ਇੰਟ੍ਰਿੰਸਿਕ ਸੈਮੀਕਾਂਡੱਕਟਰ ਕੀ ਹੈ?
ਇੰਟ੍ਰਿੰਸਿਕ ਸੈਮੀਕਾਂਡਕਟਰ ਕੀ ਹੈ?
ਇੰਟ੍ਰਿੰਸਿਕ ਸੈਮੀਕਾਂਡਕਟਰ ਦੀ ਪਰਿਭਾਸ਼ਾ
ਸੈਮੀਕਾਂਡਕਟਰ ਉਹ ਪਦਾਰਥ ਹੈ ਜਿਸਦੀ ਚਾਲਕਤਾ ਚਾਲਕਤਾ ਵਾਲੇ ਅਤੇ ਬੈਧਾਰੀ ਵਾਲੇ ਪਦਾਰਥਾਂ ਦੀ ਵਿਚਕਾਰ ਹੋਣੀ ਹੈ। ਜੋ ਸੈਮੀਕਾਂਡਕਟਰ ਰਸਾਇਣਿਕ ਰੂਪ ਵਿੱਚ ਸ਼ੁੱਧ (ਅਰਥਾਤ ਬੇਦੁੱਖਣਾਂ ਦੇ ਰਹਿਤ) ਹੁੰਦੇ ਹਨ, ਉਨ੍ਹਾਂ ਨੂੰ ਇੰਟ੍ਰਿੰਸਿਕ ਸੈਮੀਕਾਂਡਕਟਰ, ਐਂਡੋਪਡ ਸੈਮੀਕਾਂਡਕਟਰ ਜਾਂ i-ਟਾਈਪ ਸੈਮੀਕਾਂਡਕਟਰ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਸਭ ਤੋਂ ਆਮ ਇੰਟ੍ਰਿੰਸਿਕ ਸੈਮੀਕਾਂਡਕਟਰ ਸ਼ੈਲਿਕਾਂ (Si) ਅਤੇ ਜਰਮਾਨੀਅਮ (Ge) ਹਨ, ਜੋ ਪੀਰੀਔਡਿਕ ਸਾਲੀ ਦੇ ਗਰੂਪ IV ਤੋਂ ਹੁੰਦੇ ਹਨ। Si ਅਤੇ Ge ਦੇ ਪਰਮਾਣੁਕ ਸੰਖਿਆਵਾਂ 14 ਅਤੇ 32 ਹਨ, ਜਿਸ ਦੇ ਨਾਲ ਉਨ੍ਹਾਂ ਦੀ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨਿਕ ਕੰਫਿਗਰੇਸ਼ਨ 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2 ਅਤੇ 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p2 ਹੁੰਦੀ ਹੈ, ਸ਼ੁਲਾਦੀ ਕ੍ਰਮ ਵਿੱਚ।
Si ਅਤੇ Ge ਦੋਵਾਂ ਦੇ ਸਭ ਤੋਂ ਬਾਹਰੀ, ਜਾਂ ਵੈਲੈਂਸ, ਸ਼ੈਲੀ ਵਿੱਚ ਚਾਰ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨ ਹੁੰਦੇ ਹਨ। ਇਹ ਵੈਲੈਂਸ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨ ਸੈਮੀਕਾਂਡਕਟਰਾਂ ਦੀ ਚਾਲਕਤਾ ਦੀ ਜ਼ਿਮਾਦਾਰੀ ਰੱਖਦੇ ਹਨ।
ਸ਼ੈਲਿਕਾਂ (ਜੇਰਮਾਨੀਅਮ ਲਈ ਵੀ ਇਹ ਵਿੱਚ ਸ਼ਾਮਲ ਹੈ) ਦਾ ਦੋ ਪ੍ਰਦੇਸ਼ੀ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਜਾਲੀ ਫਿਗਰ 1 ਵਿੱਚ ਦਿਖਾਇਆ ਗਿਆ ਹੈ। ਇੱਥੇ ਇਹ ਦੀਖਦਾ ਹੈ ਕਿ ਕਿਸੇ ਸ਼ੈਲਿਕਾਂ ਦੀ ਹਰ ਵੈਲੈਂਸ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨ ਆਠਾਂ ਪਾਸੇ ਦੇ ਸ਼ੈਲਿਕਾਂ ਦੀ ਵੈਲੈਂਸ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨ ਨਾਲ ਜੋੜਦੀ ਹੈ ਤਾਂ ਕਿ ਇੱਕ ਕੋਵੈਲੈਂਟ ਬੈਂਡ ਬਣ ਜਾਏ।
ਜੋੜ ਕੇ, ਇੰਟ੍ਰਿੰਸਿਕ ਸੈਮੀਕਾਂਡਕਟਰਾਂ ਵਿੱਚ ਮੁਕਤ ਚਾਰਜ ਕਾਰਿਅਰ, ਜੋ ਵੈਲੈਂਸ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨ ਹਨ, ਦੀ ਕਮੀ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। 0K ਤੇ, ਵੈਲੈਂਸ ਬੈਂਡ ਭਰਿਆ ਹੋਇਆ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਅਤੇ ਕੰਡੱਕਸ਼ਨ ਬੈਂਡ ਖਾਲੀ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਕੋਈ ਵੈਲੈਂਸ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨ ਨਹੀਂ ਹੁੰਦੇ ਜਿਨ੍ਹਾਂ ਦੀ ਪ੍ਰਤਿ ਫੋਰਬੀਡਨ ਇਨਰਜੀ ਗੈਪ ਨੂੰ ਪਾਰ ਕਰਨ ਦੀ ਸਫ਼ੀਕਾ ਹੋਵੇ, ਇਸ ਲਈ 0K ਤੇ ਇੰਟ੍ਰਿੰਸਿਕ ਸੈਮੀਕਾਂਡਕਟਰ ਬੈਧਾਰੀ ਕਾਰਕ ਹੋਂਦੇ ਹਨ।
ਹਾਲਾਂਕਿ ਸ਼ੀਤਲ ਤਾਪਮਾਨ 'ਤੇ, ਤਾਪਕ ਊਰਜਾ ਕੁਝ ਕੋਵੈਲੈਂਟ ਬੈਂਡਾਂ ਨੂੰ ਟੁੱਟਣ ਲਈ ਵਾਲੀ ਹੈ, ਇਸ ਲਈ ਫਿਗਰ 3a ਵਿੱਚ ਦਿਖਾਇਆ ਗਿਆ ਮੁਕਤ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨ ਉਤਪਨ ਹੁੰਦੇ ਹਨ। ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ ਉਤਪਨ ਹੋਇਆ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨ ਉਤਸ਼ਨ ਹੋਕੇ ਅਤੇ ਵੈਲੈਂਸ ਬੈਂਡ ਤੋਂ ਕੰਡੱਕਸ਼ਨ ਬੈਂਡ ਤੱਕ ਚਲਦੇ ਹਨ, ਇਨਰਜੀ ਬੈਡਲ (ਫਿਗਰ 2b) ਨੂੰ ਪਾਰ ਕਰਦੇ ਹਨ। ਇਸ ਪ੍ਰਕ੍ਰਿਆ ਦੌਰਾਨ, ਹਰ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨ ਵੈਲੈਂਸ ਬੈਂਡ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਛੇਦ ਛੱਡ ਦਿੰਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ ਉਤਪਨ ਹੋਇਆ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨ ਅਤੇ ਛੇਦ ਨੂੰ ਇੰਟ੍ਰਿੰਸਿਕ ਚਾਰਜ ਕਾਰਿਅਰ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਇੰਟ੍ਰਿੰਸਿਕ ਸੈਮੀਕਾਂਡਕਟਰ ਪਦਾਰਥ ਦੀ ਚਾਲਕਤਾ ਦੀ ਜ਼ਿਮਾਦਾਰੀ ਰੱਖਦੇ ਹਨ।
ਹਾਲਾਂਕਿ ਇੰਟ੍ਰਿੰਸਿਕ ਸੈਮੀਕਾਂਡਕਟਰ ਸ਼ੀਤਲ ਤਾਪਮਾਨ 'ਤੇ ਚਾਲਕ ਹੋ ਸਕਦੇ ਹਨ, ਪਰ ਉਨ੍ਹਾਂ ਦੀ ਚਾਲਕਤਾ ਨਿਹਾਈ ਹੈ ਕਿਉਂਕਿ ਚਾਰਜ ਕਾਰਿਅਰ ਬਹੁਤ ਕਮ ਹੁੰਦੇ ਹਨ। ਜਿਵੇਂ ਤਾਪਮਾਨ ਵਧਦਾ ਹੈ, ਵੱਧ ਕੋਵੈਲੈਂਟ ਬੈਂਡ ਟੁੱਟਦੇ ਹਨ, ਇਸ ਲਈ ਵੱਧ ਮੁਕਤ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨ ਉਤਪਨ ਹੁੰਦੇ ਹਨ। ਇਹ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨ ਵੈਲੈਂਸ ਬੈਂਡ ਤੋਂ ਕੰਡੱਕਸ਼ਨ ਬੈਂਡ ਤੱਕ ਚਲਦੇ ਹਨ, ਚਾਲਕਤਾ ਵਧਾਉਂਦੇ ਹਨ। ਇੰਟ੍ਰਿੰਸਿਕ ਸੈਮੀਕਾਂਡਕਟਰ ਵਿੱਚ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨਾਂ (ni) ਦੀ ਸੰਖਿਆ ਹੰਦਾਵਾਂ (pi) ਦੀ ਸੰਖਿਆ ਨੂੰ ਬਰਾਬਰ ਹੁੰਦੀ ਹੈ।
ਜਦੋਂ ਇੱਕ ਇੰਟ੍ਰਿੰਸਿਕ ਸੈਮੀਕਾਂਡਕਟਰ ਉੱਤੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਫੀਲਡ ਲਾਗੂ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨ-ਛੇਦ ਯੂਨੀਟਾਂ ਨੂੰ ਇਸ ਦੇ ਪ੍ਰਭਾਵ ਤਹਿਤ ਡ੍ਰਿਫਟ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਮਾਮਲੇ ਵਿੱਚ, ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨ ਲਾਗੂ ਕੀਤੇ ਗਏ ਫੀਲਡ ਦੇ ਵਿਪਰੀਤ ਦਿਸ਼ਾ ਵਿੱਚ ਚਲਦੇ ਹਨ ਜਦੋਂ ਕਿ ਛੇਦ ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਫੀਲਡ ਦੀ ਦਿਸ਼ਾ ਵਿੱਚ ਚਲਦੇ ਹਨ, ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਫਿਗਰ 3b ਵਿੱਚ ਦਿਖਾਇਆ ਗਿਆ ਹੈ। ਇਹ ਮਤਲਬ ਹੈ ਕਿ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨ ਅਤੇ ਛੇਦ ਦੀਆਂ ਦਿਸ਼ਾਵਾਂ ਆਪਸ ਵਿੱਚ ਵਿਪਰੀਤ ਹੁੰਦੀਆਂ ਹਨ। ਇਹ ਇਹ ਇਸ ਲਈ ਹੈ ਕਿ, ਜਦੋਂ ਕਿਸੇ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ ਪਰਮਾਣੁਕ ਦਾ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨ ਕਿਹੜੀ ਦੀਕ ਦਿਸ਼ਾ ਵਿੱਚ, ਕਹਿਣ ਦੇ ਲਈ ਬਾਏਂ ਵਲ, ਚਲਦਾ ਹੈ ਤਾਂ ਉਹ ਆਪਣੇ ਸਥਾਨ ਤੇ ਇੱਕ ਛੇਦ ਛੱਡ ਦਿੰਦਾ ਹੈ, ਪਾਸੇ ਦੇ ਪਾਸੇ ਦੇ ਪਰਮਾਣੁਕ ਦਾ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨ ਉਸ ਛੇਦ ਨਾਲ ਫਿਰ ਸੰਯੋਗ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਪਰ ਇਸ ਦੌਰਾਨ, ਉਹ ਆਪਣੇ ਸਥਾਨ ਤੇ ਇੱਕ ਹੋਰ ਛੇਦ ਛੱਡ ਦਿੰਦਾ ਹੈ। ਇਹ ਸੈਮੀਕਾਂਡਕਟਰ ਪਦਾਰਥ ਵਿੱਚ ਛੇਦ ਦੀ ਗਤੀ (ਇਸ ਮਾਮਲੇ ਵਿੱਚ ਦਾਹਿਨੀ ਓਰ) ਦੇ ਰੂਪ ਵਿੱਚ ਦੇਖਿਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਇਹ ਦੋ ਗਤੀਆਂ, ਜੋ ਦਿਸ਼ਾ ਵਿੱਚ ਵਿਪਰੀਤ ਹੁੰਦੀਆਂ ਹਨ, ਸੈਮੀਕਾਂਡਕਟਰ ਦੀ ਵਿਚ ਕੁੱਲ ਵਿਦਿਆ ਦੇ ਪ੍ਰਵਾਹ ਦੇ ਨਾਤੇ ਪ੍ਰਭਾਵ ਦੇਣ ਵਿੱਚ ਲਗਦੀਆਂ ਹਨ।
ਗਣਿਤ ਦੇ ਰੂਪ ਵਿੱਚ, ਇੰਟ੍ਰਿੰਸਿਕ ਸੈਮੀਕਾਂਡਕਟਰਾਂ ਵਿੱਚ ਚਾਰਜ ਕਾਰਿਅਰ ਘਣਤਾ ਇਸ ਪ੍ਰਕਾਰ ਦਿੱਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ
ਇੱਥੇ,
N c ਕੰਡੱਕਸ਼ਨ ਬੈਂਡ ਵਿੱਚ ਕਾਰਿਅਰ ਦੀਆਂ ਸਹੀ ਘਣਤਾ ਹੈ।
Nv ਵੈਲੈਂਸ ਬੈਂਡ ਵਿੱਚ ਕਾਰਿਅਰ ਦੀਆਂ ਸਹੀ ਘਣਤਾ ਹੈ।
ਹੇਠਾਂ ਬੋਲਟਜ਼ਮਾਨ ਸਥਿਰਾਂਕ ਹੈ।
T ਤਾਪਮਾਨ ਹੈ।
EF ਫੇਰਮੀ ਇਨਰਜੀ ਹੈ।
Ev ਵੈਲੈਂਸ ਬੈਂਡ ਦੀ ਸਤਹ ਦਿਖਾਉਂਦਾ ਹੈ।
Ec ਕੰਡੱਕਸ਼ਨ ਬੈਂਡ ਦੀ ਸਤਹ ਦਿਖਾਉਂਦਾ ਹੈ।
ਹੇਠਾਂ ਪਲੈਂਕ ਸਥਿਰਾਂਕ ਹੈ।
mh ਇੱਕ ਛੇਦ ਦਾ ਕਾਰਿਅਰ ਦੀ ਸਹੀ ਦ੍ਰਵਿਆ ਮਾਸਾ ਹੈ।
me ਇੱਕ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨ ਦੀ ਸਹੀ ਦ੍ਰਵਿਆ ਮਾਸਾ ਹੈ।
