ ഉത്തേജനത്തിന്‌ ക്ലിപ്‌ത-ആവൃത്തിയിലുള്ള ഒരു പ്രത്യാവൃത്തിവോള്‍ട്ടേജ്‌ ഉപയോഗിക്കുന്നു. എല്ലാ കപ്പാസിറ്ററുകള്‍ക്കും അന്തർലീനമായി ഒരു വൈദ്യുതരോധം ഉണ്ടായിരിക്കും. ചിത്രത്തിൽ R(x) അജ്ഞാത കപ്പാസിറ്ററിന്റെ അന്തർലീനരോധവും C(x) അതിന്റെ പരിമാണവുമാണ്‌. ബ്രിഡ്‌ജിന്റെ സമനിലയിൽ R(x)ഉം R(2)ഉം തമ്മിലുള്ള അനുപാതം R(3)-ഉം R(1)-ഉം തമ്മിലുള്ള അനുപാതത്തിനു തുല്യമായിരിക്കും. അതുപോലെ C(x)-ഉം C(3)-ഉം തമ്മിലുള്ള അനുപാതം R(1)-ഉം R(2)-ഉം തമ്മിലുള്ള അനുപാതത്തിനു തുല്യമായിരിക്കും. ഈ ബന്ധം ഉപയോഗിച്ച്‌ അജ്ഞാതകപ്പാസിറ്ററിന്റെ മൂല്യവും അന്തർലീനരോധവും നിർണയിക്കുന്നു. വീറ്റ്‌സ്റ്റണ്‍ ബ്രിഡ്‌ജിലെന്നപോലെ, ബ്രിഡ്‌ജ്‌ സമനിലയിലെത്തിക്കാനുപയോഗിക്കുന്ന കറങ്ങുന്ന കൈപ്പിടികളുടെ നില ബന്ധപ്പെട്ട മാത്രകളിൽ അടയാളപ്പെടുത്തിയിരിക്കും. ഇത്തരം ബ്രിഡ്‌ജുകള്‍ ചെറിയ മാത്രയിലുള്ള അന്തർലീനരോധങ്ങളോടുകൂടിയ കപ്പാസിറ്ററുകളുടെ മൂല്യം (ചിത്രം 8) നിർണയിക്കാന്‍ ഉപയോഗപ്പെടുന്നു. ഉയർന്ന അന്തർരോധമുള്ള കപ്പാസിറ്ററുകള്‍ അളക്കുവാന്‍ ഈ ബ്രിഡ്‌ജ്‌ ചെറിയൊരു മാറ്റത്തോടെ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഇത്തരം ബ്രിഡ്‌ജിൽ R(3)-ഉം C(3)-ഉം കച്ചിയായി ഘടിപ്പിക്കുന്നതിനുപകരം സമാന്തരമായി ഘടിപ്പിക്കുന്നു.

ഇന്‍ഡക്‌ടർ ബ്രിഡ്‌ജ്‌

സാധാരണ രണ്ടുതരം ഇന്‍ഡക്‌ടറുകള്‍ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഗുണനിലവാരം കൂടിയവയും കുറഞ്ഞവയും. ഈ നിലവാരം "ക്യൂ' ഘടകം (Q-factor) എന്നറിയപ്പെടുന്നു. "ക്യൂ' കുറവായ ഇന്‍ഡക്‌ടറുകളുടെ അളവെടുക്കുവാന്‍ മാക്‌സ്‌വെൽ ബ്രിഡ്‌ജ്‌ ആണ്‌ ഉപയോഗിക്കുന്നത്‌. ബ്രിഡ്‌ജിന്റെ സമനിലയിൽ താഴെക്കൊടുക്കുന്ന സമവാക്യങ്ങളുപയോഗിച്ച്‌ അജ്ഞാതമായ ഇന്‍ഡക്‌ടറിന്റെ മൂല്യം നിർണയിക്കാം.

L(x) = R(1) x R(3) x C(2)

R(x) = R(1) x R(3) x R(2)

ഗുണനിലവാരം കൂടിയ ഇന്‍ഡക്‌ടറുകള്‍ അളക്കുവാന്‍ "ഹേ' ബ്രിഡ്‌ജ്‌ ഉപയോഗിക്കുന്നു. (ചിത്രം 19)-ൽ R (2), C (2) എന്നിവ സമാന്തരമായി ഘടിപ്പിക്കുന്നതിനു പകരം "കച്ചി'യായി ഘടിപ്പിച്ചാൽ "ഹേ' ബ്രിഡ്‌ജായി. "ക്യൂ' പത്തിൽ കൂടുതലുള്ളപ്പോള്‍ താഴെപ്പറയുന്ന സമവാക്യം വഴി ഇന്‍ഡക്‌ടറിന്റെ പരിമാണം നിർണയിക്കാം.

L(x) = R(2) x R(3) x D(1)

സാധാരണയായി വാണിജ്യാടിസ്ഥാനത്തിൽ നിർമിക്കപ്പെടുന്ന ബ്രിഡ്‌ജുപകരണങ്ങളിൽ റെസിസ്റ്ററുകള്‍, കപ്പാസിറ്ററുകള്‍, ഇന്‍ഡക്‌ടറുകള്‍ എന്നിവ അളക്കുന്നതിനു സൗകര്യം ഉണ്ടായിരിക്കും. സർവാവശ്യബ്രിഡ്‌ജുപകരണങ്ങള്‍ (Universal bridges) എന്നറിയപ്പെടുന്ന ഇവ ഇലക്‌ട്രാണിക പരീക്ഷണശാലകളിൽ സ്ഥിരം ആവശ്യമാണ്‌. ഇന്ത്യയിൽ പൊതു-സ്വകാര്യമേഖലകളിലുള്ള പല വ്യവസായ സ്ഥാപനങ്ങളും ഇത്തരം ബ്രിഡ്‌ജുകള്‍ നിർമിക്കുന്നുണ്ട്‌. മേല്‌പറഞ്ഞവ കൂടാതെ ബ്രിഡ്‌ജ്‌ തത്ത്വം പരമാവധി ഇലക്‌ട്രാണികോപകരണങ്ങളിലെ സംവേദകപരിപഥത്തിൽ ഉപയോഗപ്പെടുത്തുന്നു. സ്റ്റ്രയിന്‍ഗേജ്‌ (straingauge) ഉപകരണങ്ങള്‍, തെർമോകപ്പിളുകള്‍ (thermocouples) തുടങ്ങിയവ ഇവയിൽപ്പെടുന്നു.

പ്രദർശനോപകരണങ്ങള്‍

അളന്നെടുക്കുന്ന പരിമാണങ്ങള്‍ പ്രദർശിപ്പിക്കുവാന്‍ ഉപകരണങ്ങള്‍ക്ക്‌ ഒരു ഉപാധി ആവശ്യമാണ്‌. മീറ്ററുകളിൽ ഇതു സാധിക്കുന്നത്‌ ഒരു സ്‌കെയിലിൽക്കൂടിയുള്ള സൂചികയുടെ നീക്കം മുഖേനയാണ്‌. പക്ഷേ ചലനാത്മകതയേറിയ വൈദ്യുതചരമിതികളിൽ (parameters) പരിമാണം പ്രദർശിപ്പിക്കുവാന്‍ മീറ്ററുകള്‍ക്കു കഴിവില്ല. ഇത്തരം ആവശ്യങ്ങള്‍ക്ക്‌ പ്രത്യേകം പ്രദർശനോപാധികള്‍ ഉപയോഗിക്കേണ്ടിയിരിക്കുന്നു. ഇവയിൽ മുഖ്യം ദോലനദർശിനികള്‍, ദോലനഗ്രാഹികള്‍, എക്‌സ്‌-വൈ ആലേഖിനികള്‍ (X-Y plotters)എന്നിവയാണ്‌.

ദോലനദർശിനി

ഇലക്‌ട്രാണിക പ്രദർശനോപകരണങ്ങളിൽ സുപ്രധാനമായ ഒന്നാണിത്‌. നേർധാരയുടെയും വളരെ ഉയർന്ന ആവൃത്തികളിലുള്ള പ്രത്യാവർത്തിവൈദ്യുതിയുടെയും പരിമാണങ്ങള്‍ പ്രദർശിപ്പിക്കുവാന്‍ ഇവയ്‌ക്കു കഴിയുന്നു.

ഒരു കാഥോഡ്‌രശ്‌മിക്കുഴലിൽ ഇലക്‌ട്രാണ്‍ ഗണ്‍ (electron gun) എന്നു വിളിക്കപ്പെടുന്ന ഭാഗത്തുനിന്നും (ചിത്രം 10) പുറപ്പെടുന്ന ഇലക്‌ട്രാണ്‍രശ്‌മി പ്രതിദീപ്‌ത(fluorescent) പേദാർഥങ്ങള്‍ പൂശിയിട്ടുള്ള ഒരു ഗ്ലാസ്‌ പ്രതലത്തിൽ പതിക്കുവാന്‍ അനുവദിക്കപ്പെടുന്നു. ഇപ്രകാരം രശ്‌മി പ്രതലത്തിൽ പതിക്കുമ്പോള്‍, അതിൽ ഒരു പ്രകാശബിന്ദു പ്രത്യക്ഷപ്പെടുന്നു. രശ്‌മി, നീങ്ങുന്ന ദിശയിലേക്കുതന്നെ പ്രകാശബിന്ദുവും നീങ്ങുന്നു. രശ്‌മി പിന്‍വലിക്കപ്പെട്ടാലും പ്രകാശബിന്ദു, പ്രതലത്തിലെ രാസപദാർഥങ്ങളുടെ പ്രത്യേകതകൊണ്ട്‌ അല്‌പസമയംകൂടി ദൃശ്യമായിരിക്കും. ഇങ്ങനെ സംഭവിക്കുന്നതുകൊണ്ട്‌ കച്ചിന്റെ പ്രകാശബിന്ദുവിന്റെ ചലനം പ്രതലത്തിൽ തുടർച്ചയായി തോന്നുകയും രൂപങ്ങള്‍ പ്രത്യക്ഷപ്പെടുന്നത്‌ ദൃഷ്‌ടാവിന്‌ അനുഭവപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇലക്‌ട്രാണ്‍ രശ്‌മിയെ വൈദ്യുതമോ കാന്തികമോ ആയ മണ്ഡലങ്ങളിൽ വ്യതിചലിപ്പിക്കുവാന്‍ സാധിക്കുന്നു. ഇപ്രകാരം വ്യതിചലിപ്പിക്കുന്നതിന്‌ ചിലയിനം കാഥോഡ്‌രശ്‌മിക്കുഴലിൽ വൈദ്യുതമണ്ഡലവും മറ്റു ചിലതിൽ കാന്തികമണ്ഡലവും ഉപയോഗപ്പെടുത്തുന്നു. ഇങ്ങനെ രണ്ടു പ്രധാനതരം ദർശിനികള്‍ ലഭ്യമാണ്‌ (കാന്തികമണ്ഡലം കൂടുതലും ടെലിവിഷനിലാണ്‌ ഉപയോഗിക്കുന്നത്‌). വൈദ്യുതമണ്ഡലം ഉപയോഗിക്കുന്ന സ്ഥലങ്ങളിൽ പരസ്‌പരലംബങ്ങളായ രണ്ടുസെറ്റ്‌ വ്യതിചലന തകിടുകള്‍ (deflection plates) ഉപയോഗിക്കുന്നു (ചിത്രം). ഈ പ്ലേറ്റുകളിൽ രണ്ടു വ്യത്യസ്‌ത വോള്‍ട്ടത കൊടുക്കുന്നു. ഇവയിൽ തിരശ്ചീനമായ പ്ലേറ്റിൽ കൊടുക്കുന്ന വോള്‍ട്ടത അനുസരിച്ച്‌ രശ്‌മി ഇടം-വലം (തിരശ്ചീനമായി) നീങ്ങുമ്പോള്‍ ലംബദിശയിലുള്ള വോള്‍ട്ടതയ്‌ക്കനുസരിച്ച്‌ രശ്‌മി മേൽ-കീഴ്‌ നീങ്ങുന്നു. ഇങ്ങനെ രണ്ടു സെറ്റു വോള്‍ട്ടതയും ഒരുമിച്ചു കൊടുക്കുമ്പോള്‍ ഈ രണ്ടിന്റെയും പരിണതഫലത്തിനു തുല്യമായരീതിയിൽ രശ്‌മി പ്രതലത്തിൽ നീങ്ങുകയും രൂപം ദൃശ്യമാവുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇപ്രകാരമുള്ള രൂപങ്ങളെ ലിസാജെ ചിത്രങ്ങള്‍ (Lissajous figures)എന്നു വിളിക്കുന്നു.

മേല്‌പറഞ്ഞ പ്രകാരമല്ലാതെ, തന്നിരിക്കുന്ന ഒരു സിഗ്നലിന്റെ രൂപംമാത്രം ലഭ്യമാകണമെങ്കിൽ, അത്‌ ലംബദിശാതകിടിൽ കൊടുത്തിട്ട്‌ സമയത്തെ ആധാരമാക്കി നീങ്ങുന്ന വോള്‍ട്ടതയെ (time-base voltage) തിരശ്ചീനതകിടിൽ കൊടുക്കേണ്ടതാണ്‌.

പ്രവർധകം

നിരീക്ഷണവിധേയമായ സിഗ്നലുകള്‍ പലപ്പോഴും സൂക്ഷ്‌മപ്രായത്തിലുള്ളവയായിരിക്കും. അതുകാരണം, വ്യതിചലനത്തിനുമുമ്പ്‌ ഇവയെ പ്രവർധകങ്ങളുടെ സഹായത്താൽ പരിപോഷിപ്പിക്കുന്നു. പ്രവർധകങ്ങള്‍ രണ്ടുതരത്തിലുണ്ട്‌. നേർധാരാ സംയോജനം ചെയ്‌തവയും (D.C. coupled) പ്രത്യാവർത്തി ധാര സംയോജനം ചെയ്‌തവയും (A.C. coupled). ഇവയിൽ ആദ്യത്തേത്‌ നേർധാരയും ഉയർന്ന ആവൃത്തികളിലുള്ള സിഗ്നലുകളും സ്വീകരിക്കും. എന്നാൽ രണ്ടാമത്തേത്‌ നേർസിഗ്നലുകള്‍ തിരസ്‌കരിക്കും. സാധാരണയായി പ്രത്യാവർത്തി സംയോജനമാണ്‌ ദോലനദർശിനികളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നത്‌. നേർധാരാ സംയോജനം ചെലവേറിയതാകയാൽ പ്രത്യേക ഉപയോഗങ്ങള്‍ക്കു മാത്രമേ പ്രയോജനപ്പെടുത്താറുള്ളൂ.

സമയാധാരം

ഒരു സിഗ്നലിന്റെ ദൃശ്യപ്രതിരൂപം സൃഷ്‌ടിക്കുവാന്‍, സമയത്തിനാനുപാതികമായ ഒരു വോള്‍ട്ടത ഇടതു-വലതു വ്യതിചലനത്തിന്‌ ഉപയോഗിക്കേണ്ടതാണ്‌. സമയാധാര(time-base) സിഗ്നൽ, ദർശിനിക്കുള്ളിൽത്തന്നെ സൃഷ്‌ടിക്കപ്പെടുന്നു. ഈർച്ചവാളിന്റെ പല്ലുകളെ (sawteeth) അനുസ്‌മരിപ്പിക്കുന്ന ഈ സിഗ്നൽ, ഒരു ക്ലിപ്‌തനിമിഷം മുതൽ സമയാനുസൃതമായി പൂജ്യത്തിൽനിന്ന്‌ അനുക്രമം ഉയരുന്നു. ഒരു പരിധിയിലെത്തുമ്പോള്‍ പൂജ്യത്തിലേക്കുതന്നെ പെട്ടെന്നു താഴുന്നു. ഉടനെ വീണ്ടും ഉയരാന്‍ തുടങ്ങുന്നു. ഈ പ്രവർത്തനചക്രം അനവരതം തുടർന്നുകൊണ്ടിരിക്കും. സിഗ്നൽ പൂജ്യത്തിലെത്തുന്നതും പ്രകാശബിന്ദു പ്രതലത്തിന്റെ ഇടത്തേ അറ്റത്തെത്തുന്നതും ഒരേ നിമിഷത്തിലാക്കി ഏകോപിപ്പിക്കുന്നു. ഈ നിമിഷം മുതൽ ബിന്ദു വലത്തോട്ടു നീങ്ങി, സിഗ്നലിന്റെ പാരമ്യാവസ്ഥയോടെ വലത്തേഅറ്റത്തെത്തുന്നു, സിഗ്നൽ വീണ്ടും ഉയരുന്നതിനു മുമ്പായി ചില നിയന്ത്രണസങ്കേതങ്ങള്‍ വഴി, പ്രകാശബിന്ദുവിനെ ഇടത്തേ അറ്റത്തേക്ക്‌ ആനയിക്കുന്നു. നിരീക്ഷണവിധേയമായ സിഗ്നൽ മേൽ-കീഴ്‌ വ്യതിചലനത്തിനുപയോഗിക്കുമ്പോള്‍ പ്രകാശബിന്ദു ഒരേസമയം ഇടതു-വലതു, മേൽ-കീഴ്‌ വ്യതിചലനങ്ങള്‍ക്കു വിധേയമാകുന്നതിനാൽ സിഗ്നലിന്റെ ദൃശ്യരൂപം പ്രതലത്തിൽ പ്രത്യക്ഷപ്പെടുന്നു. ഉയർന്ന ആവൃത്തിയിലുള്ള സിഗ്നലുകളാവുമ്പോള്‍ പ്രതിരൂപം സ്ഥിരമായിരിക്കും. എന്നാൽ ക്ഷണികങ്ങളായ സിഗ്നലുകളാവുമ്പോള്‍ പ്രതിരൂപവും ക്ഷണികമായിരിക്കും. എങ്കിലും പ്രതലത്തിൽ പൂശുന്ന രാസപദാർഥങ്ങളുടെ (ഉദാ. ഫോസ്‌ഫർ) ഗുണവിശേഷത്താൽ അല്‌പനേരത്തേക്ക്‌ ഈ പ്രതിരൂപം പ്രതലത്തിൽ നിലനില്‌ക്കുന്നു. "ഓർമശക്തി'യുള്ള പ്രത്യേകതരം ദർശിനികളും (storage scopes) നിലവിലുണ്ട്‌. ഇവയിൽ ചില പ്രത്യേക സങ്കേതങ്ങള്‍ വഴി ഇലക്‌ട്രാണ്‍ രശ്‌മിയുടെ ശക്തി കൂട്ടുക നിമിത്തം, ക്ഷണികസിഗ്നലുകളുടെ ദൃശ്യരൂപങ്ങള്‍, സിഗ്നലുകള്‍ പിന്‍വലിക്കപ്പെട്ടു കഴിഞ്ഞ്‌ നിരവധി മണിക്കൂറുകളോളം പ്രതലത്തിൽ നിലനില്‌ക്കുന്നു (ചിത്രം 11).

മേൽനല്‌കിയ വിവരണം വിവിധോപയോഗദർശിനികള്‍ക്കു ചേർന്നതാണ്‌. എന്നാൽ ഇവയ്‌ക്കു പുറമേ പ്രത്യേകാവശ്യങ്ങള്‍ നിർവഹിക്കുന്ന ദർശിനികള്‍ പലതുണ്ട്‌. രണ്ടു സിഗ്നലുകള്‍ ഒരേ സമയം പ്രദർശിപ്പിക്കാവുന്ന രശ്‌മിദ്വന്ദ്വ(dual beam)ങ്ങളോടു കൂടിയവ, ഉയർന്ന ആവൃത്തികള്‍ക്കനുയോജ്യമായവ (500 മെഗാ ഹെർട്‌സ്‌ വരെ), സിഗ്നലിന്റെ സാമ്പിളെടുക്കുന്നവ, ദൃശ്യപ്രതിരൂപത്തോടൊപ്പം സിഗ്നലിന്റെ പരിമാണം സംഖ്യാരൂപത്തിൽ പ്രദർശിപ്പിക്കുന്നവ, സിഗ്നലിന്റെ മുന്‍കൂട്ടി തെരഞ്ഞെടുക്കാവുന്ന ഒരു ഭാഗം മാത്രം പ്രദർശിപ്പിക്കുന്നവ, സിഗ്നലിന്റെ പരിമാണത്തെ കണക്കുകൂട്ടലുകള്‍ക്കു വിധേയമാക്കി ഫലംമാത്രം പ്രദർശിപ്പിക്കുന്നവ (computing scopes), ക്യാമറകള്‍ ഘടിപ്പിച്ചവ എന്നു തുടങ്ങി ഇവയുടെ പട്ടിക നീണ്ടുപോകുന്നു. ഇന്ത്യയിൽ അടുത്തകാലത്തു മാത്രമാണ്‌ ദർശിനികളുടെ നിർമാണം ആരംഭിച്ചത്‌. ഫിലിപ്‌സ്‌ (ഇന്ത്യ), ഇലക്‌ട്രാണിക്‌സ്‌ കോർപ്പറേഷന്‍ ഒഫ്‌ ഇന്ത്യ തുടങ്ങി പല സ്ഥാപനങ്ങളും പൊതു ഉപയോഗദർശിനികള്‍ നിർമിക്കുന്നുണ്ട്‌. എങ്കിലും മുന്‍പറഞ്ഞ പ്രത്യേകാവശ്യങ്ങള്‍ക്കുള്ള ദർശിനികള്‍ ഇപ്പോഴും ഇറക്കുമതി ചെയ്‌തുവരുന്നു.

ദോലനഗ്രാഹി

സിഗ്നലിന്റെ ഒരു സ്ഥിരം ആലേഖിതരൂപം ആവശ്യമാകുമ്പോള്‍ ഇത്‌ ഉപയോഗപ്പെടുന്നു. ഇത്തരം ഉപകരണങ്ങളിൽ നിർണേയപരിമാണത്തിനനുസരിച്ചു നീങ്ങുന്ന ഒരു തൂലിക, അതിന്റെ നീക്കത്തിനു ലംബമായ ദിശയിൽ ക്ലിപ്‌തവേഗത്തോടെ നീങ്ങുന്ന കടലാസിൽ സിഗ്നലിന്റെ രൂപം വരയ്‌ക്കുന്നു. ഇത്തരം ഉപകരണങ്ങള്‍ രണ്ടു വിധമുണ്ട്‌: വൃത്താകാരത്തിലും ദീർഘചതുരാകൃതിയിലുമുള്ള കടലാസുപയോഗിക്കുന്നവ. ആദ്യത്തേതിൽ, തൂലിക കടലാസിന്റെ കേന്ദ്രബിന്ദുവിൽനിന്ന്‌ പുറത്തോട്ടുനീങ്ങുന്നു. അതേസമയം കടലാസ്‌ മധ്യബിന്ദു കേന്ദ്രമായി കൃത്യവേഗത്തിൽ കറങ്ങുന്നു. കടലാസിൽ മധ്യബിന്ദു കേന്ദ്രമായി സമദൂരം ഇടവിട്ട്‌ വൃത്തങ്ങളും തുല്യകോണങ്ങള്‍ ഇടവിട്ട്‌ വ്യാസാർധങ്ങളും രേഖപ്പെടുത്തിയിരിക്കും. ഇതിൽ ഓരോ വൃത്തവും സിഗ്നലിന്റെ പ്രത്യേക പരിമാണവും, വ്യാസാർധം പ്രത്യേക സമയവും സൂചിപ്പിക്കുന്നു. ദീർഘചതുരാകൃതിയിലുള്ള കടലാസോടുകൂടിയ ഉപകരണങ്ങളിൽ ഉരുളിൽ ചുറ്റിവച്ച കടലാസ്‌ കൃത്യവേഗത്തിൽ ചുരുളഴിഞ്ഞ്‌ തൂലികയ്‌ക്കു കീഴിലൂടെയും തൂലിക കടലാസിന്റെ നീക്കത്തിന്‌ ലംബമായ ദിശയിൽ സിഗ്നലിനനുസരിച്ചും നീങ്ങുന്നു. കടലാസിൽ അതിന്റെ നീക്കത്തിനു സമാന്തരമായും ലംബമായും കൃത്യദൂരം ഇടവിട്ട്‌ നേർരേഖകള്‍ ഉണ്ടായിരിക്കും. ഇവയിൽ സമാന്തരരേഖകള്‍ സമയത്തിന്റെ അളവും ലംബരേഖകള്‍ സിഗ്നലിന്റെ അളവും കാണിക്കുന്നു. തൂലികകള്‍ പല വിധത്തിലുണ്ട്‌. ഏറ്റവും സാധാരണമായി മഷിയും കൂർത്തമുനയുള്ള പേനയും, വേറെ ചിലതിൽ താപസംവേദനയോഗ്യമായ കടലാസും വൈദ്യുതപ്രവാഹം വഴി ചൂടാക്കപ്പെടുന്ന മുനയും, മറ്റു ചിലതിൽ പ്രകാശസംവേദനക്ഷമവും മർദസംവേദനക്ഷമവുമായ കടലാസുകളും അനുയോജ്യമായ തൂലികകളും ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഇത്തരം ഉപകരണങ്ങള്‍ തൂലികാനിയന്ത്രണത്തിന്‌ സാധാരണ ഡി ആർസന്‍വാള്‍ മീറ്ററിന്റെ ചലനത്തെയാണ്‌ ആശ്രയിക്കുന്നത്‌. ഈ ഉപകരണങ്ങളുടെ ദോലനആവൃത്തി 100 ഹെർട്‌സിൽ ഒതുങ്ങി നില്‌ക്കുന്നു. എന്നാൽ യാന്ത്രികതൂലികകള്‍ക്കു പകരം, ഒരു പ്രകാശരശ്‌മിയുടെ വ്യതിചലനംവഴി പ്രകാശസംവേദനക്ഷമമായ കടലാസിൽ സിഗ്നലിന്റെ രൂപം വരയ്‌ക്കുന്ന പ്രത്യേകയിനം ഉപകരണങ്ങള്‍ 10 മുതൽ 15 വരെ കിലോ ഹെർട്‌സ്‌ ദോലനക്ഷമത പ്രകടിപ്പിക്കുന്നു.

ഇന്ത്യയിൽ സ്വകാര്യമേഖലയിലെ ചില ചെറുകിട സ്ഥാപനങ്ങള്‍ യാന്ത്രികതൂലികകളോടു കൂടിയ ഇത്തരം ഉപകരണങ്ങള്‍ നിർമിക്കുന്നുണ്ട്‌.

എക്‌സ്‌-വൈ ആലേഖനി

സമയാശ്രിതമായ (time dependent) രണ്ടു സിഗ്നലുകള്‍ തമ്മിലുള്ള ബന്ധം രേഖപ്പെടുത്താനാണ്‌ ഇവ പ്രയോജനപ്പെടുന്നത്‌. ദീർഘചതുരാകൃതിയിലുള്ള സ്ഥായിയായ കടലാസിൽ തൂലിക ഒരേസമയം ഇടത്തുനിന്ന്‌ വലത്തോട്ടും (എക്‌സ്‌ അക്ഷത്തിനു സമാന്തരമായി), താഴെ നിന്ന്‌ മേലോട്ടും (വൈ-അക്ഷത്തിനു സമാന്തരമായി) നീങ്ങുന്നു. ഇതിൽ എക്‌സ്‌-വൈ അക്ഷങ്ങള്‍ക്കു സമാന്തരമായ നീക്കം ഓരോ സിഗ്നൽവഴി നിയന്ത്രിക്കുന്നു. ഈ അവസ്ഥയിൽ തൂലിക കടലാസിൽ രണ്ടു സിഗ്നലുകള്‍ തമ്മിലുള്ള ബന്ധം രേഖപ്പെടുത്തുന്നു. തൂലികയുടെ ചലനത്തിന്‌ സാധാരണയായി, "പൂർണ വലയ സെർവോ-സംവിധാനങ്ങള്‍' (closed loop servo systems) ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഇവ നല്‌കുന്ന "ആജ്ഞ'കള്‍ക്കനുസൃതമായി വൈദ്യുതമോട്ടോറുകള്‍ തൂലികയുടെ നീക്കം നിയന്ത്രിക്കുന്നു. ദോലനക്ഷമത തുലോം പരിമിതമാണ്‌ (5 മുതൽ 10 വരെ ഹെർട്‌സ്‌). അതുപോലെ തൂലികയുടെ ഏറ്റവും വലിയ വേഗവും (slewing rate) പരിമിതമാണ്‌ (സാധാരണ ഇത്‌ ഒരു സെക്കന്‍ഡിൽ 50 സെ.മീറ്ററിൽ കവിയില്ല). അതുകാരണം ഇവ നേർകറണ്ട്‌ പരിമാണങ്ങളും ചെറിയ ആവൃത്തിയിലുള്ള പ്രത്യാവൃത്തി സിഗ്നലുകളും മാത്രമേ രേഖപ്പെടുത്തുകയുള്ളൂ. ഇവ കൂടുതലായും അനലോഗ്‌ കംപ്യൂട്ടറുകള്‍ (analog computers) നല്‌കുന്ന വിവരങ്ങള്‍ രേഖപ്പെടുത്താനാണ്‌ ഉപയോഗിക്കുന്നത്‌. ഇവയുടെ കൃത്യത 0.1 ശതമാനത്തിലൊതുങ്ങുന്നു. തുമ്പയിലെ വിക്രം സാരാഭായ്‌ ബഹിരാകാശഗവേഷണ കേന്ദ്രം (വി.എസ്‌.എസ്‌.സി.) ആണ്‌ ഇന്ത്യയിൽ ആദ്യമായി ഇത്തരം ഉപകരണങ്ങള്‍ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തത്‌. പൊതുമേഖലാസ്ഥാപനമായ കേരള ഇലക്‌ട്രാണിക്‌സ്‌ കോർപ്പറേഷന്‍, വി.എസ്‌.എസ്‌.സി.യുമായി സഹകരിച്ച്‌ ഈ ഉപകരണം വാണിജ്യാടിസ്ഥാനത്തിൽ നിർമിക്കുന്നുണ്ട്‌.

സമയ-ആവൃത്തി മാപിനി

പ്രാചീനകാലത്തുതന്നെ സമയനിർണയത്തിനുള്ള വിവിധോപകരണങ്ങള്‍ മനുഷ്യർ നിർമിച്ചുവെങ്കിലും ആധുനികകാലത്തുണ്ടായ ശാസ്‌ത്രപുരോഗതിക്കനുസരിച്ച്‌ അതിസൂക്ഷ്‌മമായ സമയനിർണയം ആവശ്യമായിത്തീർന്നു. ഈ ആവശ്യം നിറവേറ്റുന്നതിന്‌ പ്രത്യേക ഇലക്‌ട്രാണികോപകരണങ്ങള്‍ സംവിധാനം ചെയ്യേണ്ടിവന്നു. സമയവും ആവൃത്തിയും അടുത്ത ബന്ധമുള്ള പരിമാണങ്ങളാകയാൽ ഇവ അളക്കുവാനുള്ള ഇലക്‌ട്രാണികോപകരണങ്ങള്‍ക്കു വളരെ സാദൃശ്യമുണ്ട്‌.

വൈദ്യുത ഘടികാരം

(Electric clock). ഇത്‌ ക്ലിപ്‌തവേഗമുള്ള വൈദ്യുതമോട്ടോറിനെ (synchronous motor) ഉപജീവിച്ചു പ്രവർത്തിക്കുന്നു. ഇവ സാധാരണ ഗൃഹാവശ്യങ്ങള്‍ക്കു ലഭിക്കുന്ന 50 ഹെർട്‌സ്‌ ആവൃത്തിയിലുള്ള പ്രത്യാവർത്തി വൈദ്യുതിയിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്നവയാണ്‌. മോട്ടോർ കൃത്യവേഗത്തിൽ കറങ്ങുന്നതിനാൽ ക്ലിപ്‌തകാലയളവിലെ മൊത്തം കറക്കങ്ങളുടെ എച്ചം ഈ സമയത്തിന്റെ അളവാണ്‌. അതുകാരണം അനുയോജ്യമായ യാന്ത്രികോപസംവിധാനങ്ങള്‍ മോട്ടോറിനോടു ഘടിപ്പിച്ച്‌ സൂചികള്‍ മുഖേന ഒരു സാധാരണ ഘടികാരത്തിലെപ്പോലെ സമയം കാണിക്കുന്നു. മറ്റു ചില മാതൃകകളിൽ മോട്ടോറിന്റെ ഗതിവേഗത്തിനനുസരിച്ച്‌ സ്വിച്ചുകള്‍ പ്രവർത്തിപ്പിച്ച്‌ വൈദ്യുതസ്‌പന്ദനപരമ്പര സൃഷ്‌ടിക്കുന്നു. ഈ സ്‌പന്ദനങ്ങളുടെ എച്ചം സമയത്തിന്‌ ആനുപാതികമായതിനാൽ ഒരു ഗണിത്രം വഴി നിർണയിച്ച്‌ സമയം പ്രദർശിപ്പിക്കാം.

അനലോഗ്‌ ഇലക്‌ട്രാണിക സമയമാപിനി

കപ്പാസിറ്ററിന്റെ വൈദ്യുതാവേശസ്വഭാവത്തെ ആശ്രയിച്ചാണ്‌ ഇവ പ്രവർത്തിക്കുന്നത്‌. റെസിസ്റ്ററും കപ്പാസിറ്ററും കച്ചിയായി ചേർത്ത്‌ അവയ്‌ക്കിടയിൽ ഒരു ക്ലിപ്‌തവോള്‍ട്ടത നല്‌കുമ്പോള്‍, കപ്പാസിറ്ററിന്റെ അഗ്രങ്ങള്‍ക്കിടയിലുള്ള വോള്‍ട്ടത പ്രത്യേക വേഗത്തിൽ ഉയരുന്നു. ഈ വോള്‍ട്ടതയുടെ പരിമാണം, ഘടിപ്പിച്ച വോള്‍ട്ടത 63 ശതമാനം എത്തുവാന്‍ ക്ലിപ്‌തസമയം ആവശ്യമാണ്‌. ഈ സമയം കപ്പാസിറ്ററിന്റെയും റെസിസ്റ്ററിന്റെയും പരിമാണങ്ങളുടെ പെരുക്കത്തിനു തുല്യമായിരിക്കും. ഈ കാലയളവ്‌ പ്രസ്‌തുത പ്രവാഹവലയത്തിന്റെ "സമയ സ്ഥിരപരിമാണം' (time constant)എന്നറിയപ്പെടുന്നു. ഈ ഗുണവിശേഷം കാരണം, കപ്പാസിറ്ററിനെതിരെയുള്ള വോള്‍ട്ടേജ്‌, പ്രവാഹവലയത്തിൽ വോള്‍ട്ടത ഘടിപ്പിച്ച നിമിഷം മുതൽ പിന്നിട്ട സമയത്തിന്റെ പരിമാണമാണ്‌. ഇത്തരം ഉപകരണങ്ങളുടെ കൃത്യത വളരെ പരിമിതമാണ്‌.

ആവൃത്തി അളവുപകരണങ്ങള്‍

ആവൃത്തി എന്ന പദംകൊണ്ട്‌ വിവക്ഷിക്കുന്നത്‌ ആവർത്തനസ്വഭാവമുള്ള സംഭവപരമ്പരയുടെ ആവർത്തനവേഗമാണ്‌. വൈദ്യുതസിഗ്നലുകളുടെ (periodic signals) കാര്യത്തിൽ ഇത്‌ സിഗ്നലിന്റെ ഒരു സെക്കന്‍ഡ്‌ സമയത്തെ ആവർത്തനങ്ങളുടെ എച്ചമാണ്‌. കൃത്യ-ആവൃത്തിയിലുള്ള വൈദ്യുതസിഗ്നലിനെ സംബന്ധിച്ചിടത്തോളം, ഒരു ക്ലിപ്‌തസമയത്തിനുള്ളിലുള്ള സിഗ്നലിന്റെ ആവർത്തനങ്ങളുടെ എച്ചം ഈ സമയത്തിന്റെ പരിമാണമാണ്‌. അതിസൂക്ഷ്‌മമായ സമയനിർണയത്തിനുപകരിക്കുന്ന ഇലക്‌ട്രാണിക സമയമാപിനികളിൽ ഈ തത്ത്വം ഉപയോഗിക്കുന്നു.

അനലോഗ്‌-ആവൃത്തി മീറ്റർ

വൈദ്യുത ഡൈനോമീറ്റർ ചില വ്യതിയാനങ്ങളോടെ ആവൃത്തി മീറ്ററുകളായി ഉപയോഗിക്കാം. അളക്കപ്പെടുന്ന ആവൃത്തിക്കുപരിയും താഴെയും രണ്ട്‌ ആവൃത്തികളിൽ "ട്യൂണ്‍' ചെയ്‌ത്‌ പ്രവാഹവലയങ്ങള്‍ സ്ഥിരകമ്പിച്ചുരുളുകളോടു കൂട്ടിയിണക്കിയാണ്‌ ഇതു സാധിക്കുന്നത്‌. ഇതിലൂടെ സൂചികയുടെ നീക്കം അളക്കപ്പെടുന്ന ആവൃത്തിക്ക്‌ ആനുപാതികമാക്കുന്നു.

ഹെറ്ററോഡൈന്‍ മീറ്റർ

റേഡിയോതരംഗങ്ങളുടെ ആവൃത്തി കൃത്യമായി നിർണയിക്കാനുതകുന്ന ഉപകരണമാണ്‌ ഇത്‌. റേഡിയോ സെറ്റുകളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന "ഹെറ്ററോഡൈന്‍' തത്ത്വമാണ്‌ ഇവിടെ ഉപയോഗിക്കുന്നത്‌. അജ്ഞാത ആവൃത്തിയിലുള്ള ഒരു സിഗ്നൽ കൃത്യആവൃത്തിയിലുള്ള മറ്റൊരു സിഗ്നലുമായി "മിശ്രണം' (mixing) ചെയ്യുന്നു. ഇങ്ങനെ കിട്ടുന്ന സിഗ്നലിന്റെ ആവൃത്തി, മിശ്രിത സിഗ്നലുകളുടെ ആവൃത്തികള്‍ക്കിടയിലുള്ള അന്തരത്തിനു തുല്യമായിരിക്കും. സാധാരണ ഇത്തരം ഉപകരണങ്ങളിൽ, ഉയർന്ന കൃത്യതയും സ്ഥിരതയും (stability) പ്രദർശിപ്പിക്കുന്ന, ക്രിസ്റ്റൽ ദോലകങ്ങള്‍ (crystal oscillators) നല്‌കുന്ന, ആവൃത്തിയിൽ തുടർച്ചയായി മാറ്റം വരുത്താവുന്ന ഒരു സിഗ്നൽ, അജ്ഞാതആവൃത്തിയുമായി മിശ്രണം ചെയ്യുകയാണ്‌ പതിവ്‌. മിശ്രിതസിഗ്നലിന്റെ ആവൃത്തി പൂജ്യത്തിലെത്തുന്നതുവരെ ദോലകത്തിന്റെ ആവൃത്തിയിൽ മാറ്റം വരുത്തുന്നു. ഈ നിലയിൽ ദോലകത്തിന്റെ ആവൃത്തി അജ്ഞാത ആവൃത്തിക്കു തുല്യമായിരിക്കും. ഇയർഫോണുകളുടെ സഹായത്തോടെ സമനില കണ്ടുപിടിക്കാം. ഇത്തരം ഉപകരണങ്ങള്‍ 0.01 ശതമാനം വരെ കൃത്യത പ്രദർശിപ്പിക്കുന്നു.

ഡിജിറ്റൽ-ആവൃത്തി മീറ്റർ

അതിസൂക്ഷ്‌മമായ ആവൃത്തി നിർണയത്തിന്‌ ഡിജിറ്റൽ-ഇലക്‌ട്രാണിക സങ്കേതങ്ങള്‍ അവലംബിക്കേണ്ടിവരുന്നു. ഒരു ഡിജിറ്റൽ-ആവൃത്തിമീറ്ററിന്റെ സംവിധാനം (ചിത്രം 12) കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. ആദ്യമായി മാപന ആവൃത്തിയിലുള്ള സിഗ്നലിനെ തുടർച്ചയായ വൈദ്യുതസ്‌പന്ദനങ്ങളാക്കി മാറ്റുന്നു. സിഗ്നലിന്റെ ഓരോ ആവർത്തനചക്രത്തിനും ഒരു സ്‌പന്ദനം വീതം സൃഷ്‌ടിക്കപ്പെടുന്നു. ഈ സ്‌പന്ദനങ്ങള്‍ ഒരു ഇലക്‌ട്രാണികകവാടംവഴി ഗണനത്തിലേക്കു കടത്തിവിടുന്നു. സമയാധാരസങ്കേതമുപയോഗിച്ച്‌ ക്ലിപ്‌തസമയത്തേക്കു മാത്രമായി കവാടം തുറന്നുവയ്‌ക്കുന്നു. ഈ സമയത്തിനുള്ളിൽ ഗണനയന്ത്രത്തിനു ലഭിക്കുന്ന വൈദ്യുതസ്‌പന്ദനങ്ങളുടെ എച്ചം മാപന ആവൃത്തിയുടെ പരിമാണമാണ്‌. സമയാധാരം മുഖേനയുള്ള കവാടത്തിന്റെ നിയന്ത്രണം (ചിത്രം 13) കൊടുത്തിരിക്കുന്നു. ക്രിസ്റ്റൽ ദോലകം നല്‌കുന്ന നിശ്ചിത ആവൃത്തിയിലുള്ള സിഗ്നൽ അതേ ആവൃത്തിയിലുള്ള സ്‌പന്ദനപരമ്പരയായി (pulse train) മാറ്റപ്പെടുന്നു. സാധാരണ ഒരു മെഗാഹെർട്‌സ്‌ (106 ഹെർട്‌സ്‌) ആവൃത്തിയാണ്‌ ഇതിനുപയോഗിക്കുന്നത്‌. ആവൃത്തിസ്ഥിരത ഉറപ്പുവരുത്താന്‍ ക്രിസ്റ്റലിന്റെ താപനില സൂക്ഷ്‌മമായി നിയന്ത്രിക്കുന്നു. സ്‌പന്ദനപരമ്പരയുടെ ആവൃത്തി "ദശഭാജികള്‍' (decade dividers) വഴി പത്തിന്റെ ഹരിതങ്ങളാക്കി മാറ്റുന്നു. ഇങ്ങനെ ലഭിക്കുന്ന വിവിധ സ്‌പന്ദനപരമ്പരയിൽ ഏതെങ്കിലും ഒന്നിന്റെ സഹായത്തോടെ കവാടത്തിന്റെ നിയന്ത്രണം സാധിക്കുന്നു.

ഗണനയന്ത്രത്തിൽ സംഖ്യകള്‍ പ്രദർശിപ്പിക്കുവാന്‍ സാധാരണ പല ഉപാധികള്‍ ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നു. ഇവയിൽ ഏറ്റവും കൂടുതൽ പ്രചാരമുള്ളത്‌ പ്രദർശന ബള്‍ബുകളും എൽ.ഇ.ഡികളും ആണ്‌. ഇതിൽ ആദ്യത്തേത്‌ പൂജ്യം മുതൽ ഒമ്പതു വരെയുള്ള സംഖ്യകളുടെ ആകൃതിയിലുള്ള ഫിലമെന്റുകളോടുകൂടിയ ബള്‍ബാണ്‌. പ്രദർശിപ്പിക്കേണ്ട സംഖ്യയ്‌ക്കനുസൃതമായി അതതു ബള്‍ബുകള്‍ ജ്വലിക്കുന്നു. എൽ.ഇ.ഡി.കള്‍ വൈദ്യുതപ്രവാഹമുള്ളപ്പോള്‍ പ്രകാശം വമിക്കുന്ന, അർധചാലകവസ്‌തുക്കളാൽ നിർമിതമായ ഡയോഡുകളാണ്‌. ദീർഘചതുരാകൃതിയിലുള്ള ഇത്തരം ഏഴു ഡയോഡുകള്‍ ചേർത്ത്‌ പൂജ്യം മുതൽ ഒമ്പതുവരെയുള്ള സംഖ്യകള്‍ പ്രദർശിപ്പിക്കാം. ഇവയ്‌ക്കു പുറമേ നിക്‌സിട്യൂബുകള്‍, ല്വിക്വിഡ്‌ ക്രിസ്റ്റൽ ഡിസ്‌പ്ലേ (liquid crystal display) തുടങ്ങി പല സങ്കേതങ്ങളും ഉണ്ട്‌.

ഡിജിറ്റൽ സമയമീറ്റർ

പിന്നിട്ട സമയ (elapsed time)ത്തിന്റെ സംഖ്യാരൂപത്തിലുള്ള അളവു കാണിക്കാന്‍, സംവിധാനത്തിൽ ചെറിയ മാറ്റം വരുത്തിയാൽ മതി. മാപന ആവൃത്തിയിലുള്ള സിഗ്നലിന്റെ സ്ഥാനത്ത്‌ ഒരു ക്രിസ്റ്റൽ ദോലകത്തിൽ നിന്നുള്ള ക്ലിപ്‌ത ആവൃത്തിയിലുള്ള സിഗ്നൽ നല്‌കിയശേഷം, കവാടം സമയമളക്കേണ്ട നിമിഷങ്ങള്‍ക്കിടയ്‌ക്കു മാത്രം തുറന്നുവയ്‌ക്കുന്നു. ഈ അവസ്ഥയിൽ ഗണിത്രത്തിനു ലഭിക്കുന്ന സ്‌പന്ദനങ്ങളുടെ എച്ചം, അളക്കേണ്ട സമയത്തിന്റെ പരിമാണമാണ്‌.

ആവൃത്തി-വർണരാജി വിശ്ലേഷിണി

ഇത്തരം ഉപകരണങ്ങള്‍ അനേകം ആവൃത്തികള്‍ കൂടിക്കലർന്ന ഒരു സങ്കരസിഗ്നലിന്റെ ആവൃത്തിഘടകങ്ങള്‍ വേർതിരിക്കാനുപയോഗിക്കുന്നു. ചില പ്രത്യേക ആവൃത്തികള്‍ മാത്രം കടത്തിവിടുന്ന ആവൃത്തി-"അരിപ്പകളുടെ' (filters) സഹായത്താൽ ഇത്‌ സാധിക്കുന്നു.

വൈകല്യവിശ്ലേഷിണി

ഒരു സങ്കരസിഗ്നലിനെ (composite signal), അതിന്റെ മൗലിക ആവൃത്തിയും (fundamental frequency), ഈ ആവൃത്തിയുടെ അവിച്ഛിന്നഗുണിതങ്ങളിലുള്ള ആവൃത്തികളും (harmonics) ആയി വേർതിരിക്കാവുന്നതാണ്‌. മൗലികേതര ഘടകങ്ങളുടെ മൊത്തം പരിമാണം സിഗ്നലിന്റെ വൈകല്യമായി നിർവചിച്ചിരിക്കുന്നു. വൈകല്യവിശ്ലേഷിണികള്‍ ആവൃത്തി അരിപ്പകളുടെ സഹായത്തോടെ, മൗലിക ആവൃത്തി വേർതിരിച്ച്‌, ശേഷമുള്ള സിഗ്നലിന്റെ പരിമാണം വോള്‍ട്ടുമീറ്ററുകള്‍ കൊണ്ട്‌ നിർണയിക്കുന്നു.

സിഗ്നൽ ഉറവിടങ്ങള്‍

ഇലക്‌ട്രാണികോപകരണങ്ങളുടെ നിർമാണത്തിനും പ്രവർത്തന പരിശോധനയ്‌ക്കും ആവശ്യമായ സിഗ്നലുകള്‍ സൃഷ്‌ടിക്കുന്ന ഉപകരണങ്ങളാണ്‌ ഇവ. ഇവയിൽ മുഖ്യം ദോലകങ്ങള്‍ (oscillators), സ്പന്ദോത്‌പാദിനികള്‍ (pulse generators), സമയാശ്രിത സിഗ്നൽദായിനികള്‍ (function generators)എന്നിവയാണ്‌.

ദോലകം. ഇവ ക്ലിപ്‌ത ആവൃത്തികളിൽ സൈന്‍ തരംഗാകൃതിയിലുള്ള സിഗ്നലുകള്‍ സൃഷ്‌ടിക്കുന്ന ഉപകരണങ്ങളാണ്‌. ഇവയുടെ അടിസ്ഥാനഘടന (ചിത്രം 14) കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. ദോലനസ്വഭാവമുള്ള ഒരു പ്രവാഹവലയവും ഒരു പ്രവർധകവും ചേർന്നതാണിത്‌. പ്രവാഹവലയത്തിലുറവിടുന്ന ദോലനങ്ങളെ ഒരു പ്രവർധകത്തിന്റെ സഹായത്താൽ പരിപോഷിപ്പിക്കുന്നു. ഈ സിഗ്നലിന്റെ ഒരു ഭാഗം പ്രവാഹവലയത്തിലേക്കുതന്നെ, അതിലെ ദോലനങ്ങളെ സഹായിക്കുംവിധം തിരിച്ചുവിടുന്നു. ഈ പ്രക്രിയ ഉദ്ധാരണാത്മക പശ്ചാദ്ദാനം (regenerative feedback) എന്നറിയപ്പെടുന്നു. പ്രവാഹവലയത്തിലുപയോഗിക്കുന്ന ഘടകങ്ങളുടെ മൂല്യങ്ങള്‍ക്കു മാറ്റം വരുത്തി, ദോലനത്തിന്റെ ആവൃത്തി വ്യത്യാസപ്പെടുത്താം. ഉപയോഗിക്കുന്ന ഘടകങ്ങള്‍ക്കനുസരിച്ച്‌ ഇതിൽ റെസിസ്റ്റർ-കപ്പാസിറ്റർ, ഇന്‍ഡക്‌ടർ-കപ്പാസിറ്റർ, ക്രിസ്റ്റൽ-ഋണരോധ (crystal negative resistance) ദോലകങ്ങള്‍ എന്നിങ്ങനെ വിവിധയിനമുണ്ട്‌. ക്രിസ്റ്റൽ ദോലകങ്ങളിൽ പീസോ ഇലക്‌ട്രിക്‌ ഗുണമുള്ള ക്വാർട്ട്‌സ്‌ ക്രിസ്റ്റലുകള്‍ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഇവ വളരെ കൃത്യതയുള്ള ആവൃത്തികള്‍ നല്‌കുന്നു. ഋണരോധ ദോലകങ്ങള്‍ വളരെ ഉയർന്ന (100 മെഗാഹെർട്‌സും കൂടുതലും) ആവൃത്തി നല്‌കുന്നു.

സ്‌പന്ദോത്‌പാദിനി. ഈ ഉപകരണങ്ങള്‍ ക്ലിപ്‌ത ആവൃത്തിയിലുള്ള ഒരു സ്‌പന്ദപരമ്പര (pulse train) സൃഷ്‌ടിക്കുന്നു. സാധാരണ ദീർഘചതുരാകൃതിയിലുള്ള സ്‌പന്ദങ്ങളാണ്‌ സൃഷ്‌ടിക്കുന്നത്‌. സ്‌പന്ദങ്ങളുടെ ഉയരം, വീതി, ഇടയ്‌ക്കുള്ള വിടവ്‌ മുതലായവ ഇഷ്‌ടാനുസരണം തെരഞ്ഞെടുക്കുവാനുള്ള സൗകര്യം ഈ ഉപകരണങ്ങളിലുണ്ടായിരിക്കും. ദോലനദർശിനികള്‍, പ്രവർധകങ്ങള്‍, വൈദ്യുതഘടകങ്ങള്‍ മുതലായവയുടെ പ്രതികരണസമയം (response time) നിർണയിക്കുന്നതിനും ഡിജിറ്റൽ-ഇലക്‌ട്രാണികോപകരണങ്ങളുടെ നിർമാണ-പരിശോധനാപ്രവർത്തനങ്ങള്‍ക്കും ഇവ ഉപകരിക്കുന്നു.

സമയാശ്രിത സിഗ്നൽദായിനി. ഇവ വിവിധ രൂപത്തിലുള്ള സമയാശ്രിത സിഗ്നലുകള്‍ നിർമിക്കാനുതകുന്നു. ഇത്തരം സിഗ്നലുകളിൽ ഏറ്റവും സാധാരണമായവ തരംഗാകൃതിയിലും ത്രികോണാകൃതിയിലും ഈർച്ചവാളിന്റെ പല്ലുപോലെയും ദീർഘചതുരാകൃതിയിലും ഉള്ളവയാണ്‌. ഇത്തരം സിഗ്നലുകള്‍ വിവിധ ഇലക്‌ട്രാണിക പ്രവാഹവലയങ്ങളുടെ സംവിധാനത്തിനും പ്രവർത്തന പരിശോധനയ്‌ക്കും ഉപയോഗപ്പെടുന്നു.

ഇവിടെ വിവരിക്കപ്പെട്ട ഉപകരണങ്ങള്‍ക്കു പുറമേ പ്രത്യേകാവശ്യങ്ങള്‍ക്കായി നിർമിക്കുന്ന നിരവധിയിനം ഉപകരണങ്ങള്‍ വേറെയും ഉണ്ട്‌; ഉദാ. വാൽവ്‌ ടെസ്റ്ററുകള്‍, ട്രാന്‍സിസ്റ്റർ ടെസ്റ്ററുകള്‍, ഐ.സി. ടെസ്റ്ററുകള്‍. അന്തിമ ഉപയോഗമെന്തായിരുന്നാലും, ഇത്തരം പ്രത്യേക ഉപകരണങ്ങളെല്ലാംതന്നെ ഏറെക്കുറെ ഇവിടെ വിവരിക്കപ്പെട്ട ഉപകരണങ്ങളുടെ രൂപാന്തരങ്ങളോ മിശ്രിതങ്ങളോ ആയിരിക്കും. അതുകൊണ്ട്‌ അണുഗവേഷണം, വൈദ്യശാസ്‌ത്രത്തിലെ നൂതനരോഗനിർണയരീതികള്‍, ബാഹ്യാകാശഗവേഷണം എന്നിങ്ങനെ ഏറെ മണ്ഡലങ്ങളിലുപയോഗിക്കപ്പെടുന്ന ഉപകരണസാങ്കേതികവിദ്യയുടെ അടിത്തറ മേൽ വിവരിച്ച ഉപകരണങ്ങളാണ്‌