नैज अर्धचालक

एक नैज (शुद्ध) अर्धचालक, जिसे एक अनोपेड अर्धचालक या आई-टाइप अर्धचालक भी कहा जाता है, बिना किसी महत्वपूर्ण डोपेंट प्रजाति के यह एक शुद्ध अर्धचालक है, इसलिए आवेश वाहकों की संख्या अशुद्धियों की मात्रा के अतिरिक्त स्वयं सामग्री के गुणों द्वारा निर्धारित की जाती है। नैज अर्धचालकों में (n = p) उत्तेजित अवस्था वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या और इलेक्ट्रॉन छिद्रों की संख्या के बराबर होती है, अर्धचालक डोपिंग के बाद भी यह स्थिति हो सकती है, चूंकि केवल तभी जब इसे दाताओं और स्वीकार करने वालों दोनों के साथ समान रूप से डोप किया जाता है। इस स्थिति में, n = p अभी भी धारण करता है, और अर्धचालक नैज रहता है, चूंकि डोप किया जाता है। इसका मतलब यह है कि कुछ चालक नैज और बाहरी दोनों ही प्रकार के होते है, लेकिन केवल यदि n (इलेक्ट्रॉन दाता डोपेंट/उत्तेजित इलेक्ट्रॉन) p के बराबर है (इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता डोपेंट/रिक्त होल जो सकारात्मक चार्ज के रूप में कार्य करते हैं)।

रासायनिक रूप से शुद्ध अर्धचालकों की विद्युत चालकता अभी भी तकनीकी उत्पत्ति के क्रिस्टलोग्राफिक दोषों (जैसे रिक्ति दोष) से ​​प्रभावित हो सकती है, जिनमें से कुछ डोपेंट के समान व्यवहार कर सकते हैं। चूंकि, उनके प्रभाव को अधिकांशतः उपेक्षित किया जा सकता है, और चालन बैंड में इलेक्ट्रॉनों की संख्या संयोजी बंध में होलों की संख्या के बराबर होती है। नैज अर्धचालक के प्रवाह का चालन विशुद्ध रूप से बैंड गैप में इलेक्ट्रॉन उत्तेजना द्वारा सक्षम होता है, जो सामान्यतः Hg
_0.8Cd
_0.2Te जैसे संकीर्ण बैंडगैप अर्धचालक को छोड़कर कमरे के तापमान पर छोटा होता है।

एक अर्धचालक की चालकता ठोस के बैंड सिद्धांत के संदर्भ में प्रतिरूपित की जा सकती है। अर्धचालक के बैंड मॉडल से पता चलता है कि सामान्य तापमान पर एक सीमित संभावना है कि इलेक्ट्रॉन चालन बैंड तक पहुंच सकते हैं और विद्युत चालन में योगदान कर सकते हैं। एक सिलिकॉन क्रिस्टल एक इन्सुलेटर से भिन्न होता है क्योंकि पूर्ण शून्य से ऊपर के किसी भी तापमान पर, एक गैर-शून्य संभावना होती है कि जाली में एक इलेक्ट्रॉन अपनी स्थिति से ढीला हो जाएगा, एक इलेक्ट्रॉन की कमी को पीछे छोड़ देगा जिसे होल कहा जाता है। यदि वोल्टेज लागू किया जाता है, तो इलेक्ट्रॉन और होल दोनों एक छोटे से वर्तमान प्रवाह में योगदान दे सकते हैं।

इलेक्ट्रॉन और छिद्र

पूर्ण शून्य से ऊपर के तापमान पर एक नैज अर्धचालक जैसे सिलिकॉन में, कुछ इलेक्ट्रॉन होंगे जो चालन बैंड में बैंड अंतराल में उत्साहित होते हैं और जो आवेश प्रवाह का समर्थन कर सकते हैं। जब शुद्ध सिलिकॉन में इलेक्ट्रॉन अंतराल को पार करता है, तो यह एक इलेक्ट्रॉन रिक्ति या नियमित सिलिकॉन जाली में होल के पीछे छोड़ देता है। एक बाहरी वोल्टेज के प्रभाव में, इलेक्ट्रॉन और छिद्र दोनों सामग्री के पार जा सकते हैं। एन-टाइप अर्धचालक में, डोपेंट अतिरिक्त इलेक्ट्रॉनों का योगदान देता है, नाटकीय रूप से चालकता में वृद्धि करता है। पी-प्रकार अर्धचालक में, डोपेंट अतिरिक्त रिक्तियों या छिद्रों का उत्पादन करता है, जो इसी प्रकार चालकता को बढ़ाता है। चूंकि यह पी-एन जंक्शन का व्यवहार है जो ठोस अवस्था वाले इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की विशाल विविधता की कुंजी है।

अर्धचालक धारा

एक नैज अर्धचालक में प्रवाहित होने वाली धारा में इलेक्ट्रॉन और होल धारा दोनों होते हैं। यही है, जो इलेक्ट्रॉनों को उनकी जाली की स्थिति से चालन बैंड में मुक्त किया गया है, वे सामग्री के माध्यम से आगे बढ़ सकते हैं। इसके अतिरिक्त, मुक्त इलेक्ट्रॉनों द्वारा छोड़ी गई रिक्तियों को भरने के लिए अन्य इलेक्ट्रॉन जाली पदों के बीच कूद सकते हैं। इस अतिरिक्त क्रियाविधि को होल प्रवाहकत्त्व कहा जाता है क्योंकि ऐसा लगता है जैसे होल मुक्त इलेक्ट्रॉन गति के विपरीत दिशा में सामग्री में पलायन कर रहे हैं। नैज अर्धचालक में वर्तमान प्रवाह ऊर्जा स्टेट्स के घनत्व से प्रभावित होता है जो बदले में चालन बैंड में चार्ज वाहक घनत्व को प्रभावित करता है। यह धारा अत्यधिक तापमान पर निर्भर होती है।

संदर्भ

• Sze, Simon M. (1981). Physics of Semiconductor Devices (2nd ed.). John Wiley and Sons (WIE). ISBN 0-471-05661-8.
• Kittel, Ch. (2004). Introduction to Solid State Physics. John Wiley and Sons. ISBN 0-471-41526-X.

यह भी देखें

• बाह्य अर्धचालक
• एन-टाइप अर्धचालक
• पी-टाइप अर्धचालक