فوٹو وولٹک اثر کیا ہے؟

ایسے کچھ سیمی کنڈکٹر میٹریلز میں روشنی کی توانائی کو برقی توانائی میں تبدیل کرنے کا اثر جسے فوتولٹائیک اثر کہا جاتا ہے۔ یہ اثر مستقیماً روشنی کی توانائی کو برقی توانائی میں تبدیل کرتا ہے بغیر کسی درمیانی عمل کے۔ فوتولٹائیک اثر کو ظاہر کرنے کے لئے ایک سلیکون کا بلک رکھ لیں۔
اس بلک کا اوپر والا حصہ ڈونر نقصانات سے دوبے گیا ہے اور نیچے والا حصہ ایکسپٹر نقصانات سے دوبے گیا ہے۔ اس لئے n-ٹائپ علاقے میں آزاد الیکٹران کی تعداد p-ٹائپ علاقے کے مقابلے میں زیادہ ہے اور p-ٹائپ علاقے میں ہول کی تعداد n-ٹائپ علاقے کے مقابلے میں زیادہ ہے۔ بلک کے جنکشن لائن پر شارج کیریئرز کی تراکمی گریڈینٹ زیادہ ہوگی۔ n-ٹائپ علاقے سے آزاد الیکٹران p-ٹائپ علاقے میں منتقل ہونے کی کوشش کرتے ہیں اور p-ٹائپ علاقے میں ہول n-ٹائپ علاقے میں منتقل ہونے کی کوشش کرتے ہیں۔ یہ کیونکہ شارج کیریئرز قدرتی طور پر ہمیشہ زیادہ تراکمی علاقے سے کم تراکمی علاقے میں منتقل ہوتے ہیں۔ n-ٹائپ علاقے کے ہر آزاد الیکٹران جب پھسل کے باعث p-ٹائپ علاقے میں منتقل ہوتا ہے تو وہ n-ٹائپ علاقے میں ایک مثبت ڈونر آئن چھوڑ دیتا ہے۔

یہ کیونکہ n-ٹائپ علاقے کے ہر آزاد الیکٹران ایک غیر متعادل ڈونر ایٹم سے ہوتا ہے۔ مشابہ طور پر جب p-ٹائپ علاقے سے ہول n-ٹائپ علاقے میں منتقل ہوتا ہے تو وہ p-ٹائپ علاقے میں ایک منفی ایکسپٹر آئن چھوڑ دیتا ہے۔

کیونکہ p-ٹائپ علاقے کا ہر ہول ایک ایکسپٹر ایٹم سے ہوتا ہے۔ دونوں آئنز یعنی ڈونر آئنز اور ایکسپٹر آئنز کریستل ساخت میں اپنے مقام پر ثابت ہوتے ہیں۔ یہ کہنا ضروری ہے کہ n-ٹائپ علاقے کے ہر آزاد الیکٹران جو p-ٹائپ علاقے کے قریب ہوتے ہیں ان میں سے پہلے منتقل ہوتے ہیں اور اس کے نتیجے میں n-ٹائپ علاقے میں جنکشن کے قریب مثبت ثابت ڈونر آئنز کا لیئر بناتے ہیں۔

مشابہ طور پر p-ٹائپ علاقے کے ہر ہول جو n-ٹائپ علاقے کے قریب ہوتے ہیں ان میں سے پہلے منتقل ہوتے ہیں اور اس کے نتیجے میں p-ٹائپ علاقے میں جنکشن کے قریب منفی ثابت ایکسپٹر آئنز کا لیئر بناتے ہیں۔ یہ مثبت اور منفی آئنز کی تراکمی لیئر جنکشن پر ایک برقی میدان بناتی ہے جو مثبت سے منفی کی طرف موجه ہوتا ہے یعنی n-ٹائپ سے p-ٹائپ کی طرف۔ اب اس برقی میدان کی موجودگی کے باعث کریستل میں شارج کیریئرز کو اس برقی میدان کی سمت میں ڈرفت کرنے کی کشش ہوتی ہے۔ جیسا کہ ہم جانتے ہیں کہ مثبت شارج ہمیشہ برقی میدان کی سمت میں ڈرفت کرتا ہے اس لئے n-ٹائپ علاقے میں موجود مثبت ہول (اگر کوئی ہو) اب جنکشن کے p-سائیڈ کی طرف ڈرفت کریں گے۔

دیگر طرف سے، p-ٹائپ علاقے میں موجود منفی الیکٹران (اگر کوئی ہو) n-ٹائپ علاقے کی طرف ڈرفت کریں گے کیونکہ منفی شارج ہمیشہ برقی میدان کی مخالف سمت میں ڈرفت کرتا ہے۔ ایک p-n جنکشن پر شارج کیریئرز کی پھسل اور ڈرفت جاری رہتی ہے۔ شارج کیریئزر کی پھسل جنکشن پر پوٹینشل بیریئر کی محدبیت کو بڑھاتی ہے اور شارج کیریئزر کی ڈرفت اس بیریئر کی محدبیت کو کم کرتی ہے۔ عام حرارتی استحکامی حالت میں اور کسی بیرونی قوت کی غیر موجودگی میں، شارج کیریئزر کی پھسل اور ڈرفت کی مقدار برابر ہوتی ہے اور اس لئے پوٹینشل بیریئر کی محدبیت ثابت رہتی ہے۔

اب سلیکون کریستل بلک کا n-ٹائپ سطح سورج کی روشنی کو معرض ہے۔ کچھ فوٹون سلیکون بلک کو جذب کرتے ہیں۔ کچھ جذب شدہ فوٹون کی توانائی سلیکون ایٹمز کے والنس الیکٹران کے والنس اور کنڈکشن بینڈ کے درمیان توانائی کے فاصلے سے زیادہ ہوتی ہے۔ اس لئے، کچھ والنس الیکٹران کووالنت بانڈ سے بھگتے ہیں اور بانڈ میں ایک ہول چھوڑ دیتے ہیں۔ اس طرح روشنی کی وجہ سے الیکٹران-ہول جوڑے کریستل میں پیدا ہوتے ہیں۔ n-ٹائپ سائیڈ پر پیدا ہونے والے ہول کے بہت زیادہ الیکٹران (میجریٹی کیریئرز) کے ساتھ دوبارہ مل جانے کا امکان ہوتا ہے۔ اس لئے، سورجی سیل کو ایسے طور پر ڈیزائن کیا گیا ہے کہ روشنی کی وجہ سے پیدا ہونے والے الیکٹران یا ہول کو میجریٹی کیریئرز کے ساتھ دوبارہ مل جانے کا کافی موقع نہ ملا۔

سیمی کنڈکٹر (سلیکون) کو ایسے طور پر دوبا گیا ہے کہ p-n جنکشن سیل کے معرض سطح کے بہت قریب تشکیل ہوتا ہے۔ اگر ایک الیکٹران-ہول جوڑا جنکشن کے ایک ماہر کیریئرز کی پھسل کی لمبائی کے اندر پیدا ہوتا ہے، تو الیکٹران-ہول جوڑے کے الیکٹران n-ٹائپ علاقے کی طرف ڈرفت کریں گے اور ہول جوڑے کا ہول جنکشن کے برقی میدان کے تحت p-ٹائپ علاقے کی طرف چلا جائے گا اور اوسطاً یہ بیرونی سرکٹ میں کرنٹ کے فلو میں حصہ ڈالے گا۔

Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.