این ٹائپ سیمی کنڈکٹر کیا ہے؟
این ٹائپ سیمی کنڈکٹر کی تعریف
این ٹائپ سیمی کنڈکٹر کی تعریف یہ ہے کہ اس میں پینٹاولنٹ ناخالصیوں سے ڈوپ کیا جاتا ہے تاکہ آزاد الیکٹرانز کے ذریعے اس کی کنڈکٹیوٹی میں اضافہ ہو۔
این ٹائپ سیمی کنڈکٹر کی فہم کرنے سے قبل ہمیں بنیادی اتمی علوم پر توجہ مرکوز کرنا چاہئے۔ اتم جو کوشش کرتے ہیں کہ ان کے بیرونی مدار میں آٹھ الیکٹرانز ہوں، وہ والنس الیکٹرانز کہلاتے ہیں۔ تمام اتم اس استحکام کی حالت تک پہنچنے کی کوشش کرتے ہیں۔
ایک اتم کے بیرونی مدار میں موجود الیکٹرانز کو والنس الیکٹرانز کہا جاتا ہے۔ اگر اتم کے بیرونی مدار میں آٹھ الیکٹرانز نہ ہوں تو مدار میں الیکٹرانز کی کمی کے مطابق خالی جگہیں ہوتی ہیں۔ یہ خالی جگہیں الیکٹرانز قبول کرنے کو ہمیشہ تیار رہتی ہیں تاکہ اتم کے بیرونی مدار میں آٹھ الیکٹرانز کمیل ہوں۔
سب سے زیادہ استعمال ہونے والے سیمی کنڈکٹرز سلیکون اور جرمینیم ہیں۔ سلیکون کے پاس 14 الیکٹرانز ہیں جو 2, 8, 4 کی ترتیب سے ہیں، جبکہ جرمینیم کے پاس 32 الیکٹرانز ہیں جو 2, 8, 18, 4 کی ترتیب سے ہیں۔ دونوں سیمی کنڈکٹروں کے بیرونی مدار میں چار الیکٹرانز ہوتے ہیں، چار اور الیکٹرانز کی خالی جگہیں چھوڑ دیتے ہیں۔
سلیکون یا جرمینیم کے چار والنس الیکٹرانز کسی نجیب والے اتم کے ساتھ کووالنٹ بانڈ بناتے ہیں، خالی جگہیں بھرتی ہیں۔ دراصل، سیمی کنڈکٹر کریسٹل میں تمام والنس الیکٹرانز کووالنٹ بانڈ میں شامل ہوتے ہیں، لہذا کریسٹل میں کوئی آزاد الیکٹران نہیں ہونا چاہئے۔
لیکن یہ حقیقتی صورتحال نہیں ہے۔ مطلق صفر کیلفن پر کریسٹل میں کوئی آزاد الیکٹران نہیں ہوگا، لیکن جب درجہ حرارت مطلق صفر سے کمرہ درجہ حرارت تک بڑھتا ہے تو کووالنٹ بانڈ میں موجود والنس الیکٹرانز حرارتی طور پر برتن کی گئیں اور بانڈ سے باہر نکلتی ہیں اور کریسٹل میں کئی آزاد الیکٹرانز پیدا کرتی ہیں۔ یہ آزاد الیکٹرانز مطلق صفر سے زیادہ درجہ حرارت پر سیمی کنڈکٹر مواد کی کنڈکٹیوٹی کا سبب ہوتے ہیں۔
مطلق صفر سے زیادہ درجہ حرارت پر سیمی کنڈکٹرز کی کنڈکٹیوٹی میں اضافہ کرنے کا ایک طریقہ ہے۔ اسے ڈوپنگ کہا جاتا ہے۔ اس طریقہ میں شدید پینٹاولنٹ ناخالصیوں جیسے انٹیmony، آرسینک اور فاسفورس کے ساتھ خالص یا داخلی سیمی کنڈکٹر ڈوپ کیا جاتا ہے۔ یہ ناخالصی اتم کریسٹل میں کچھ سیمی کنڈکٹر اتم کی جگہ لے لیتے ہیں اور اپنی جگہ لے لیتے ہیں۔ ناخالصی اتم کے پاس بیرونی مدار میں پانچ والنس الیکٹرانز ہوتے ہیں، جن میں سے چار نجیب والے چار سیمی کنڈکٹر اتم کے ساتھ کووالنٹ بانڈ بناتے ہیں۔
ناخالصی اتم کا ایک والنس الیکٹران کووالنٹ بانڈ میں شامل ہونے کا موقع نہیں ملتا اور اپنے والد ناخالصی اتم کے ساتھ زیادہ کمزور طور پر منسلک ہوتا ہے۔ کمرہ درجہ حرارت پر یہ کمزور طور پر منسلک پانچواں والنس الیکٹران حرارتی برتن کی وجہ سے اپنی جگہ سے باہر نکل سکتے ہیں۔
اس کے باعث کریسٹل میں کافی تعداد میں آزاد الیکٹرانز ہوں گے، لیکن کمرہ درجہ حرارت پر حرارتی برتن کی وجہ سے کریسٹل میں کووالنٹ بانڈ کا تجزیہ ہوتا رہتا ہے۔ کووالنٹ بانڈ کے تجزیہ کی وجہ سے پیدا ہونے والے آزاد الیکٹرانز کے علاوہ کریسٹل میں کل آزاد الیکٹرانز کی تعداد ہوتی ہے۔
جب کووالنٹ بانڈ کے تجزیہ کی وجہ سے آزاد الیکٹران پیدا ہوتا ہے تو بانڈ میں ایک خالی جگہ پیدا ہوتی ہے۔ یہ خالی جگہیں ہولز کہلاتی ہیں۔ ہر ہول ایک مثبت الیکٹران کے مساوی سمجھا جاتا ہے کیونکہ یہ ایک الیکٹران کی کمی کی وجہ سے پیدا ہوتا ہے۔ یہاں الیکٹرانز کیلیکٹر کیریئرز ہیں۔ این ٹائپ سیمی کنڈکٹر میں آزاد الیکٹرانز اور ہولز دونوں ہوتے ہیں۔
لیکن ہولز کی تعداد الیکٹرانز کی تعداد سے کم ہوتی ہے کیونکہ ہولز صرف سیمی کنڈکٹر کے سیمی کنڈکٹر کووالنٹ بانڈ کے تجزیہ کی وجہ سے پیدا ہوتے ہیں، جبکہ آزاد الیکٹرانز ناخالصی اتم کے کمزور طور پر منسلک پانچواں والنس الیکٹران اور سیمی کنڈکٹر کے سیمی کنڈکٹر کووالنٹ بانڈ کے تجزیہ کی وجہ سے پیدا ہوتے ہیں۔
لہذا، آزاد الیکٹرانز کی تعداد >> ہولز کی تعداد این ٹائپ سیمی کنڈکٹر میں۔ یہی وجہ ہے کہ آزاد الیکٹرانز کو میجرٹی کیریئرز اور ہولز کو مائنرٹی کیریئرز کہا جاتا ہے۔ نیگٹو کیلیکٹر کیلیکٹر کیلیکٹر کے ذریعے کیریئر کی منتقلی کے لئے منفی شارژ والے الیکٹرانز کی کئی تعداد کی وجہ سے اسے منفی ٹائپ یا این ٹائپ سیمی کنڈکٹر کہا جاتا ہے۔ کریسٹل میں کئی آزاد الیکٹرانز کے باوجود، یہ برقی طور پر غیر جانبدار ہوتا ہے کیونکہ پروٹنز کی کل تعداد اور الیکٹرانز کی کل تعداد برابر ہوتی ہے۔
