సెమికండక్టర్ భౌతికశాస్త్రం ఏం?

సెమికండక్టర్ భౌతికశాస్త్రం ఏం?

సెమికండక్టర్ భౌతికశాస్త్ర నిర్వచనం

సెమికండక్టర్ భౌతికశాస్త్రం ఎన్ని విద్యుత్ ప్రవహన క్షమత కండక్టర్ల మరియు ఇన్స్యులేటర్ల మధ్య ఉన్న పదార్థాల అధ్యయనంగా నిర్వచించబడుతుంది, ముఖ్యంగా సిలికన్ మరియు జర్మనియం వంటి మూలకాలను అధ్యయనం చేస్తుంది.

సెమికండక్టర్ల గుణాలు

సెమికండక్టర్లు మధ్యస్థ రోప్తా మరియు తాపం పెరిగినప్పుడు వాటి రోప్తా తగ్గుతుందని అర్థం చేస్తుంది.

కోవలెంట్ బంధం

సెమికండక్టర్ పరమాణువులలోని వాలెన్స్ ఇలక్ట్రాన్లు సెమికండక్టర్ క్రిస్టల్లో పరమాణువుల మధ్య బంధం చేయడంలో ముఖ్య పాత్ర పోషిస్తాయి. ప్రతి పరమాణువు తన బాహ్యతమ కొంతమంది ఇలక్ట్రాన్లతో నింపబడటానికి ఒక ప్రవృత్తి ఉంటుంది.

ప్రతి సెమికండక్టర్ పరమాణువు నాలుగు వాలెన్స్ ఇలక్ట్రాన్లను కలిగి ఉంటుంది మరియు దాని బాహ్యతమ కొంతమంది నాలుగు ఇలక్ట్రాన్లను ప్రక్కన్న పరమాణువుల నుండి పంచుకుంటుంది. ఈ ఇలక్ట్రాన్ల పంచుకునే చర్య కోవలెంట్ బంధాలను సృష్టిస్తుంది.

ప్రతి సెమికండక్టర్ పరమాణువు క్రిస్టల్లో నాలుగు ప్రక్కన్న పరమాణువులతో నాలుగు కోవలెంట్ బంధాలను సృష్టిస్తుంది. అంటే, నాలుగు ప్రక్కన్న సెమికండక్టర్ పరమాణువులతో ఒక్కొక్క కోవలెంట్ బంధం సృష్టించబడుతుంది. క్రింది చిత్రం జర్మనియం క్రిస్టల్లో సృష్టించబడిన కోవలెంట్ బంధాలను చూపుతుంది.

జర్మనియం క్రిస్టల్లో, ప్రతి పరమాణువు తన చివరి కక్షికలో ఎనిమిది ఇలక్ట్రాన్లను కలిగి ఉంటుంది. కానీ ఒక వ్యతిరేక ఏకాంత జర్మనియం పరమాణువులో 32 ఇలక్ట్రాన్లు ఉంటాయి. మొదటి కక్షికలో 2 ఇలక్ట్రాన్లు, రెండవ కక్షికలో 8 ఇలక్ట్రాన్లు, మూడవ కక్షికలో 18 ఇలక్ట్రాన్లు మరియు నాల్గవ లేదా బాహ్యతమ కక్షికలో 4 ఇలక్ట్రాన్లు ఉంటాయి.

కానీ జర్మనియం క్రిస్టల్లో, ప్రతి పరమాణువు నాలుగు ప్రక్కన్న పరమాణువుల నుండి 4 వాలెన్స్ ఇలక్ట్రాన్లను పంచుకుంటుంది, తన బాహ్యతమ కక్షికను 8 ఇలక్ట్రాన్లతో నింపబడటానికి. ఈ విధంగా, క్రిస్టల్లో ఉన్న ప్రతి పరమాణువు తన బాహ్యతమ కక్షికలో 8 ఇలక్ట్రాన్లను కలిగి ఉంటుంది.

కోవలెంట్ బంధాలను సృష్టించడం ప్రతి వాలెన్స్ ఇలక్ట్రాన్ను ఒక పరమాణువుతో సంబంధించి ఉంటుంది, ఒక ఆదర్శ సెమికండక్టర్ క్రిస్టల్లో ఎవరు ఇలక్ట్రాన్లు ఉండవు. ఈ బంధాల కారణంగా పరమాణువులు క్రమంలో అమర్చబడతాయి, సెమికండక్టర్ క్రిస్టల్ నిర్మాణాన్ని సృష్టిస్తాయి.

శక్తి బాండ్ సిద్ధాంతం

సెమికండక్టర్లు వాలెన్స్ మరియు కనడక్షన్ బాండ్ల మధ్య చిన్న శక్తి వ్యత్యాసం ఉంటుంది, శక్తి ప్రయోగించబడినప్పుడు ఇలక్ట్రాన్లు చలించడం మరియు విద్యుత్ ప్రవహన చేయడానికి అనుమతిస్తుంది.

సెమికండక్టర్ల రకాలు

• ఇన్ట్రిన్సిక్ సెమికండక్టర్

• ఎక్స్‌ట్రిన్సిక్ సెమికండక్టర్

• N-ప్రకారం మరియు P-ప్రకారం సెమికండక్టర్