ఇన్‌త్రిన్సిక్ సిలికాన్ మరియు ఎక్స్‌త్రిన్సిక్ సిలికాన్ ఏంటో?

ఇన్‌ట్రిన్సిక్ సిలికన్ మరియు ఎక్స్‌ట్రిన్సిక్ సిలికన్ ఏంటి?

ఇన్‌ట్రిన్సిక్ సిలికన్

సిలికన్ ఒక ప్రధాన అవయవం సెమికాండక్టర్. సిలికన్ గ్రూప్ IV మెటీరియల్. దాని బాహ్య కక్ష్యలో నాలుగు వాలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్లు ఉన్నాయి, వాటిలో నాలుగు ఆసన్న సిలికన్ పరమాణువులతో కోవలెంట్ బాండ్లు ఉన్నాయి. ఈ వాలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్లు విద్యుత్తిని చేరుకోవడం లేదు. కాబట్టి, OoK వద్ద ఇన్‌ట్రిన్సిక్ సిలికన్ ఒక ఇన్స్యులేటర్ వంటి వ్యవహరిస్తుంది. టెంపరేచర్ పెరిగినప్పుడు, కొన్ని వాలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్లు థర్మల్ ఎనర్జీ వలన వాటి కోవలెంట్ బాండ్లను తెలియజేయబోతున్నాయి. ఇది ఒక ఖాళీ సృష్టిస్తుంది, దానిని హోల్ అంటారు. వేరే మాటలలో, రోంట్ టెంపరేచర్ కంటే ఎక్కువ టెంపరేచర్ వద్ద సెమికాండక్టర్ క్రిస్టల్లో కొన్ని వాలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్లు వలెన్స్ బాండ్ నుండి కనడక్షన్ బాండ్లోకి జంప్ చేస్తాయి మరియు వలెన్స్ బాండ్లో ఒక హోల్ ఉంటుంది. ఈ ఎనర్జీ రూమ్ టెంపరేచర్ (i.e. 300oK) వద్ద సిలికన్ బాండ్ గ్యాప్ ఎనర్జీకి సమానంగా ఉంటుంది, దాని విలువ 1.2 eV.

ఇన్‌ట్రిన్సిక్ సిలికన్ క్రిస్టల్లో, హోల్ల సంఖ్య ఫ్రీ ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్యకు సమానం. ప్రతి ఎలక్ట్రాన్ కోవలెంట్ బాండ్ నుండి వెళ్ళినప్పుడు హోల్ సృష్టిస్తుంది. ఒక నిర్దిష్ట టెంపరేచర్ వద్ద, థర్మల్ ఎనర్జీ వలన కొన్ని హోల్-ఎలక్ట్రాన్ జతలు నుండి స్థిరంగా సృష్టించబోతున్నాయి, అదే సంఖ్యలో జతలు రికంబైన్ అవుతున్నాయి. కాబట్టి, ఒక నిర్దిష్ట టెంపరేచర్ వద్ద ఒక నిర్దిష్ట విలువ వద్ద హోల్-ఎలక్ట్రాన్ జతల సంఖ్య స్థిరంగా ఉంటుంది. ఇది సమతా స్థితి. కాబట్టి, సమతా స్థితిలో, ఫ్రీ ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్య n మరియు హోల్ల సంఖ్య p సమానంగా ఉంటాయి, ఇది ఇన్‌ట్రిన్సిక్ చార్జ్ క్యారియర్ సంఖ్య (ni). i.e, n = p = ni. పరమాణు రచన క్రింద చూపబడింది.

0oK వద్ద ఇన్‌ట్రిన్సిక్ సిలికన్

రూమ్ టెంపరేచర్ వద్ద ఇన్‌ట్రిన్సిక్ సిలికన్

ఎక్స్‌ట్రిన్సిక్ సిలికన్

ఇన్‌ట్రిన్సిక్ సిలికన్ ని డోపంట్ల నియంత్రిత మాత్రలతో డోపింగ్ చేస్తే ఎక్స్‌ట్రిన్సిక్ సిలికన్ లో మార్పు జరుగుతుంది. ఇది డోనర్ పరమాణువు (గ్రూప్ V మూలకాలు) తో డోపింగ్ చేస్తే ఎన్-టైప్ సెమికాండక్టర్ అవుతుంది మరియు ఇది అక్సెప్టర్ పరమాణువులు (గ్రూప్ III మూలకాలు) తో డోపింగ్ చేస్తే పీ-టైప్ సెమికాండక్టర్ అవుతుంది.

ఒక చిన్న మాత్రలో గ్రూప్ V మూలకం ఇన్‌ట్రిన్సిక్ సిలికన్ క్రిస్టల్ ని డోపింగ్ చేయబోతుంది. గ్రూప్ V మూలకాల ఉదాహరణలు: ఫాస్ఫరస్ (P), ఆర్సెనిక్ (As), ఎంటిమనీ (Sb) మరియు బిస్మథ్ (Bi). వాటికి ఐదు వాలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్లు ఉన్నాయి. వాటి ఒక సిలికన్ పరమాణువును ప్రతిస్థాపిస్తే, నాలుగు వాలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్లు ఆసన్న పరమాణువులతో కోవలెంట్ బాండ్లు చేస్తాయి, ఐదవ ఎలక్ట్రాన్ కోవలెంట్ బాండ్ చేయడంలో భాగం కాదు, అది పరమాణువునికి కొన్నింటికి చేరుకున్నాయి. ఈ ఎలక్ట్రాన్ సులభంగా పరమాణువునికి నుండి వెళ్ళిపోవచ్చు. ఈ ప్రకారం పారమాణికం కోసం అవసరమైన ఎనర్జీ 0.05 eV. ఈ రకమైన ప్రదేశం డోనర్ అని పిలుస్తారు, ఇది సిలికన్ క్రిస్టల్ కోసం ఫ్రీ ఎలక్ట్రాన్లను ప్రదానం చేస్తుంది. సిలికన్ ను ఎన్-టైప్ లేదా నెగెటివ్ టైప్ సిలికన్ అని పిలుస్తారు, ఎందుకంటే ఎలక్ట్రాన్లు నెగెటివ్ చార్జ్ పార్టికల్లు.

ఎన్-టైప్ సిలికన్ లో ఫెర్మి ఎనర్జీ లెవల్ కనడక్షన్ బాండ్ దగ్గరకు మధ్యలో ఉంటుంది. ఇక్కడ ఫ్రీ ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్య ఇన్‌ట్రిన్సిక్ ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్యకు పెరిగింది. వేరే వైపు, హోల్ల సంఖ్య ఇన్‌ట్రిన్సిక్ హోల్ల సంఖ్యకు తగ్గింది, ఎందుకంటే ఫ్రీ ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్య ఎక్కువగా ఉండటం వలన రికంబైన్ యొక్క సంభావ్యత ఎక్కువ. ఎలక్ట్రాన్లు మెజరిటీ చార్జ్ క్యారియర్లు.

పెంటావ్యాలెంట్ ఇమ్పురిటీ తో ఎక్స్‌ట్రిన్సిక్ సిలికన్

ఒక చిన్న మాత్రలో గ్రూప్ III మూలకం ఇన్‌ట్రిన్సిక్ సెమికాండక్టర్ క్రిస్టల్ ని డోపింగ్ చేయబోతుంది, అప్పుడు వాటి ఒక సిలికన్ పరమాణువును ప్రతిస్థాపిస్తాయి, గ్రూప్ III మూలకాలు వంటి AI, B, IN మూడు వాలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్లు ఉన్నాయి. ఈ మూడు ఎలక్ట్రాన్లు ఆసన్న పరమాణువులతో కోవలెంట్ బాండ్లు చేస్తాయి మరియు హోల్ సృష్టిస్తాయి. ఈ రకమైన ప్రదేశం అక్సెప్టర్లు. సెమికాండక్టర్ ను పీ-టైప్ సెమికాండక్టర్ అని పిలుస్తారు, ఎందుకంటే హోల్ పాజిటివ్ చార్జ్ అని భావిస్తారు.

ట్రివాలెంట్ ఇమ్పురిటీ తో ఎక్స్‌ట్రిన్సిక్ సిలికన్

పీ-టైప్ సెమికాండక్టర్లో ఫెర్మి ఎనర్జీ లెవల్ వలెన్స్ బాండ్ దగ్గరకు మధ్యలో ఉంటుంది. హోల్ల సంఖ్య పెరిగింది, ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్య ఇన్‌ట్రిన్సిక్ సిలికన్ కంటే తగ్గింది. పీ-టైప్ సెమికాండక్టర్లో, హోల్లు మెజరిటీ చార్జ్ క్యారియర్లు.

సిలికన్ యొక్క ఇన్‌ట్రిన్సిక్ క్యారియర్ సంఖ్య

థర్మల్ ఎక్సైటేషన్ వలన ఎలక్ట్రాన్ వలెన్స్ బాండ్ నుండి కనడక్షన్ బాండ్లోకి జంప్ చేస్తే, రెండు బాండ్లలో ఫ్రీ క్యారియర్లు సృష్టించబోతున్నాయి, అవి కనడక్షన్ బాండ్లో ఎలక్ట్రాన్ మరియు వలెన్స్ బాండ్లో హోల్. ఈ క్యారియర్ల సంఖ్యను ఇన్‌ట్రిన్సిక్ క్యారియర్ సంఖ్య అని పిలుస్తారు. ప్రాక్టికల్ గా శుద్ధ లేదా ఇన్‌ట్రిన్సిక్ సిలికన్ క్రిస్టల్లో హోల్ల (p) మరి