પ્રપાત-અસર (avalanche effect) : પર્વત પરથી ધસમસતા પથ્થરો કે હિમશિલાઓ. પહાડો પરથી વેગમાં ધસી આવતી શિલા અન્ય શિલાઓ સાથે અથડાઈને તેને વેગમાન બનાવે છે. એ અથડામણ એટલી પ્રબળ હોય છે કે પ્રવેગિત થયેલી શિલાઓ ખુદ ફરીથી બીજા પથ્થરોને અથડાઈને બહુગુણિત (multiple) અસર ઊભી કરે છે.
આવી ઘટનાને પારંપરિત કે અનુવર્ધન(cascade)ની અસર પણ કહી શકાય. વિદ્યુતભારિત કણો જેવા કે આલ્ફા અથવા બીટા કણ તેમજ પ્રોટૉન વગેરેની પરખ (detection) માટે ગાયગરમૂલર કાઉન્ટર જેવાં સાધનો વપરાય છે. આવાં સાધનોમાં આપાત થતા કણ દ્વારા પહેલાં પ્રાથમિક આયનીકરણ થાય છે. ત્યારબાદ તેમાં છુટ્ટા પડેલા ઇલેક્ટ્રૉન તેમજ આયન પોતે વિદ્યુતક્ષેત્ર અથવા વોલ્ટેજને કારણે પ્રવેગિત બનીને પુષ્કળ પ્રમાણમાં આયનો પેદા કરે છે, જે એક પ્રકારની અનુવર્ધન અસર છે.
આધુનિક ઇલેક્ટ્રૉનિક્સના ક્ષેત્રમાં પ્રપાત-અસર તે p–n સંમિલન (junction) ડાયોડમાં બનતી ઘટના છે. આ ડાયોડની વ્યુત્ક્રમ ઝોક(reverse bias)ની સ્થિતિમાં લઘુમતી (minority) વાહકોને લીધે અતિ અલ્પ વિદ્યુત્પ્રવાહની અપેક્ષા સામાન્યપણે રાખી શકાય. પરંતુ વ્યુત્ક્રમ-વોલ્ટેજ(reverse voltage)નું મૂલ્ય વધારતાં કોઈ એક મૂલ્ય બાદ વ્યુત્ક્રમ-પ્રવાહનું મૂલ્ય એક ઝાટકે વિશિષ્ટ રીતે વધવા માંડે છે. આ વધારો ઘણો મોટો હોય છે અને તે સ્થિતિને સાતત્યભંગ (break down) કહે છે; આ સ્થિતિમાં પ્રવાહના મોટા વધારા માટે બે અસરોને કારણભૂત ગણવામાં આવે છે : (1) ઝેનર-અસર, અને (2) પ્રપાત-અસર અથવા પ્રપાત બહુગુણન (multiplication). આ બંનેની સમજૂતી નીચે મુજબ છે :
વ્યુત્ક્રમ-ઝોકમાં રહેલા p–n ડાયોડની અંદરના એક લઘુમતી વાહક દા.ત., p–પ્રકારના સ્ફટિકમાં ઇલેક્ટ્રૉનને ધ્યાનમાં લેવામાં આવે છે. ડાયોડના જોડાણ-સીમારોધક(junction barrier)ના વિસ્તારમાં આ વાહક (ઇલેક્ટ્રૉન) વિદ્યુતક્ષેત્રની અસર હેઠળ ઊર્જા મેળવી પૂરતું પ્રવેગિત થાય છે. આથી તે સંઘાત (collision) દ્વારા સ્ફટિકના પરમાણુઓ વચ્ચેના સહસંયોજક (covalent) બંધ તોડી પાડે છે. હવે આ રીતે મુક્ત થતાં ઇલેક્ટ્રૉન પોતે પણ વિદ્યુતક્ષેત્રમાંથી ઊર્જા મેળવી પ્રવેગિત થાય છે; કારણ કે જોડાણ-સીમા પર ક્ષેત્ર-તીવ્રતા ઘણી મોટી એટલે કે 106 થી 108 વોલ્ટ/સેમી.ના ક્રમની હોય છે. આમ મૂળ વાહક-ઇલેક્ટ્રૉન ઉપરાંત સંઘાતને કારણે દ્વિતીયક (secondary) ઇલેક્ટ્રૉન પણ આયનીકરણ કરવા લાગે છે. પરિણામે પુષ્કળ પ્રમાણમાં ઇલેક્ટ્રૉન-છિદ્ર-જોડકાં (electron-hole pairs) ધડાધડ ઉત્પન્ન થાય છે, જે પ્રવાહ-વહન માટે ઉપલબ્ધ બને છે. આ ઘટનાને p–n ડાયોડના સંદર્ભે પ્રપાત-અસર કે બહુગુણન કહે છે. ઉક્ત ક્રિયા દ્વારા સહસંયોજક બંધો તૂટી શકે તે માટે વ્યુત્ક્રમ-જોડાણને ઊંચા વોલ્ટેજ લગાડેલા હોય તે જરૂરી છે. વળી, ઉપર વર્ણવેલ છે તે મુજબ દરેક તબક્કે ઇલેક્ટ્રૉન પૂરતી ઊર્જા મેળવી પ્રવેગિત થાય તે માટે ડાયોડની જોડાણ-સીમાની પહોળાઈ (width) પણ પૂરતા પ્રમાણમાં હોવી જોઈએ. પાતળો સીમા-વિસ્તાર ધરાવતા ડાયોડમાં પ્રપાત-અસર પ્રભુત્વ ધરાવતી નથી. હવે આની સરખામણીએ ઝેનર-અસરની મૂળભૂત ઘટના જુદી હોય છે. ધારો કે p–n ડાયોડ ભારે પ્રમાણમાં અશુદ્ધિ-ઉમેરણ (impurity dopping) યુક્ત સ્ફટિકોનો બનેલ છે. અહીં વ્યુત્ક્રમ-જોડાણ દરમિયાન એવું બને છે કે nપ્રકારના સ્ફટિકનો વહન-પટ્ટો (conduction band) અને p–પ્રકારના સ્ફટિકનો સંયોજકતા-પટ્ટો (valence band) એ બંને એકસરખી ઊંચાઈએ આવી જાય છે. તેને પરિણામે ઓછા વોલ્ટેજે પણ pપ્રકારના સ્ફટિકમાંનાં બદ્ધ (bound) ઇલેક્ટ્રૉન સરળતાથી n–પ્રકારના વહનપટ્ટામાં આવી પહોંચે છે અને મુક્ત ઇલેક્ટ્રૉન બની જાય છે. ભૌતિક વિજ્ઞાનની ર્દષ્ટિએ એ ઘટના એક રીતનું બોગદા-પારણ (tunneling) છે. આવા કિસ્સામાં સંઘાતને કારણે નહિ, પરંતુ વિશિષ્ટ સંજોગોમાં ક્ષેત્રને કારણે સીધાં જ ઇલેક્ટ્રૉન-છિદ્ર-જોડકાં ઉત્પન્ન થાય છે. પરિણામે વ્યુત્ક્રમ-પ્રવાહમાં એક ઝાટકે ધરખમ વધારો થવા પામે છે. અહીં બહુગુણનની ક્રિયા પણ થતી નથી. જોકે લગાડેલા વોલ્ટેજનાં મોટાં મૂલ્યો માટે ફરી પાછી પ્રપાત-અસર દેખા દે છે. ઉપર્યુક્ત બંને અસરો માટે વોલ્ટેજના જે મૂલ્ય પર પ્રવાહમાં મોટો વધારો શરૂ થાય છે તેને ‘બ્રેકડાઉન’ વોલ્ટેજ કહે છે. એ નોંધવું જોઈએ કે ઝેનર-અસર માટે તાપમાન વધતાં ‘બ્રેકડાઉન’ વોલ્ટેજની કિંમત ઘટે છે, જ્યારે પ્રપાત-અસર હેઠળ તાપમાન વધતાં ‘બ્રેકડાઉન’ વોલ્ટેજ વધવા પામે છે. પ્રપાત-અસર સિલિકોન-ડાયોડમાં જોવા મળે છે. આ ઘટના દ્વારા કાર્ય કરતાં સિલિકોન-ડાયોડ વ્યવહારમાં ઉપલબ્ધ છે. તેના બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજનાં મૂલ્યો થોડાકથી માંડીને સેંકડો સુધીનાં હોય છે, જ્યારે તેની પાવરક્ષમતા 50 watt જેટલી હોય છે.
જે p–n ડાયોડમાં વ્યુત્ક્રમ-પ્રવાહ, અમુક વોલ્ટેજ બાદ એક ઝાટકે મોટા પ્રમાણમાં વધતો માલૂમ પડે છે, તેને સામૂહિકપણે બ્રેકડાઉન ડાયોડ પણ કહેવાય છે. જોકે તેનો ક્રિયાકલાપ (mechanism) જુદો જુદો હોઈ શકે છે.
કમલનયન ન. જોશીપુરા