دانور اور ایکسپٹر ناپاکیوں کے سیمی کنڈکٹرز میں

ڈوپنگ کی تعریف

ڈوپنگ ایک پرویس ہے جس میں سیمی کنڈکٹر میں غیر خالص عناصر شامل کیے جاتے ہیں تاکہ اس کی کنڈکٹیوٹی کی خصوصیات تبدیل کی جا سکیں۔

ڈونر غیر خالص عناصر

ڈونر غیر خالص عناصر پانچ ویلینٹ اتمات ہوتے ہیں جو سیمی کنڈکٹرز میں شامل کئے جاتے ہیں، جو اضافی آزاد الیکٹرانز فراہم کرتے ہیں، ن-ٹائپ سیمی کنڈکٹرز بناتے ہیں۔

ن-ٹائپ سیمی کنڈکٹر

جب ن-ٹائپ یا ڈونر غیر خالص عناصر کو سیمی کنڈکٹر میں شامل کیا جاتا ہے تو لیٹس ساخت میں ممنوعہ طاقہ کا درجہ تنگ ہوجاتا ہے۔ ڈونر اتمات کوندکشن بینڈ کے نیچے نئے طاقہ کے درجات قائم کرتے ہیں۔ یہ درجات منفرد ہوتے ہیں کیونکہ غیر خالص اتمات دور ہوتے ہیں اور کم تفاعل کرتے ہیں۔ جرمنیم میں طاقہ کا فرق 0.01 eV ہوتا ہے، اور سلیکون میں یہ 0.05 eV ہوتا ہے کمرے کی درجہ حرارت پر۔ اس لیے، کمرے کی درجہ حرارت پر ڈونر اتمات کا پانچواں الیکٹران کوندکشن بینڈ میں داخل ہوتا ہے۔ الیکٹرانز کی مقدار میں اضافہ ہونے سے ہولز کی تعداد کم ہوجاتی ہے۔

ن-ٹائپ سیمی کنڈکٹر میں فی یونٹ حجم پر ہولز کی تعداد اسی یونٹ حجم کے انٹرنسک سیمی کنڈکٹر کی تعداد سے کم ہوتی ہے اسی درجہ حرارت پر۔ یہ اضافی الیکٹرانز کی وجہ سے ہوتا ہے، اور الیکٹران-ہولز جوڑوں کی ریکمبائنیشن کی شرح زیادہ ہوتی ہے پیور یا انٹرنسک سیمی کنڈکٹر کی نسبت۔

پ-ٹائپ سیمی کنڈکٹر

اگر پانچ ویلینٹ غیر خالص عنصر کے بجائے تین ویلینٹ غیر خالص عنصر کو انٹرنسک سیمی کنڈکٹر میں شامل کیا جائے تو، اضافی الیکٹرانز کی بجائے کرسٹل میں اضافی ہولز پیدا ہوتے ہیں۔ کیونکہ جب تین ویلینٹ غیر خالص عنصر کو سیمی کنڈکٹر کرسٹل میں شامل کیا جاتا ہے تو، تین ویلینٹ اتمات کچھ چار ویلینٹ سیمی کنڈکٹر اتمات کی جگہ لے لیتے ہیں۔ تین (3) ویلینٹ الیکٹرانز تین ویلینٹ غیر خالص عنصر کے اتم کے ساتھ نیighbours سے بند بناتے ہیں۔ اس لیے، چوتھے نیighbours سیمی کنڈکٹر اتم کے ایک بند میں الیکٹران کی کمی ہوتی ہے جو کرسٹل کو ہولز فراہم کرتی ہے۔ کیونکہ تین ویلینٹ غیر خالص عناصر سیمی کنڈکٹر کرسٹل کو اضافی ہولز فراہم کرتے ہیں، اور یہ ہولز الیکٹرانز کو قبول کر سکتے ہیں، اس لیے ان غیر خالص عناصر کو قبول کرنے والے غیر خالص عناصر کہا جاتا ہے۔ چونکہ ہولز مثبت برقیاتی بار لے گئے ہوتے ہیں، اس لیے یہ غیر خالص عناصر مثبت - ٹائپ یا پ-ٹائپ غیر خالص عناصر کہلاتے ہیں اور پ-ٹائپ غیر خالص عناصر والے سیمی کنڈکٹر کو پ-ٹائپ سیمی کنڈکٹر کہا جاتا ہے۔

تین ویلینٹ غیر خالص عناصر کو سیمی کنڈکٹر میں شامل کرنے سے والینس بینڈ کے اوپر ڈسکریٹ طاقہ کا درجہ قائم ہوتا ہے۔ والینس بینڈ اور یہ نیا طاقہ کا درجہ کے درمیان چھوٹا فاصلہ الیکٹرانز کو کم مقدار کی بیرونی توانائی کے ساتھ آسانی سے اعلی درجے پر منتقل ہونے کی اجازت دیتا ہے۔ جب الیکٹران اس نئے درجے پر منتقل ہوتا ہے تو، یہ والینس بینڈ میں ایک خلا یا ہول چھوڑ دیتا ہے۔

جب ہم سیمی کنڈکٹر میں ن-ٹائپ غیر خالص عنصر شامل کرتے ہیں تو، کرسٹل میں اضافی الیکٹران ہوتا ہے لیکن یہ مطلب نہیں کہ کوئی ہول نہ ہوگا۔ کمرے کی درجہ حرارت پر سیمی کنڈکٹر کی انٹرنسک مثال کی وجہ سے، سیمی کنڈکٹر میں ہمیشہ کچھ الیکٹران-ہولز جوڑے ہوتے ہیں۔ ن-ٹائپ غیر خالص عناصر کے شامل ہونے سے الیکٹرانز اس الیکٹران-ہولز جوڑے میں شامل ہو جاتے ہیں اور ہولز کی تعداد کم ہو جاتی ہے اضافی الیکٹرانز کی وجہ سے۔ اس لیے، ن-ٹائپ سیمی کنڈکٹر میں کل منفی برقیاتی بار بردار یا آزاد الیکٹرانز کی تعداد ہولز سے زیادہ ہوتی ہے۔ اس لیے ن-ٹائپ سیمی کنڈکٹر میں، الیکٹرانز کو بڑھتی ہوئی برقیاتی بار بردار کہا جاتا ہے جبکہ ہولز کو چھوٹی برقیاتی بار بردار کہا جاتا ہے۔ اسی طرح پ-ٹائپ سیمی کنڈکٹر میں، ہولز کو بڑھتی ہوئی برقیاتی بار بردار اور الیکٹرانز کو چھوٹی برقیاتی بار بردار کہا جاتا ہے۔

قبول کرنے والے غیر خالص عناصر

قبول کرنے والے غیر خالص عناصر تین ویلینٹ اتمات ہوتے ہیں جو سیمی کنڈکٹرز میں شامل کئے جاتے ہیں، جو اضافی ہولز پیدا کرتے ہیں، پ-ٹائپ سیمی کنڈکٹرز بناتے ہیں۔