सेमीकंडक्टर भौतिकी क्या है?
सेमीकंडक्टर भौतिकी की परिभाषा
सेमीकंडक्टर भौतिकी को वह अध्ययन माना जाता है जो सिलिकॉन और जर्मेनियम जैसे तत्वों के साथ चालक और अचालक के बीच की विद्युत चालकता का अध्ययन करता है।
सेमीकंडक्टरों के गुण
सेमीकंडक्टरों में मध्यम प्रतिरोधकता और ऋणात्मक तापमान गुणांक होता है, जिसका अर्थ है कि उनका प्रतिरोध तापमान बढ़ने के साथ घटता है।
कोवेलेंट बंध
सेमीकंडक्टर परमाणुओं में वालेंस इलेक्ट्रॉन सेमीकंडक्टर क्रिस्टल में परमाणुओं के बीच बंधन में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। परमाणुओं के बीच बंधन होता है क्योंकि प्रत्येक परमाणु के पास अपने बाहरी तथा आखिरी कक्ष में आठ इलेक्ट्रॉन रखने की प्रवृत्ति होती है।
प्रत्येक सेमीकंडक्टर परमाणु में चार वालेंस इलेक्ट्रॉन होते हैं और यह अपने पड़ोसी परमाणुओं से चार इलेक्ट्रॉन साझा करके अपने बाहरी कक्ष में आठ इलेक्ट्रॉन पूरा कर सकता है। यह इलेक्ट्रॉन साझा करने से कोवेलेंट बंध बनते हैं।
प्रत्येक सेमीकंडक्टर परमाणु अपने चार पड़ोसी परमाणुओं के साथ चार कोवेलेंट बंध बनाता है। इसका अर्थ है, प्रत्येक चार पड़ोसी सेमीकंडक्टर परमाणु के साथ एक कोवेलेंट बंध बनता है। नीचे दिए गए चित्र में जर्मेनियम क्रिस्टल में बने कोवेलेंट बंध दिखाए गए हैं।
जर्मेनियम क्रिस्टल में, प्रत्येक परमाणु के अंतिम कक्ष में आठ इलेक्ट्रॉन होते हैं। लेकिन एक अलग-अलग एकल जर्मेनियम परमाणु में 32 इलेक्ट्रॉन होते हैं। पहला कक्ष 2 इलेक्ट्रॉनों से बना होता है। दूसरा कक्ष 8 इलेक्ट्रॉनों से बना होता है। तीसरा कक्ष 18 इलेक्ट्रॉनों से बना होता है और शेष 4 इलेक्ट्रॉन चौथे या बाहरी कक्ष में होते हैं।
लेकिन जर्मेनियम क्रिस्टल में, प्रत्येक परमाणु अपने चार पड़ोसी परमाणुओं से 4 वालेंस इलेक्ट्रॉन साझा करके अपने बाहरी कक्ष में आठ इलेक्ट्रॉन पूरा करता है। इस प्रकार, क्रिस्टल में प्रत्येक परमाणु के बाहरी कक्ष में आठ इलेक्ट्रॉन होंगे।
कोवेलेंट बंध बनाने से प्रत्येक वालेंस इलेक्ट्रॉन एक परमाणु से जुड़ा रहता है, जिससे आदर्श सेमीकंडक्टर क्रिस्टल में कोई फ्री इलेक्ट्रॉन नहीं रहता। इन बंधों के कारण परमाणु एक व्यवस्थित ढंग से व्यवस्थित होते हैं, जिससे सेमीकंडक्टर का क्रिस्टल संरचना बनती है।
ऊर्जा बैंड सिद्धांत
सेमीकंडक्टरों में वालेंस और चालक बैंड के बीच छोटा ऊर्जा अंतर होता है, जो ऊर्जा लगाने पर इलेक्ट्रॉनों को चलने और विद्युत का चालन करने की अनुमति देता है।
सेमीकंडक्टर के प्रकार
आंतरिक सेमीकंडक्टर
बाह्य सेमीकंडक्टर
N-प्रकार और P-प्रकार सेमीकंडक्टर
