ನಾಟಕ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಮತ್ತು ಬಾಹ್ಯ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಎಂದರೇನು?

ಇನ್ಟ್ರಿನ್ಸಿಕ್ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಮತ್ತು ಎಕ್ಸ್ಟ್ರಿನ್ಸಿಕ್ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಎಂದರೆ ಯಾವುದು?

ಇನ್ಟ್ರಿನ್ಸಿಕ್ ಸಿಲಿಕಾನ್

ಸಿಲಿಕಾನ್ ಒಂದು ಪ್ರಮುಖ ಅಣು ಸಂಚಾರಕ. ಸಿಲಿಕಾನ್ ಒಂದು ಗ್ರೂಪ್ IV ಪದಾರ್ಥ. ಇದರ ಬಹೀರ್ ಕಕ್ಷೆಯಲ್ಲಿ ನಾಲ್ಕು ವಳಿಕೆ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳಿವೆ, ಇವು ನಾಲ್ಕು ಸಂಭಾಜ್ಯ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಪರಮಾಣುಗಳ ವಳಿಕೆ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳೊಂದಿಗೆ ಕೋವೈಲೆಂಟ್ ಬಂಡ್ಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸಿಕೊಂಡಿವೆ. ಈ ವಳಿಕೆ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು ವಿದ್ಯುತ್ ಹೇಗೆ ಉಪಯೋಗಿಸಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ. ಆದ್ದರಿಂದ, 0oK ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಇನ್ಟ್ರಿನ್ಸಿಕ್ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಒಂದು ಅಧ್ವರಿಕೆಯಂತೆ ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತದೆ. ತಾಪಮಾನ ಹೆಚ್ಚಾಗುವುದಾಗ, ಕೆಲವು ವಳಿಕೆ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು ತಾಪ ಶಕ್ತಿಯ ಕಾರಣದಂತೆ ತಮ್ಮ ಕೋವೈಲೆಂಟ್ ಬಂಡ್ಗಳನ್ನು ಭಂಗಿಸಿಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ. ಇದರಿಂದ ಒಂದು ಖಾಲಿ ಸ್ಥಳ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ, ಇದನ್ನು ಹೋಲ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇಲ್ಲಿ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಇದ್ದಿತು. ಇನ್ನೊಂದು ಮಾರ್ಗದಲ್ಲಿ ಹೇಳಬೇಕೆಂದರೆ, 0oK ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಯಾವುದೇ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಸಂಚಾರಕ ಕ್ರಿಸ್ಟಲ್ ಗಳಲ್ಲಿನ ಕೆಲವು ವಳಿಕೆ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು ವಳಿಕೆ ಬ್ಯಾಂಡಿಂದ ಚಾಲನಾ ಬ್ಯಾಂಡಿಗೆ ಹೋಗುವ ಪ್ರಮಾಣದ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಪಡೆದು ವಳಿಕೆ ಬ್ಯಾಂಡಿನಲ್ಲಿ ಹೋಲ್ ಉಂಟಾಗಿಸುತ್ತವೆ. ಈ ಶಕ್ತಿಯು ಸಾಮಾನ್ಯ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ (300oK) ಸುಮಾರು 1.2 eV ಆಗಿರುತ್ತದೆ, ಇದು ಸಿಲಿಕಾನ್ದ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಗ್ಯಾಪ್ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿದೆ.

ಇನ್ಟ್ರಿನ್ಸಿಕ್ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕ್ರಿಸ್ಟಲ್ ಗಳಲ್ಲಿ, ಹೋಲ್ ಸಂಖ್ಯೆ ಸ್ವತಂತ್ರ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸಂಖ್ಯೆಗೆ ಸಮಾನ. ಪ್ರತಿ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಕೋವೈಲೆಂಟ್ ಬಂಡ್ ನಿಂತಾಗ ಹೋಲ್ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ. ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ, ತಾಪ ಶಕ್ತಿಯಿಂದ ಹೊಸ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್-ಹೋಲ್ ಜೋಡಣೆಗಳು ನಿರಂತರವಾಗಿ ಸೃಷ್ಟಿಸಲು ಮತ್ತು ಒಂದೇ ಸಂಖ್ಯೆಯ ಜೋಡಣೆಗಳು ಪುನರ್ ಮಿಶ್ರಣವಾಗಲು ಹೋಗುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಘನ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಲೋ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್-ಹೋಲ್ ಜೋಡಣೆಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ ಒಂದೇ ರೀತಿ ಉಂಟಿರುತ್ತದೆ. ಇದು ಸಮತೋಲನ ಸ್ಥಿತಿ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಸಮತೋಲನ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ, ಸ್ವತಂತ್ರ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸಾಂದ್ರತೆ n ಮತ್ತು ಹೋಲ್ ಸಾಂದ್ರತೆ p ಒಂದೇ ರೀತಿಯಾಗಿರುತ್ತವೆ, ಇದು ಇನ್ಟ್ರಿನ್ಸಿಕ್ ಚಾರ್ಜ್ ಕ್ಯಾರಿಯರ ಸಾಂದ್ರತೆ (ni) ಆಗಿರುತ್ತದೆ. ಅಂದರೆ, n = p = ni. ಅಣು ಸ್ಥಾಪನೆ ಕೆಳಗಿನಂತೆ ದರ್ಶಿಸಲಾಗಿದೆ.

0oK ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಇನ್ಟ್ರಿನ್ಸಿಕ್ ಸಿಲಿಕಾನ್

ಸಾಮಾನ್ಯ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಇನ್ಟ್ರಿನ್ಸಿಕ್ ಸಿಲಿಕಾನ್

ಎಕ್ಸ್ಟ್ರಿನ್ಸಿಕ್ ಸಿಲಿಕಾನ್

ಇನ್ಟ್ರಿನ್ಸಿಕ್ ಸಿಲಿಕಾನ್ ನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿತ ಮಾಡ್ಯದಲ್ಲಿ ಡೋಪಿಂಗ್ ಮಾಡಿದಾಗ ಎಕ್ಸ್ಟ್ರಿನ್ಸಿಕ್ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಆಗುತ್ತದೆ. ಇದನ್ನು ಡೋನರ್ ಪರಮಾಣುಗಳಿಂದ (ಗ್ರೂಪ್ V ಅಂಶಗಳು) ಡೋಪಿಂಗ್ ಮಾಡಿದಾಗ ಇದು n- ಟೈಪ್ ಸಂಚಾರಕ ಆಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಇದನ್ನು ಅಕ್ಸೆಪ್ಟರ್ ಪರಮಾಣುಗಳಿಂದ (ಗ್ರೂಪ್ III ಅಂಶಗಳು) ಡೋಪಿಂಗ್ ಮಾಡಿದಾಗ ಇದು p- ಟೈಪ್ ಸಂಚಾರಕ ಆಗುತ್ತದೆ.

ಒಂದು ಚಿಕ್ಕ ಮಾಡ್ಯದಲ್ಲಿ ಗ್ರೂಪ್ V ಅಂಶವನ್ನು ಇನ್ಟ್ರಿನ್ಸಿಕ್ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕ್ರಿಸ್ಟಲ್ ಗೆ ಜೋಡಿಸಿದಾಗ, ಗ್ರೂಪ್ V ಅಂಶಗಳ ಉದಾಹರಣೆಗಳು ಫಾಸ್ಫೋರಸ್ (P), ಆರ್ಸೆನಿಕ್ (As), ಏಂಟಿಮೋನಿ (Sb) ಮತ್ತು ಬಿಸ್ಮತ್ (Bi). ಇವು ಐದು ವಳಿಕೆ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದವು. ಇವು ಸಿಲಿಕಾನ್ ಪರಮಾಣುವನ್ನು ಪ್ರತಿಸ್ಥಾಪಿಸಿದಾಗ, ನಾಲ್ಕು ವಳಿಕೆ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು ಸ್ವಾಂತ ಪರಮಾಣುಗಳ ವಳಿಕೆ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳೊಂದಿಗೆ ಕೋವೈಲೆಂಟ್ ಬಂಡ್ಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸಿಕೊಂಡಿವೆ ಮತ್ತು ಐದನೇ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಕೋವೈಲೆಂಟ್ ಬಂಡ್ ರಚನೆಯಲ್ಲಿ ಭಾಗವಹಿಸದೆ ಸ್ವಾಂತ ಪರಮಾಣುವಿನಿಂದ ಕಡಿಮೆ ಬಂಧವಾಗಿ ಉಂಟಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಸ್ವತಂತ್ರವಾಗಿ ಸ್ವಾಂತ ಪರಮಾಣುವಿಂದ ಬಿಡುಗಡೆಯಬಹುದು. ಸಿಲಿಕಾನ್ ಈ ಪ್ರಕಾರದ ಪ್ರಯೋಜನಕ್ಕೆ ಆದ್ದರಿಂದ ಐದನೇ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಬಿಡುಗಡೆಯಲು ಆವು ಶಕ್ತಿಯು ಸುಮಾರು 0.05 eV ಆಗಿರುತ್ತದೆ. ಈ ಪ್ರಕಾರದ ಪ್ರಮಾಣುವನ್ನು ಡೋನರ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕ್ರಿಸ್ಟಲ್ ಗೆ ಸ್ವತಂತ್ರ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳನ್ನು ಸೇರಿಸುತ್ತದೆ. ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು ನಕಾರಾತ್ಮಕವಾದ ಚಾರ್ಜ್ ಕ್ಯಾರಿಯರ್ಗಳಾಗಿದ್ದರಿಂದ ಸಿಲಿಕಾನ್ n- ಟೈಪ್ ಅಥವಾ ನಕಾರಾತ್ಮಕ ಟೈಪ್ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.

n- ಟೈಪ್ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಗಳಲ್ಲಿ ಫೆರ್ಮಿ ಶಕ್ತಿ ಸ್ತರವು ಚಾಲನಾ ಬ್ಯಾಂಡಿಗೆ ಹತ್ತಿರ ಹೋಗುತ್ತದೆ. ಇಲ್ಲಿ ಸ್ವತಂತ್ರ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸಂಖ್ಯೆ ಇನ್ಟ್ರಿನ್ಸಿಕ್ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಮೇಲೆ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಇನ್ನೊಂದು ಪಕ್ಷದಲ್ಲಿ, ಹೋಲ್ ಸಂಖ್ಯೆ ಇನ್ಟ್ರಿನ್ಸಿಕ್ ಹೋಲ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಕೆಳಗೆ ಹೋಗುತ್ತದೆ, ಕಾರಣ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸ್ವತಂತ್ರ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯಿಂದ ಪುನರ್ ಮಿಶ್ರಣದ ಸಂಭವನೀಯತೆ ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು ಪ್ರಮುಖ ಚಾರ್ಜ್ ಕ್ಯಾರಿಯರ್ಗಳಾಗಿದ್ದಾರೆ.