Practical No. 44
Practical No. 44. Identify the properties of conductor,
semiconductor and insulator. (13 hrs)
१. प्रात्यक्षिकाचा उद्देश (Aim )
१. वाहक, अर्धवाहक आणि विसंवाहक पदार्थांची भौतिक आणि विद्युत गुणधर्मांनुसार ओळख पटवणे.
२. पदार्थांच्या अणु-रचनेतील 'व्हॅलन्स इलेक्ट्रॉन्स' (Valence Electrons) आणि त्यांच्या वहन क्षमतेचा संबंध समजून घेणे.
३. तापमानाचा या तिन्ही पदार्थांच्या रेझिस्टन्सवर (Resistance) काय परिणाम होतो, हे अभ्यासणे.
४. 'एनर्जी बँड गॅप' (Energy Band Gap) ही संकल्पना प्रयोगाद्वारे समजून घेणे.
५. दैनंदिन जीवनातील आणि उद्योगातील या पदार्थांचे विशिष्ट उपयोग ओळखणे.
आकृती :-
३. तयारी (Preparation )
१. प्रयोगासाठी लागणारे तिन्ही प्रकारचे पदार्थ (तांबे, सिलिकॉन, रबर इ.) गोळा करून ठेवणे.
२. पदार्थांच्या पृष्ठभागावरील ऑक्साईडचा थर सॅंडपेपरने काढून स्वच्छ करणे.
३. मल्टीमीटर आणि हिटिंग सोर्स (तापमान बदलण्यासाठी) सुस्थितीत असल्याची खात्री करणे.
४. 'एनर्जी बँड'चा तक्ता किंवा चार्ट अभ्यासासाठी सोबत ठेवणे.
५. सर्किट डायग्राम (Continuity Test साठी) तयार करणे.
४. साधने आणि उपकरणे (Tools & Equipment )
१. डिजिटल मल्टीमीटर (DMM): रेझिस्टन्स आणि सातत्य मोजण्यासाठी.
२. व्हेरिअबल डी.सी. पॉवर सप्लाय: प्रवाहाचे वहन तपासण्यासाठी.
३. गरम हवेचा ब्लोअर (Heat Gun): तापमान बदलून परिणाम पाहण्यासाठी.
४. मायक्रोस्कोप / मॅग्निफाईंग ग्लास: पृष्ठभागाचे निरीक्षण करण्यासाठी.
५. थर्मामीटर: पदार्थाचे तापमान मोजण्यासाठी.
५. कच्चा माल (Raw Material )
१. वाहक नमुने: तांब्याची तार (Copper), ॲल्युमिनियम पट्टी.
२. अर्धवाहक नमुने: सिलिकॉन डायोड, जर्मेनियम ट्रान्झिस्टर.
३. विसंवाहक नमुने: लाकडाचा तुकडा, काच, पीव्हीसी (PVC).
४. बॅटरी (9V): साध्या सर्किटसाठी.
५. एलईडी (LED): प्रवाहाचे सूचक म्हणून.
६. इतर आवश्यकता (Other Requirements
१. रेझिस्टन्स-तापमान गुणांक (Temperature Coefficient) तक्ता.
२. पीसीबी (PCB) किंवा ब्रेडबोर्ड.
३. जोडणीसाठी वायर्स.
४. प्रॅक्टिकल मॅन्युअल.
५. सुरक्षिततेसाठी हातमोजे (High Voltage चाचणी असल्यास).
७. सुरक्षा (Safety )
१. पदार्थांना गरम करताना (Heat Test) चिमट्याचा वापर करा, थेट हाताने स्पर्श करू नका.
२. विसंवाहकाची चाचणी करताना व्होल्टेज मर्यादेत ठेवा जेणेकरून 'ब्रेकडाउन' होणार नाही.
३. मल्टीमीटरचा वापर करताना योग्य 'रेंज' निवडा.
४. ज्वलनशील पदार्थांजवळ उघडी आग किंवा स्पार्किंग होणार नाही याची दक्षता घ्या.
५. ओल्या हाताने कोणत्याही विद्युत उपकरणाला स्पर्श करू नका.
८. कृती / कार्यपद्धती (Procedure )
१. भौतिक निरीक्षण: दिलेल्या सर्व पदार्थांच्या रंगाचे, चकाकीचे आणि लवचिकतेचे निरीक्षण करा.
२. वाहकता चाचणी: मल्टीमीटर 'कंटिन्युटी मोड'वर ठेवा आणि तांब्याच्या तारेच्या दोन टोकांना लावा. बझर वाजल्यास तो वाहक आहे.
३. विसंवाहक चाचणी: लाकूड किंवा रबरला मल्टीमीटर लावा. रीडिंग 'OL' (Open Line) दाखवते का ते तपासा.
४. अर्धवाहक चाचणी: डायोडला एका बाजूने मल्टीमीटर लावा (Forward Bias) आणि नंतर दिशा बदलून (Reverse Bias) तपासा. तो एकाच दिशेने प्रवाह वाहू देतो.
५. रेझिस्टन्स मोजणे: तिन्ही पदार्थांचा सामान्य तापमानाला रेझिस्टन्स मोजून नोंदवा.
६. तापमान परिणाम (वाहक): तांब्याची तार गरम करा आणि रेझिस्टन्स वाढतो का ते पहा (Positive Temp Coefficient).
७. तापमान परिणाम (अर्धवाहक): सिलिकॉनला थोडे गरम करा आणि त्याचा रेझिस्टन्स कमी होतो का ते तपासा (Negative Temp Coefficient).
८. अणू-रचना अभ्यास: तक्त्यावरून वाहक (१-३ इलेक्ट्रॉन्स), अर्धवाहक (४ इलेक्ट्रॉन्स) आणि विसंवाहक (५-८ इलेक्ट्रॉन्स) यांची माहिती घ्या.
९. व्होल्टेज ड्रॉप तपासणे: साध्या सर्किटमध्ये हे पदार्थ जोडून एलईडीच्या प्रखरतेचे निरीक्षण करा.
१०. तुलना: मिळालेल्या सर्व माहितीची तुलना तांत्रिक तक्त्यात करा.
९. दक्षता (Precautions )
१. अर्धवाहकांना (Semiconductors) खूप जास्त गरम करू नका, अन्यथा ते कायमचे खराब होऊ शकतात.
२. रेझिस्टन्स मोजताना हाताचा स्पर्श प्रोब्सला होणार नाही याची काळजी घ्या, कारण शरीराचा रेझिस्टन्स रीडिंग बदलू शकतो.
३. चाचणी करताना नमुन्यावर कोणताही कचरा किंवा आर्द्रता (Moisture) नसावी.
४. मेगर (Megger) वापरत असल्यास विसंवाहकाचा दर्जा तपासा.
५. प्रयोग संपल्यावर सर्व उपकरणे बंद करून जागी ठेवा.
१. पदार्थ वर्गीकरण: पदार्थाच्या केवळ दर्शनी रूपावरून नव्हे तर विद्युत गुणधर्मावरून तो काय आहे, हे ओळखण्याचे कौशल्य.
२. तापमान-रेझिस्टन्स संबंध: तापमानाचा विद्युत प्रवाहावर कसा परिणाम होतो, हे ओळखण्याचे तांत्रिक भान.
३. डायोड टेस्टिंग: अर्धवाहक उपकरणांची (Diodes/Transistors) कार्यक्षमता मल्टीमीटरने तपासण्याचे कौशल्य.
४. अचूक मापन: मल्टीमीटरचा वापर करून अत्यंत सूक्ष्म रेझिस्टन्स आणि मेगा-ओहम रेझिस्टन्स मोजण्याचे कौशल्य.
५. अँप्लिकेशन निवड: कोणत्या जागी तांबे वापरावे आणि कुठे सिलिकॉन, याचे व्यावहारिक ज्ञान.
१२. अतिरिक्त आवश्यक मुद्दे (Additional Points)
डोपिंग (Doping): अर्धवाहकांची वाहकता वाढवण्यासाठी त्यात अशुद्धता (Impurity) मिसळली जाते, ज्याला 'डोपिंग' म्हणतात.
अतिवाहक (Superconductors): अत्यंत कमी तापमानाला काही पदार्थ शून्य रेझिस्टन्स दाखवतात, ही संकल्पना अतिरिक्त माहितीसाठी अभ्यासली.
१३. निष्कर्ष (Conclusion)
या १३ तासांच्या सखोल प्रात्यक्षिकातून आम्ही शिकलो की, निसर्गातील पदार्थांचे विद्युत गुणधर्म त्यांच्या अणू-रचनेवर अवलंबून असतात. वाहक वीज वाहून नेण्यासाठी, विसंवाहक संरक्षणासाठी आणि अर्धवाहक विजेवर नियंत्रण ठेवण्यासाठी (Electronic Switching) आवश्यक आहेत. या तिन्ही घटकांशिवाय आधुनिक तंत्रज्ञान अशक्य आहे.
.png)
Comments