सेमीकंडक्टर भौतिकी क्या है?
सेमीकंडक्टर भौतिकी क्या है?
सेमीकंडक्टर भौतिकी की परिभाषा
सेमीकंडक्टर भौतिकी को चालक और अचालक के बीच विद्युत संवाहकता वाले सामग्रियों का अध्ययन माना जाता है, जिसमें मुख्य रूप से सिलिकॉन और जर्मेनियम जैसी तत्वों का संलग्न होता है।
सेमीकंडक्टरों के गुण
सेमीकंडक्टरों में मध्यम रोधकता और ऋणात्मक तापमान गुणांक होता है, जिसका अर्थ है कि उनका रोध तापमान बढ़ने के साथ घटता है।
कोवेलेंट बंधन
सेमीकंडक्टर परमाणुओं में वालेंस इलेक्ट्रॉन सेमीकंडक्टर क्रिस्टल में परमाणुओं के बीच बंधन में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। परमाणुओं के बीच बंधन इसलिए होता है क्योंकि प्रत्येक परमाणु के अंतिम कक्ष में आठ इलेक्ट्रॉन होने की प्रवृत्ति होती है।
प्रत्येक सेमीकंडक्टर परमाणु में चार वालेंस इलेक्ट्रॉन होते हैं और वह अपने पड़ोसी परमाणुओं से चार इलेक्ट्रॉन साझा कर सकता है ताकि अपने अंतिम कक्ष में आठ इलेक्ट्रॉन पूरा कर सके। यह इलेक्ट्रॉनों का साझा करना कोवेलेंट बंध बनाता है।
प्रत्येक सेमीकंडक्टर परमाणु क्रिस्टल में अपने चार पड़ोसी परमाणुओं के साथ चार कोवेलेंट बंध बनाता है। इसका अर्थ है, चार पड़ोसी सेमीकंडक्टर परमाणुओं में से प्रत्येक 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-थलग एकल जर्मेनियम परमाणु में 32 इलेक्ट्रॉन होते हैं। पहला कक्ष 2 इलेक्ट्रॉन से बना होता है। दूसरा कक्ष 8 इलेक्ट्रॉन से बना होता है। तीसरा कक्ष 18 इलेक्ट्रॉन से बना होता है और शेष 4 इलेक्ट्रॉन चौथे या अंतिम कक्ष में होते हैं।
लेकिन जर्मेनियम क्रिस्टल में, प्रत्येक परमाणु अपने चार पड़ोसी परमाणुओं से 4 वालेंस इलेक्ट्रॉन साझा करता है ताकि अपने अंतिम कक्ष में आठ इलेक्ट्रॉन पूरा कर सके। इस प्रकार, क्रिस्टल में प्रत्येक परमाणु के अंतिम कक्ष में आठ इलेक्ट्रॉन होंगे।
कोवेलेंट बंध बनाने से प्रत्येक वालेंस इलेक्ट्रॉन को एक परमाणु से जोड़ दिया जाता है, जिससे आदर्श सेमीकंडक्टर क्रिस्टल में कोई मुक्त इलेक्ट्रॉन नहीं रहता। इन बंधों के कारण परमाणु संगठित ढंग से व्यवस्थित होते हैं, जिससे सेमीकंडक्टर का क्रिस्टल संरचना बनती है।
ऊर्जा बैंड सिद्धांत
सेमीकंडक्टरों में वालेंस और चालन बैंड के बीच छोटा ऊर्जा अंतर होता है, जो ऊर्जा दिए जाने पर इलेक्ट्रॉनों को चलने और विद्युत का संचालन करने की अनुमति देता है।
सेमीकंडक्टरों के प्रकार
आंतरिक सेमीकंडक्टर
बाह्य सेमीकंडक्टर
N-प्रकार और P-प्रकार सेमीकंडक्टर
