PN جنکشن کیا ہے؟

PN جنکشن کیا ہے؟

PN جنکشن کی تعریف

PN جنکشن کو ایک واحد کریسٹل میں p-ٹائپ اور n-ٹائپ سیمی کنڈکٹر مواد کے درمیان واقع ایک رابط کے طور پر تعریف کیا جاتا ہے۔

PN جنکشن بنانا

آئیے اب دیکھیں کہ یہ PN جنکشن کیسے بنایا جاتا ہے۔ p-ٹائپ سیمی کنڈکٹر میں بہت سارے چھیدے ہوتے ہیں اور n-ٹائپ سیمی کنڈکٹر میں بہت سارے آزاد الیکٹران ہوتے ہیں۔

پھر b-ٹائپ سیمی کنڈکٹر میں، تین والینٹ ناخالصی کے ایٹمز کی تعداد ہوتی ہے، اور ایک مثالي صورتحال میں، p-ٹائپ سیمی کنڈکٹر کے ہر چھیدے کے ساتھ ایک تین والینٹ ناخالصی کا ایٹم منسلک ہوتا ہے۔

ہم "مثالي" کے لفظ کا استعمال اس لئے کرتے ہیں کیونکہ ہم کریسٹل میں حرارتی طور پر پیدا ہونے والے الیکٹرانوں اور چھیدوں کو نظر انداز کرتے ہیں۔ جب ایک الیکٹران ایک چھیدے کو بھرتا ہے تو اس چھیدے سے منسلک ناخالصی کا ایٹم منفی آئینہ بن جاتا ہے۔

کیونکہ اب اس میں ایک زائد الیکٹران ہوتا ہے۔ جب تین والینٹ ناخالصی کے ایٹم الیکٹران قبول کرتے ہیں اور منفی شحنا ہوجاتے ہیں، تو یہ ناخالصی کو قبول کرنے والی ناخالصی کہا جاتا ہے۔ ناخالصی کے ایٹم کریسٹل میں ایک برابر تعداد میں سیمی کنڈکٹر کے ایٹموں کی جگہ لیتے ہیں اور خود کو کریسٹل کی ساخت میں رکھتے ہیں۔

اس لئے، ناخالصی کے ایٹم کریسٹل کی ساخت میں سٹیٹک ہوتے ہیں۔ جب یہ تین والینٹ ناخالصی کے ایٹم آزاد الیکٹران قبول کرتے ہیں اور منفی آئینہ بن جاتے ہیں، تو یہ آئینہ بھی سٹیٹک رہتے ہیں۔ اسی طرح، جب کسی سیمی کنڈکٹر کریسٹل کو پانچ والینٹ ناخالصی سے ڈوپ کیا جاتا ہے، تو ہر ناخالصی کا ایٹم کریسٹل کی ساخت میں سیمی کنڈکٹر کے ایٹم کی جگہ لیتا ہے؛ اس لئے یہ ناخالصی کے ایٹم کریسٹل کی ساخت میں سٹیٹک ہوتے ہیں۔

کریسٹل کی ساخت میں ہر پانچ والینٹ ناخالصی کے ایٹم کے باہری مدار میں ایک زائد الیکٹران ہوتا ہے جسے یہ آسانی سے آزاد الیکٹران کے طور پر ہٹا سکتا ہے۔ جب یہ اپنے الیکٹران کو ہٹا دیتا ہے تو یہ مثبت شحنہ والا آئینہ بن جاتا ہے۔

کیونکہ پانچ والینٹ ناخالصی کے ایٹم سیمی کنڈکٹر کریسٹل کو الیکٹران دیتے ہیں، اس لئے انہیں ڈونر ناخالصی کہا جاتا ہے۔ ہم سٹیٹک قبول کرنے والی اور ڈونر ناخالصی کے ایٹم کے بارے میں بات کرتے ہیں کیونکہ یہ PN جنکشن بنانے میں کلیدی کردار ادا کرتے ہیں۔

آئیے اب ایک نقطہ پر آئیں جب p-ٹائپ سیمی کنڈکٹر n-ٹائپ سیمی کنڈکٹر سے ملتا ہے، تو n-ٹائپ سیمی کنڈکٹر کے قریب کے آزاد الیکٹران جنکشن کے قریب پہلے p-ٹائپ سیمی کنڈکٹر میں منتقل ہوتے ہیں کیونکہ n-ٹائپ علاقے میں آزاد الیکٹران کی تعداد p-ٹائپ علاقے کی نسبت زیادہ ہوتی ہے۔

p علاقے میں آنے والے الیکٹران پہلے چھیدے کے ساتھ جوڑ ہوتے ہیں جو وہ پہلے پائیں گے۔ یعنی n-ٹائپ علاقے سے آنے والے آزاد الیکٹران جنکشن کے قریب کے قبول کرنے والی ناخالصی کے ایٹم کے ساتھ جوڑ ہوتے ہیں۔ یہ پدیدآمد منفی آئینہ بناتی ہے۔

جب p-ٹائپ علاقے میں جنکشن کے قریب کے قبول کرنے والی ناخالصی کے ایٹم منفی آئینہ بن جاتے ہیں، تو p علاقے میں جنکشن کے قریب ایک منفی سٹیٹک آئینہ کا لیئر بناتا ہے۔

n-ٹائپ علاقے میں آزاد الیکٹران جنکشن سے دور n-ٹائپ علاقے کے آزاد الیکٹران کے مقابلے میں پہلے p-ٹائپ علاقے میں منتقل ہوتے ہیں۔ یہ n-ٹائپ علاقے میں جنکشن کے قریب ایک سٹیٹک مثبت آئینہ کا لیئر بناتا ہے۔

جنکشن کے قریب n-ٹائپ علاقے میں کافی موٹا مثبت آئینہ کا لیئر اور p-ٹائپ علاقے میں منفی آئینہ کا لیئر بننے کے بعد، n-ٹائپ علاقے سے p-ٹائپ علاقے میں الیکٹران کا مزید پھیلاؤ ہونے کا کوئی مواقع نہیں رہتا کیونکہ آزاد الیکٹران کے سامنے منفی دیوار ہوتی ہے۔ یہ دونوں آئینہ کے لیئروں PN جنکشن کو بناتے ہیں۔

کیونکہ ایک لیئر منفی شحنہ والا ہوتا ہے اور دوسرا مثبت شحنہ والا ہوتا ہے، اس لئے جنکشن پر ایک برقی پوٹنشل بن جاتا ہے، جو ایک پوٹنشل براری کے طور پر کام کرتا ہے۔ یہ براری پوٹنشل سیمی کنڈکٹر مواد، ڈوپنگ کی سطح، اور درجہ حرارت پر منحصر ہوتا ہے۔

یہ معلوم ہوا ہے کہ جرمنیم سیمی کنڈکٹر کے لئے 25oC پر براری پوٹنشل 0.3 فولٹ ہوتا ہے، اور سلیکون سیمی کنڈکٹر کے لئے اسی درجہ حرارت پر 0.7 فولٹ ہوتا ہے۔

یہ پوٹنشل براری کسی بھی آزاد الیکٹران یا چھیدے کو شامل نہیں کرتا کیونکہ یہ علاقے میں تمام آزاد الیکٹران چھیدوں کے ساتھ جوڑ ہو چکے ہوتے ہیں اور چارجر (الیکٹران یا چھیدے) کی کمی کی وجہ سے یہ علاقہ ڈپلیشن علاقہ بھی کہلاتا ہے۔ چاہے عملی طور پر ڈپلیشن لیئر کی چوڑائی بہت چھوٹی ہوتی ہے، یہ مائیکرو میٹر کے درجے تک ہوتی ہے۔