ඉලෙකට්‍රොනික්ස් III (Electronics) - 12

ඩයෝඩ් ක්ලිපිං පරිපථ (Clipping)

යම් සංඥාවක් "ක්ලිප්" කරනවා යන්නෙන් හඳුන්වන්නේ එම සංඥා තරංගයේ විස්ථාර වෝල්ටියතාව අපට අවශ්‍ය ප්‍රමාණයට කපා දැමීමයි. එහිදී සංඥාව සම්පූර්ණයෙන්ම හෝ සංඥාවෙන් අර්ධයක් හෝ ඊට වඩා අඩුවෙන් හෝ ඊට වඩා වැඩියෙන් හෝ ආදී වශයෙන් කප්පාදු කළ හැකියි. පහත රූපයේ දැක්වෙන්නේ එවැනි සංඥා ස්වරූපය වෙනස් කිරීම් හෙවත් වේව්ෂේප් කිරීම් (wave shaping) කිහිපයකි.

 
ඩයෝඩ මඟින් පහසුවෙන්ම මෙම ක්ලිප් කිරීම සිදු කළ හැකියි. සංඥාවේ උඩු කොටස (+ කොටස) හෝ යටි කොටස (- කොටස) හෝ කොටස් දෙකම එකවරම හෝ ක්ලිප් කළ හැකියි. මෙය සිදු කරන පරිපථය clipping circuit හෝ clipper යනුවෙන් හඳුන්වනවා. Limiting circuit හෝ limiter යනුවෙන්ද එය හැඳින්විය හැකියි.

ක්ලිපිං පරිපථවල ගමන් කරන්නේ සංඥාය. ඒ කියන්නේ සංඛ්‍යාතයන් ඉහලය. එමනිසා සංඥා ඩයෝඩයි භාවිතා කළ යුත්තේ. එනිසා සන්ධි ධාරිතාව හා රිවර්ස් රිකවරි ටයි්ම් එක අඩු ඩයෝඩ ගත යුතුය. පරිපථයේ අපේක්ෂිත සංඥා සංඛ්‍යාතය අනුව එය තීරණය කළ හැකියි.

ක්ලිපරයට එන සංඥාව/භාරය සමඟ ශ්‍රේණිගතව හෝ සමාන්තරගතව ඩයොඩය සවි කළ හැකියි. ඒ අනුව මූලිකව ක්ලිපර් පරිපථ වර්ග දෙකකි - ශ්‍රේණිගත (series) ක්ලිපර් හා සමාන්තරගත (parallel/shunt) ක්ලිප්ර්. බැලූ බැල්මට සීරීස් ක්ලිපරය රෙක්ටිෆයර් පරිපථයකට සමානයි නේද?

 
සීරීස් ක්ලිපරය ක්‍රියා කරන අයුරු බලමු. සංඥාවේ එක් අර්ධයකදී ඩයෝඩය පසු නැඹුරු වන නිසා, එම අර්ධය සම්පූර්ණයෙන්ම කපා දමා, පෙර නැඹුරු කරන අර්ධය පමණක් ගමන් කරවයි. පෙර නැඹුරුවේදී ගමන් කරන සංඥාවෙන්ද වෝල්ට් 0.7ක ප්‍රමාණයක්ද කපා දමනවා (එය පහත රූපයේ පෙන්වා තිබෙනවා).

 
ෂන්ට් ක්ලිපරයේදී පෙර නැඹුරු අවස්ථාව බලමු. එවිට, ඩයෝඩයේ ප්‍රතිරෝධය ඉතා කුඩාය (ඕම් කිහිපයකි). ඊට සාපේක්ෂව භාර ප්‍රතිරෝධය අතිවිශාලය. ඒ කියන්නේ පරිපථයේ ධාරාවෙන් අතිශය බහුතර ධාරා ප්‍රමාණයක් දැන් ගමන් කරන්නේ ඩයෝඩය හරහාය. භාරය හරහා ධාරාව ගලා නොයන නිසා භාරය දෙපස ඩ්‍රොප් වන විභවය ශූන්‍ය වේ (ඇත්තටම මෙම අගය 0 නොව 0.7 පමණ වේ); එනම් සංඥාවේ එම අර්ධය කපා හැරියා සේ සැලකිය හැකියි. එවිට පසු නැඹුරුවේදී ඊට විරුද්ධ දෙය සිදු වේ; එනම් සංඥා කොටස ගමන් කරවයි. මෙහිදීද පෙර නැඹුරුවේදී 0.7 වෝල්ට් දක්වා ඩයෝඩය විදුලිය බ්ලොක් කරන නිසා, එම වෝල්ට් ප්‍රමාණයත් භාරය හරහා ගමන් කරනවා (රූපය බලන්න).

 
ඉහත ක්ලිපරයේ අමතර R₁ ප්‍රතිරෝධයක්ද තිබේ. එය දැම්මේ ඇයි? ඩයෝඩය පසු නැඹුරු අවස්ථාවේදී නම් එම ප්‍රතිරෝධය තිබුණත් නැතත් වෙනසක් නැත. එහෙත් පෙර නැඹුරු කළ විට ප්‍රශ්නයක් ඇති වෙනවා මෙම රෙසිස්ටරය නැති විට. ඊට හේතුව ඩයෝඩය පෙර නැඹුරු කර ඇති විට ඒ හරහා විශාල ධාරාවක් ගලා ගොස් ඩයෝඩය පිලිස්සීමට ඉඩ තිබෙනවා (විශේෂයෙන්ම V_IN හි අගය විශාල නම්). ඇත්තටම මෙතැන තරමක් සිතීමට දෙයක් තියෙනවා. එනිසා ඒ ගැන වැඩිපුර විමසා බලමු.

සිතන්න ඉන්පුට් කරන වෝල්ටියතාව (V_IN) වෝල්ට් 4ක් කියා. එහෙත් ඩයෝඩය දෙපස හැමවිටම රැඳෙන්නේ වෝල්ට් 0.7කි. R_L වලින් නිරූපණය කරන භාරය තිබුණත් නැතත් මෙම වෝල්ටියතාව වෙනස් නොවේ. මෙම භාර ප්‍රතිරෝධයේ අගය වෙනස් වුවත් තත්වය වෙනස් නොවේ. ඒ කියන්නේ කර්චොෆ් වෝල්ටියතා නියමය අනුව මෙහි යම් විසංවාදයක් තිබෙනවා නේද? කර්චොෆ් වෝල්ටියතා නියමය අනුව, මෙම වෝල්ට් 4ම රැඳිය යුත්තේ ඩයෝඩ අග්‍ර දෙපසයි. එහෙත් ඩයෝඩයට වෝල්ට් 0.7 ට වඩා රඳවා ගන්නට බැරිය. මේ කොන්දේසි දෙක එකිනෙකට පෑහෙන්නේ නැහැ නේද? ඒ කියන්නේ පරිපථ/විද්‍යා නියමයන් බිඳ වැටෙනවාද? නැත. ඊට හේතුව ඉන්පුට් වෝල්ටියතාව සපයන බැටරියේ (හෝ වෝල්ටියතා ප්‍රභවයේ) තිබෙන අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධය කරලියට පැමිණීමයි.

සාමාන්‍ය පරිපථවලදී මෙම අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධය අමතක කර දැමුවත්, ඉහත අවස්ථාව වැනි විසංවාදී අවස්ථාවල අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධයයි විසංවාදය දුරු කරන්නට උදව් වෙන්නේ. ඒ කොහොමද බලමු. සැපයුම් විභවය සමග ශ්‍රේණිගතවයි එහි අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධය තිබෙන්නේ. සාමාන්‍යයෙන් මෙම අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධය ඉතාම කුඩාය (එනිසානෙ එය බොහෝවිට අමතක කර සිටින්නෙත්). අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධයද දක්වමින් (හා R₁ ප්‍රතිරෝධය නොමැතිව) ඉහත ක්ලිපරය පහත ආකාරයට ඇඳිය හැකියි.
 

දැන් අප උදාහරණයට ගත් සැපයුම් විභවයේ වෝල්ට් 4න් 0.7ක් ඩයෝඩය දෙපස රැඳෙන අතර, ඉතිරි 3.3ක ප්‍රමාණය අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධය (R_internal) දෙපස අනිවාර්යෙන්ම රැඳේ. මෙයින් විසංවාදය සමනය වේ (එනම්, ඩයෝඩය දෙපස 0.7 රැඳෙන ගමන්ම කර්චොෆ්ගේ වෝල්ටියතා නියමයද තෘප්ත වේ). එහෙත් තවදුරටත් ගණනය ඉදිරියට කරගෙන යමු. දැන් අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධය දෙපස වෝල්ට් 3.3ක් ඩ්‍රොප් වේ. එම ප්‍රතිරෝධයේ අගය මිලිඕම් 100 යැයි සිතමු. එවිට, ඕම් නියමය අනුව අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධය හරහා ගලා යන ධාරාව 3.3/0.1 = 33 Amp වේ. මෙම අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධය හරහා යන ඈම්ප් 33 ධාරාවම තමයි එම පරිපථයේ ඉදිරියටත් ගමන් කරන්නේ. ඒ කියන්නේ ඩයෝඩය හරහාද මෙම ධාරාව ගමන් කරනවා. මේසා විශාල ධාරාවක් ඩයෝඩය හරහා යන විට, එය පිලිස්සිය හැකියි නේද (මොකද සංඥා ඩයෝඩවල I_F අගය සාමාන්‍යයෙන් කුඩාය)?

එවිට එම අධික ධාරාව ගලා ගොස් ඩයෝඩය පිලිස්සී යෑම වැලැක්වීමටයි එම R₁ ප්‍රතිරෝධය තිබෙන්නේ. දැන් R₁ ප්‍රතිරෝධය දැමූ විට ගලා යන ධාරාව පාලනය වෙනවා. දැන් R₁ හා R_internal යන ප්‍රතිරෝධක දෙක ශ්‍රේණිගතව පවතිනවා. එහෙත් R₁ ට සාපේක්ෂව R_internal ඉතාම ඉතා කුඩාය. එනිසා මේ දෙකෙහි සමක අගය ලෙස R₁ හි අගයම ගත හැකියි. උදාහරණයක් ලෙස, R₁ අගය ඕම් 100 නම්, ධාරාව 3.3/100 = 33mA දක්වා අඩු වේ.

සාමාන්‍යයෙන් මෙම R₁ අගය කුඩා විය යුතුය. පෙර නැඹුරුවේදී ඩයෝඩය හරහා ගලා යන අධික ධාරාව අඩු කිරීමට ප්‍රමාණවත් තරමේ ප්‍රතිරෝධ අගයක් එහි තිබිය යුතුය. ඩයෝඩය පසු නැඹුරු විට, මෙම ප්‍රතිරෝධය හා භාර ප්‍රතිරෝධය අතර විභව බෙදුම් පරිපථයක් ඇති වෙනවා. ඉතිං, මෙම ප්‍රතිරෝධය විශාල වන විට භාරයට ලැබෙන වෝල්ටියතාව අඩු වෙනවා. එය වැලැක්වීමට නම්, භාර ප්‍රතිරෝධයට වඩා R₁ ඉතා කුඩා විය යුතුයි (R₁ << R_L).

සටහන
  ඇත්තෙන්ම ඉහත සඳහන් කළ ආකාරයට ආරක්ෂිත උපක්‍රමයක් වශයෙන් සුදුසු අගයකින් යුතු රෙසිස්ටරයක් දැමීම ඉතා හොඳ පරිපථ සැලසුම්කරණ පුරුද්දකි. මෙතැන පමණක් නොව, පරිපථ සැලසුම්කරණයේදී නොයෙක් අවස්ථාවල මෙම ක්‍රමය අනුගමනය කිරීමට සිදු වෙනවා.

යම් උපාංගයක් පරිපථය තුළ විවිධ අවස්ථාවන්ට මුහුණ දෙනවා. උදාහරණයක් ලෙස ඉහත රූපයම සලකන්න. එහි ඩයෝඩය පසු නැඹුරු විට කිසිදු ධාරාවක් ගලා යන්නේ නැත. එය පෙර නැඹුරු වූ විට ධාරාවක් ගලා යනවා. පරිපථ නිර්මාණකරුවා වශයෙන් ඔබ ඒ සෑම උපාංගයක් ගැනම හැම පැතිකඩකින්ම සිතිය යුතුයි (ඇත්තටම මෙය සිතන තරම් පහසුද නැත; බොහෝ අමතකවීම්/අතපසු වීම් සිදුවන අවස්ථාවකි). එවිට, එක් එක් උපාංගය ක්‍රියාත්මක වන විවිධ ආකාර ගැන සිතිය යුතුයි. ඒ සෑම ආකාරවලදීම ඒ තුලින් ගලා යන ධාරාව හා වෝල්ටියතාවන් සුදුසු අගයන්ගෙන් තිබේදැයි විමසිලිමත් විය යුතුය. ඉහත උදාහරණයේදී සිදු කළේ එයයි. ඩයෝඩය පසු නැඹුරුවේදී ගැටලුවක් නැති වුවත්, පෙර නැඹුරුවේදී අධික ධාරාවක් ගලා යෑම නිසා ඩයොඩය පිලිස්සීමට ඉඩ තිබෙන නිසා, එය වැලැක්වීමට උපක්‍රමයක් යෙදිය යුතුය.

තවද, සැපයුම් විභවය හා යම් උපාංගයක් දෙපස කුමන හේතුවක් නිසා හෝ රැඳිය යුතු විභවය අතර වෙනස්කමක් පවතී නම් විසංවාදයක් ඇති වේ (එනම් කර්චොෆ් නියමය අවලංගු වේ). සමහරවිට අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධය යොදාගෙන එම විසංවාදය සමනය වන ආකාරයට තර්ක කළද හැකියි. එසේ කළත් එය ප්‍රායෝගික විසඳුමක් නොවන බව ඉහත උදාහරණයෙන්ද පෙනුනා (ඒ කියන්නේ අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධය මඟින් විසංවාදය නිරාකරණය කළත්, උපාංගය පිලිස්සී යෑම වැලකෙන්නේ නැහැනෙ). එනිසා, මෙවැනි විසංවාදී අවස්ථාවක් මතුවන ඕනෑම විටක, එම විසංවාදය ප්‍රායෝගිකව සමනය කරන්නට සුදුසු අගයකින් යුතු රෙසිස්ටරයක් දැමිය හැකියි.

ඩයෝඩය යොදන දිශාව අනුව, ඉහත ක්‍රම දෙකෙන්ම සංඥාවේ ධන අර්ධය හෝ ඍණ අර්ධය පමණක් ක්ලිප් කළ හැකියි. තරංගයේ ධන පැත්තෙන් නම් ක්ලිප් වෙන්නේ එය positive clipper ලෙසද, ක්ලිප් වෙන්නේ ඍණ පැත්තෙන් නම් එය negative clipper ලෙසද හැඳින්විය හැකියි. සීරීස්, පැරලල් යන ක්‍රම දෙකත්, පොසිටිව්, නෙගටිව් ක්‍රම දෙකත් නිසා පහත ආකාරයට මූලිකව 4 ආකාරයක ක්ලිපර් පරිපථ සෑදිය හැකියි.

 
ඉහත දැක්වූ ක්ලිපර් වර්ග 4 ප්‍රධාන ඒවාය. මෙම පරිපථවල යොදන ඩයෝඩයන් බයස් කිරීමෙන් ක්ලිප් වන වෝල්ටියතා මට්ටම වෙනස් කළ හැකියි. උදාහරණයක් ලෙස පහත ඇති බයස් කරපු ක්ලිපර් පරිපථය බලන්න.

මෙහිදී ඩයෝඩය V_BIAS අගයෙන් යුත් බැටරියකින් (වෝල්ටියතාවකින්) බයස් කර ඇත. එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස ක්ලිප් වෝල්ටියතා අගය වෙනස් වේ. මෙය පොසිටිව් ක්ලිපරයක් නිසා බයස් කරපු වෝල්ටියතාව V_BIAS+0.7 ලෙස අවුට්පුට් තරංගයේ පෙන්වා තිබෙනවා. ඒ අනුව මෙම ක්ලිපරය biased positive clipper ලෙස හැඳින්විය හැකියි. එලෙසම පහත ආකාරයේ විවිධාකාරයේ බයස්ඩ් ක්ලිපර් සෑදිය හැකියි.

මීටත් අමතරව තවත් වෙනස්කම් සහිත ක්ලිපර් පරිපථ සෑදිය හැකියි. උදාහරණයක් ලෙස, ඉහත පරිපථ සියල්ලෙහිම බැටරිවල ධන ඍණ මාරු කළ විට ලැබෙන්නේ තවත් වෙනස්ම ක්ලිපර් පරිපථ 4කි. ඒවායේ අවුට්පුට් තරංගයේ හැඩය කුමක් වේවිදැයි ඔබටම විග්‍රහ කරගත හැකියි දැන්.

තවද, එකවිට ක්ලිපර් දෙකක් යොදා සංයුක්ත ක්ලිපරයක් (combined clipper) නිර්මාණය කරගත හැකියි. බොහෝවිට සංයුක්ත ක්ලිපරයේ තිබෙන්නේ බයස්ඩ් ක්ලිපර් දෙකකි. සංයුක්ත ක්ලිපරයේ ඇති ක්ලිපර් දෙකේ බයස් වෝල්ටියතා අගයන් සමාන හෝ අසමාන විය හැකියි.


බයස් නොකරපු දෙකක් සංයුක්ත කිරීමෙන් ප්‍රයෝජනවත් ප්‍රතිඵලයක් නොලැබේ. ඊට හේතුව පහත රූපය බැලූ විට පෙනේ. එනම් අපට ලැබෙන්නේ තරංග අර්ධ දෙකම කැපී ගිය කිසිම ප්‍රයෝජනයක් නැති තරංගයකි. එනිසා සංයුක්ත ක්ලිවරයක් යොදන විට, අඩුම ගානේ එක් ඩයෝඩයක්මත් බයස් කිරීමට සිදු වෙනවා.

සෙනර් ඩයෝඩ් යොදාගෙනද ක්ලිපර් සෑදිය හැකියි. සෙනර් හා සාමාන්‍ය ඩයෝඩ මිශ්‍ර කරමින්ද ක්ලිපර් සෑදිය හැකියි. ඇත්තටම මෙලෙස පරිපථ සෑදීම පහසු වැඩක් එම ඩයෝඩවල ක්‍රියාකාරිත්වය හොඳින් දන්නේ නම්.

ක්ලිපරයක භාවිතාවන් කිහිපයක් ඇත. සංඥා හැඩය වෙනස් කිරීම (waveform shaping) ඉන් එකකි. ක්ලිපරයකට ඉන්පුට් කරන සංඥා හැඩයට වඩා වෙනස් හැඩයක් ඉන් පිට වෙන්නේ (උඩින් යටින් සංඥා කොටස් කපා හරිමින්). පරිපථය හරහා ඕවර්වෝල්ටේජ්/ස්පයික් (කෙටි කාලීන ඉහල වෝල්ටියතාවන්) ගමන් කිරීම වැලැක්වීම ක්ලිපරයක තවත් භාවිතාවක්. ස්පයික් එකේ අහිතකර මට්ටමේ වෝල්ටියතා මුදුන් ක්ලිපරයෙන් කපා දමා පරිපථයේ උපාංග ඉන් ආරක්ෂා කරනවා.

Freewheel Diodes

ඇත්තටම මේවා විශේෂ ඩයෝඩ වර්ගයක් නොව, ඩයෝඩයක් මඟින් යම් පරිපථ කොටසක් හෝ යම් ඉලෙක්ට්‍රොනික් උපාංගයක් ආරක්ෂා කිරීමට යොදා ගන්නා ක්‍රමයකි. ඒ කියන්නේ යම් ඉලෙක්ට්‍රොනික් උපාංගයක් දෙපසට හෝ යම් පරිපථ කොටසක් දෙපසට සුදුසු දිශාවකට ඩයෝඩයක් සමාන්තරගතව සවි කළ හැකියි එම උපාංගයේ යම් අහිතකර තත්වයන් පාලනය කිරීමට. මෙවැනි අරමුණකින් එවැනි ආකාරයට ඩයෝඩයක් සවි කළ විට, ෆ්‍රීවීල් ඩයෝඩ් නමින් ඒ ඩයෝඩය හැඳින්විය හැකියි.

දෙවැනි ඉලෙක්ට්‍රොනික්ස් පොතෙහිද පෙන්වා දුන් ඉන්ඩක්ටිව් කික් වැලැක්වීමට යෙදූ ස්නබර් පරිපථය ෆ්‍රීවීල් ඩයෝඩයකට හොඳම උදාහරණයකි (ඉහත රූපයේ වම් කොටස). සාමාන්‍යයෙන් මෙවැනි ෆ්‍රීවීල් ඩයෝඩයක් යොදන්නේ පරිපථයේ සාමාන්‍ය ක්‍රියාකාරිත්වයේදී ඩයෝඩයේ බලපෑම පරිපථයට නොදැනෙන, නමුත් වෙනත් අවස්ථාවකදී ෆ්‍රීවීල් ඩයෝඩයේ බලපෑම පරිපථයට දැනෙන විදියටයි. මේ විදියට හැසිරීමට නම්, පරිපථයේ සාමාන්‍ය ක්‍රියාකාරිත්වයේදී ධාරාව ගමන් කරන දිශාවට විරුද්ධ දිශාවට පවතින සේ (එනම්, පසුනැඹුරු වන සේ) ෆ්‍රීවීල් ඩයෝඩය සවි කරන්නට සිදු වේ. උදාහරණයක් ලෙස ඉහත ස්නබර් එකේ ඩයෝඩය පරිපථයේ සාමාන්‍ය ධාරාව ගමන් කරන දිශාවට විරුද්ධවයි සවි කර තිබෙන්නේ. එවිට, පරිපථයේ සාමාන්‍ය ක්‍රියාකාරිත්වයේදී ඩයෝඩය හරහා විදුලියක් ගමන් නොකරන නිසා, ඩයෝඩය එතැන තිබෙන බවක් පරිපථයට නොදැනේ. එහෙත් පරිපථය ඕෆ් කළ ගමන් ඉන්ඩක්ටිව් කික්බැක් එක නිසා, විශාල විදුලි ධාරාවක් ගලා යෑමට හදන විට, අර නිශ්ශබ්දව සිටි ඩයෝඩය එකවර කරලියට පැමිණේ.

ඉහත රූපයේම දකුණු පැත්තේ පෙන්වා තිබෙනවා ෆ්‍රීවීල් ඩයෝඩවල තවත් ප්‍රයෝජනයක්. සමහර අර්ධසන්නායක උපාංග තිබෙනවා ඒවායේ අග්‍ර දෙකක් අතර යම් දිශාවක් ඔස්සේ ලොකු විභවයක් නොපැවතිය යුතු. උදාහරණයක් ලෙස ඉහත උදාහරණයම ගමු. මෙහි ෆෙට් ට්‍රාන්සිස්ටරයක් ඇත. එහි පෙන්වා ඇති අග්‍ර දෙකෙහි "යට අග්‍රයේ" සිට "උඩ අග්‍රයට" වෝල්ට් 1කට වඩා බැරිවෙලාවත් පිහිටියොත් ට්‍රාන්සිස්ටරය පිලිස්සී යනවා යැයි සිතමු. එවිට ඉහත ආකාරයට ඩයෝඩයක් සවි කිරීමෙන් හැමවිටම මෙම අග්‍ර දෙක අතර විභවය ඩයෝඩයේ උපරිමව 0.7ට පවත්වාගනී. තවද, සාමාන්‍යයෙන් එම ට්‍රාන්සිස්ටරය හරහා ධාරාව යන්නේ උඩ අග්‍රයේ සිට යට අග්‍රයටයි. එම සාමාන්‍ය ක්‍රියාකාරිත්වයට ෆ්‍රීවීල් ඩයෝඩය බලපෑමක් එල්ල කරන්නේ නැහැ මොකද එම දිශාවට ෆ්‍රීවීල් ඩයෝඩය පසුනැඹූරුව පවතින නිසා.

තවත් ෆ්‍රීවීල් ඩයෝඩ යොදන තැනක් සූර්යකෝෂ පැනල්වලදී හමු වේ. සූර්යපැනලයක් සාදා තිබෙන්නේ කුඩා සූර්යකෝෂ ගණනාවක් ශ්‍රේණිගතව හා සමාන්තරගතව එකිනෙකට සම්බන්ධ කිරීමෙනි. මේ කෝෂ සියල්ලම එකම ආකාරයෙන් වැඩ කරන්නේ නැත. සමහර කෝෂවලට සෙවනැලි වැටී ඒවායෙන් අඩු විදුලි ප්‍රමාණයක් නිපදවීමට පුලුවන්. එහෙමත් නැතිනම්, සමහර කෝෂවල දෝෂ (fault) හටගෙන තිබෙන්නට පුලුවන්. මේ ආදී නොයෙක් හේතු නිසා එක් එක් කෝෂවලින් නිපදවන විදුලි ප්‍රමාණයන් වෙනස් විය හැකියි.

මෙලෙස යම් සූර්යකෝෂයක මන්දක්‍රියාකාරිත්වය හෝ අක්‍රියවීම නිසා ඊට සම්බන්ධ අනෙක් කෝෂවල විදුලිය සූර්ය පැනලයෙන් ඉවතට ලබා දීමට නොහැකි තත්වයක් ඇති කළ හැකියි (හරියට පාර මැද විශාල ඇක්සිඩන්ට් එකක් වෙලා මුලු පාරම වසා ගෙන සිටිනවා වාගේ). සෑම කෝෂයක් සමගම සමාන්තරගතව ෆ්‍රීවීල් ඩයෝඩයක් සවි කළ විට, මෙම ප්‍රශ්නයට විසඳුමක් ලැබේ. එනම්, යම් කෝෂයක් අක්‍රිය වූ විට, ඊට පිටුපසින් ඇති කෝෂවල විදුලිය අක්‍රිය කෝෂයට සමාන්තරගතව සම්බන්ධ කර ඇති ඩයෝඩය හරහා එලියට ගමන් කරයි. එහෙත් තනි තනි කෝෂයට ෆ්‍රීවීල් ඩයෝඩ සවිකිරීම වියදම් අධික නිසා, බොහෝවිට කෝෂ කිහිපයකින් සැදුම්ලත් කුඩා ඒකක හරහා මෙය සිදු කළ හැකියි (පහත රූපය).

 
ඉහත රූපයේ ඒකක 4ක් ෆ්‍රීවීල් ඩයෝඩ් යොදාගෙන ඇති අයුරු දැක්වේ. මේ එක් එක් ඒකකයක් තුළ සූර්යකෝෂ කිහිපයක් ඇති බව කුඩා කොටුවලින් නිරූපණය කෙරේ. සූර්යපැනලවලදී, ෆ්‍රීවීල් ඩයෝඩය බයිපාස් ඩයෝඩය ලෙසද හඳුන්වනවා. දැන් A ඒකකය අක්‍රිය වූයේ නම්, ෆ්‍රීවීල් ඩයෝඩ නොමැති වුවොත් B ඒකකයේ නිපදවෙන විදුලිය පිට කිරීමට මාර්ගයක් නැතිව යනවා. එහෙත් A ට සම්බන්ධ ෆ්‍රීවීල් ඩයෝඩය නිසා B හි විදුලිය එම ඩයෝඩය හරහා පිටතට ලබා දිය හැකියි.

ඊට අමතරව රූපයේ පෙන්වා ඇති ලෙසම, බ්ලොකිං ඩයෝඩ නමින්ද ඩයෝඩ භාවිතා කර තිබෙනවා. එහි අරමුණ ෆ්‍රීවීල් ඩයෝඩවලට වඩා වෙනස්ය. A හා B දෙක එක් ශාකාවක් (branch) ලෙසද, C හා D දෙක තවත් එක බ්‍රාන්ච් එකක් ලෙසද පවතිනවා. කුමන හේතුවක් නිසා හෝ එක් ශාකාවක වෝල්ටියතාව අනෙකට වඩා වැඩි වූවොත් ඉන් වැඩි වෝල්ටියතා ශාකාවේ විදුලියෙන් අඩු වෝල්ටියතා ශාකාව ඔස්සේ වොල්ටියතා පාතනයක් ඇති කළ හැකියි. තවද, සූර්යාලෝකය තිබෙන විට ජනිතවන විදුලිය සාමාන්‍යයෙන් පැනලයට සම්බන්ධ බැටරියක් චාජ් කෙරෙනවා. සූර්යාලෝකය නැති විටදී මෙම කෝෂ අක්‍රියයි. එවිට, මෙම බැටරියේ විදුලිය සූර්යකෝෂ හරහා ගමන් කිරීමට හදනවා. මේ දෙකම වැලැක්වීමටයි ඉහත බ්ලොකිං ඩයෝඩ එක් එක් ශාකාවට එක බැගින් යොදා තිබෙන්නේ.

එක් එක් ශාකාවන් අනෙක් ශාකාවන්ගෙන් වෙන් කරන නිසා බ්ලොකිං ඩයෝඩයම isolation diode ලෙසද හැඳින්විය හැකියි. ශාකාව සමග ශ්‍රේණිගතව සම්බන්ධ කර තිබෙන නිසා, එයම series diode ලෙස හැඳින්විය හැකියි. බ්ලොකිං ඩයෝඩය සීරීස් ඩයෝඩය ලෙස හඳුන්වන නිසාම, ෆ්‍රීවීල් ඩයෝඩය කෝෂ/ඒකක සමග සමාන්තරගතව සම්බන්ධ කර ඇති නිසා, ෆ්‍රීවීල් ඩයෝඩය shunt හෝ parallel diode ලෙසද හැඳින්විය හැකියි.

ඉහත උදාහරණ තුන මතක තබා ගන්න. එවැනි ආරක්ෂිත ක්‍රියාකාරිත්වයක් අවශ්‍ය තැන්වලට ෆ්‍රීවීල් ඩයෝඩයක් දැමිය හැකි බව පෙනෙනවා නේද?

ඉලෙක්ට්‍රෝනික්ස් (electronics) ...