पीएन जंक्शन क्या है?
पीएन जंक्शन परिभाषा
पीएन जंक्शन को एकल क्रिस्टल में पी-टाइप और एन-टाइप अर्धचालक सामग्रियों के बीच की इंटरफ़ेस के रूप में परिभाषित किया जाता है।
पीएन जंक्शन बनाना
अब हम देखते हैं कि यह पीएन जंक्शन कैसे बनाया जाता है। पी-टाइप अर्धचालक में बहुत सारे होल होते हैं और एन-टाइप अर्धचालक में बहुत सारे फ्री इलेक्ट्रॉन होते हैं।
फिर, पी-टाइप अर्धचालक में ट्राइवैलेंट विकारी परमाणुओं की संख्या होती है, और आदर्श रूप से, पी-टाइप अर्धचालक में प्रत्येक होल एक ट्राइवैलेंट विकारी परमाणु से संबद्ध होता है।
यहाँ हम 'आदर्श' शब्द का उपयोग करते हैं क्योंकि हम क्रिस्टल में थर्मल रूप से उत्पन्न इलेक्ट्रॉन और होलों को नजरअंदाज करते हैं। जब एक इलेक्ट्रॉन एक होल को भरता है, तो उस होल से संबद्ध विकारी परमाणु एक नकारात्मक आयन बन जाता है।
क्योंकि उसमें अब एक अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन होता है। जैसे-जैसे ट्राइवैलेंट विकारी परमाणु इलेक्ट्रॉन स्वीकार करते हैं और नकारात्मक रूप से आवेशित हो जाते हैं, विकारी को अस्वीकारक विकारी कहा जाता है। विकारी परमाणु क्रिस्टल में समान संख्या के अर्धचालक परमाणुओं को प्रतिस्थापित करते हैं और खुद को क्रिस्टल संरचना में स्थापित करते हैं।
इस प्रकार, विकारी परमाणु क्रिस्टल संरचना में स्थिर होते हैं। जब ये ट्राइवैलेंट विकारी परमाणु फ्री इलेक्ट्रॉन स्वीकार करते हैं और नकारात्मक आयन बन जाते हैं, तो आयन अभी भी स्थिर रहते हैं। इसी तरह, जब एक अर्धचालक क्रिस्टल को पेंटावैलेंट विकारी से डोपिंग किया जाता है, तो प्रत्येक विकारी परमाणु क्रिस्टल संरचना में अर्धचालक परमाणु को प्रतिस्थापित करता है; इसलिए ये विकारी परमाणु क्रिस्टल संरचना में स्थिर होते हैं।
क्रिस्टल संरचना में प्रत्येक पेंटावैलेंट विकारी परमाणु के बाहरी ऑर्बिट में एक अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन होता है जिसे वह आसानी से एक फ्री इलेक्ट्रॉन के रूप में निकाल सकता है। जब वह इलेक्ट्रॉन निकालता है तो वह सकारात्मक रूप से आवेशित आयन बन जाता है।
क्योंकि पेंटावैलेंट विकारी परमाणु अर्धचालक क्रिस्टल को इलेक्ट्रॉन देते हैं, इन्हें दाता विकारी कहा जाता है। हम स्थिर अस्वीकारक और दाता विकारी परमाणुओं की चर्चा करते हैं क्योंकि वे पीएन जंक्शन बनाने में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।
अब, जब एक पी-टाइप अर्धचालक एक एन-टाइप अर्धचालक से संपर्क करता है, तो जंक्शन के नजदीक के एन-टाइप अर्धचालक में फ्री इलेक्ट्रॉन पहले पी-टाइप अर्धचालक में विसरण के कारण चला जाते हैं क्योंकि एन-टाइप क्षेत्र में फ्री इलेक्ट्रॉन की सांद्रता पी-टाइप क्षेत्र की तुलना में बहुत अधिक होती है।
पी क्षेत्र में आने वाले इलेक्ट्रॉन पहले जो होल मिलते हैं, उनसे मिल जाते हैं। यह इसका मतलब है कि एन-टाइप क्षेत्र से आने वाले फ्री इलेक्ट्रॉन जंक्शन के नजदीक के अस्वीकारक विकारी परमाणुओं के साथ मिल जाते हैं। यह घटना नकारात्मक आयन बनाती है।
क्योंकि पी-टाइप क्षेत्र में जंक्शन के नजदीक के अस्वीकारक विकारी परमाणु नकारात्मक आयन बन जाते हैं, तो पी क्षेत्र में जंक्शन के नजदीक एक नकारात्मक स्थिर आयनों की परत बनती है।
एन-टाइप क्षेत्र में फ्री इलेक्ट्रॉन जंक्शन के नजदीक के पी-टाइप क्षेत्र में पहले चला जाते हैं, फिर एन-टाइप क्षेत्र में जंक्शन से दूर के फ्री इलेक्ट्रॉन। यह एन-टाइप क्षेत्र में जंक्शन के नजदीक एक स्थिर सकारात्मक आयनों की परत बनाता है।
एन-टाइप क्षेत्र में सकारात्मक आयनों की परत और पी-टाइप क्षेत्र में नकारात्मक आयनों की परत के गठन के बाद, एन-टाइप क्षेत्र से पी-टाइप क्षेत्र में इलेक्ट्रॉनों का विसरण रुक जाता है क्योंकि फ्री इलेक्ट्रॉनों के सामने एक नकारात्मक दीवार होती है। ये दोनों आयनों की परतें पीएन जंक्शन बनाती हैं।
क्योंकि एक परत नकारात्मक आवेशित है और दूसरी सकारात्मक आवेशित है, जंक्शन पर एक विद्युत विभव बनता है, जो एक विभव बाधा के रूप में कार्य करता है। यह बाधा विभव अर्धचालक सामग्री, डोपिंग स्तर और तापमान पर निर्भर करता है।
यह पाया गया है कि जर्मनियम अर्धचालक के लिए बाधा विभव 25°C पर 0.3 वोल्ट होता है, और सिलिकॉन अर्धचालक के लिए उसी तापमान पर 0.7 वोल्ट होता है।
यह विभव बाधा इस क्षेत्र में किसी फ्री इलेक्ट्रॉन या होल को नहीं रखता क्योंकि इस क्षेत्र में सभी फ्री इलेक्ट्रॉन होलों के साथ जुड़ जाते हैं और इलेक्ट्रॉन या होल जैसे आवेश वाहकों के निःशेषीकरण के कारण इसे निःशेषीकरण क्षेत्र भी कहा जाता है। यद्यपि फ्री इलेक्ट्रॉन और होलों का विसरण निश्चित मोटाई के निःशेषीकरण परत के निर्माण के बाद रुक जाता है, लेकिन वास्तव में यह निःशेषीकरण परत की मोटाई बहुत छोटी होती है, जो माइक्रोमीटर की श्रेणी में होती है।
