अर्धचालक प्रकार, अनुप्रयोग और उदाहरण

अर्धचालक वे ऐसे तत्व हैं जो कंडक्टर या इन्सुलेटर के कार्य को चुनिंदा रूप से करते हैं, जो बाहरी परिस्थितियों पर निर्भर करता है, जैसे कि उनका तापमान, दबाव, विकिरण और चुंबकीय या विद्युत क्षेत्र.

आवर्त सारणी में 14 अर्धचालक तत्व मौजूद हैं, जिनमें से सिलिकॉन, जर्मेनियम, सेलेनियम, कैडमियम, एल्यूमीनियम, गैलियम, बोरान, इंडियम और कार्बन हैं। अर्धचालक एक मध्यम विद्युत चालकता के साथ क्रिस्टलीय ठोस होते हैं, इसलिए उन्हें एक कंडक्टर और एक इन्सुलेटर के रूप में दोहरे तरीके से उपयोग किया जा सकता है.

यदि उन्हें कंडक्टर के रूप में उपयोग किया जाता है, तो कुछ शर्तों के तहत स्थितियां विद्युत प्रवाह के संचलन की अनुमति देती हैं, लेकिन केवल एक दिशा में। इसके अलावा, वे प्रवाहकीय धातुओं के रूप में एक चालकता नहीं है.

अर्धचालक का उपयोग इलेक्ट्रॉनिक अनुप्रयोगों में किया जाता है, विशेषकर ट्रांजिस्टर, डायोड और एकीकृत सर्किट जैसे घटकों के निर्माण के लिए। उनका उपयोग ऑप्टिकल सेंसर के लिए सहायक उपकरण या सहायक उपकरण के रूप में भी किया जाता है, जैसे कि ठोस राज्य पराबैंगनीकिरण, और इलेक्ट्रिक पावर ट्रांसमिशन सिस्टम के लिए कुछ बिजली उपकरण।.

वर्तमान में, इस प्रकार के तत्वों का उपयोग दूरसंचार, नियंत्रण प्रणाली और सिग्नल प्रोसेसिंग के क्षेत्र में तकनीकी विकास के लिए किया जा रहा है, दोनों घरेलू और औद्योगिक अनुप्रयोगों में.

सूची

• 1 प्रकार
  • 1.1 आंतरिक अर्धचालकों
  • 1.2 बाह्य अर्धचालक
• २ लक्षण
• 3 अनुप्रयोग
• 4 उदाहरण
• 5 संदर्भ

टाइप

विभिन्न प्रकार के अर्धचालक पदार्थ हैं, जो मौजूद अशुद्धियों के आधार पर और विभिन्न पर्यावरणीय उत्तेजनाओं के लिए उनकी शारीरिक प्रतिक्रिया है.

आंतरिक अर्धचालक

क्या वे तत्व जिनकी आणविक संरचना एक प्रकार के परमाणु से बनी होती है। इस प्रकार के आंतरिक अर्धचालकों में सिलिको और जर्मेनियम हैं.

आंतरिक अर्धचालकों की आणविक संरचना टेट्राहेड्रल है; नीचे दिए गए चित्र के अनुसार, इसमें चार आसपास के परमाणुओं के बीच सहसंयोजक बंधन हैं.

एक आंतरिक अर्धचालक के प्रत्येक परमाणु में 4 वैलेंस इलेक्ट्रॉन होते हैं; अर्थात्, प्रत्येक परमाणु की सबसे बाहरी परत में 4 इलेक्ट्रॉन परिक्रमा करते हैं। बदले में, इन इलेक्ट्रॉनों में से प्रत्येक आसन्न इलेक्ट्रॉनों के साथ बांड बनाता है.

इस तरह, प्रत्येक परमाणु में अपनी सबसे सतही परत में 8 इलेक्ट्रॉन होते हैं, जो इलेक्ट्रॉनों और परमाणुओं के बीच एक ठोस संघ बनाते हैं जो क्रिस्टल जाली बनाते हैं.

इस विन्यास के कारण, इलेक्ट्रॉन संरचना के भीतर आसानी से नहीं चलते हैं। इस प्रकार, मानक परिस्थितियों में, आंतरिक अर्धचालक एक इन्सुलेटर के रूप में व्यवहार करते हैं.

हालांकि, आंतरिक सेमीकंडक्टर की चालकता जब भी तापमान बढ़ता है, क्योंकि कुछ वैलेंस इलेक्ट्रॉन गर्मी ऊर्जा को अवशोषित करते हैं और बांडों को अलग करते हैं।.

ये इलेक्ट्रॉन मुक्त इलेक्ट्रॉन बन जाते हैं और, यदि उन्हें विद्युत क्षमता के अंतर से ठीक से संबोधित किया जाता है, तो वे क्रिस्टलीय जाली के भीतर विद्युत प्रवाह में योगदान कर सकते हैं.

इस मामले में, मुक्त इलेक्ट्रॉन प्रवाहकत्त्व बैंड से कूदते हैं और संभावित स्रोत (उदाहरण के लिए एक बैटरी) के सकारात्मक ध्रुव पर जाते हैं।.

वैलेंस इलेक्ट्रॉनों की गति आणविक संरचना में एक निर्वात को प्रेरित करती है, जो कि इसके समान प्रभाव में तब्दील होती है, जो सिस्टम में एक सकारात्मक आवेश उत्पन्न करती है, इसलिए उन्हें धनात्मक आवेश के वाहक के रूप में माना जाता है.

फिर, एक उलटा प्रभाव होता है, क्योंकि कुछ इलेक्ट्रॉन चालन के बैंड से गिर सकते हैं, जब तक कि वैलेन्स परत प्रक्रिया में ऊर्जा जारी नहीं करती है, जो पुनर्संयोजन का नाम प्राप्त करती है.

बाहरी अर्धचालक

वे आंतरिक कंडक्टरों के भीतर अशुद्धियों को शामिल करते हैं; यह ट्रिटेंट या पेंटावैलेंट तत्वों को शामिल करके है.

इस प्रक्रिया को डोपिंग के रूप में जाना जाता है और इनकी भौतिक और विद्युत गुणों में सुधार करने के लिए सामग्रियों की चालकता को बढ़ाना है.

एक अन्य घटक के परमाणु के लिए एक आंतरिक अर्धचालक परमाणु को प्रतिस्थापित करके, दो प्रकार के बाहरी अर्धचालक प्राप्त किए जा सकते हैं, जो नीचे विस्तृत हैं.

सेमीकंडक्टर प्रकार पी

इस मामले में, अशुद्धता एक त्रिगुट अर्धचालक तत्व है; वह है, जिसकी वैलेंस शेल में तीन (3) इलेक्ट्रॉन हैं.

संरचना के भीतर घुसपैठ करने वाले तत्वों को डोपिंग तत्व कहा जाता है। पी-प्रकार अर्धचालक के लिए इन तत्वों के उदाहरण बोरोन (बी), गैलियम (गा) या इंडियम (() हैं).

एक आंतरिक इलेक्ट्रॉन को कम करके एक आंतरिक अर्धचालक के चार सहसंयोजक बंधन बनाने के लिए, पी-प्रकार के अर्धचालक में गायब लिंक का अंतर है.

यह इलेक्ट्रॉनों का मार्ग बनाता है जो इस सकारात्मक चार्ज वाहक छेद के माध्यम से क्रिस्टलीय नेटवर्क से संबंधित नहीं हैं.

लिंक के अंतराल के सकारात्मक चार्ज के कारण, इस प्रकार के कंडक्टर को "पी" अक्षर के साथ कहा जाता है और, परिणामस्वरूप, उन्हें इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता के रूप में मान्यता दी जाती है।.

बंधन के अंतराल के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह एक विद्युत प्रवाह उत्पन्न करता है जो मुक्त इलेक्ट्रॉनों से प्राप्त वर्तमान के विपरीत दिशा में बहता है.

सेमीकंडक्टर प्रकार एन

कॉन्फ़िगरेशन में घुसपैठ का तत्व पेंटावैलेंट तत्वों द्वारा दिया गया है; वह है, जिनके वैलेंस बैंड में पांच (5) इलेक्ट्रॉन हैं.

इस मामले में, आंतरिक अर्धचालक में शामिल होने वाली अशुद्धियां फॉस्फोरस (पी), एंटीमनी (एसबी) या आर्सेनिक (एस) जैसे तत्व हैं।.

डोपेंट में एक अतिरिक्त वैलेंस इलेक्ट्रॉन होता है, जिसमें शामिल होने के लिए सहसंयोजक लिंक नहीं होने से, क्रिस्टलीय नेटवर्क के माध्यम से स्थानांतरित करने के लिए स्वचालित रूप से स्वतंत्र होता है।.

यहां, विद्युत प्रवाह डोपेंट द्वारा प्रदान किए गए मुक्त इलेक्ट्रॉनों के अधिशेष के लिए धन्यवाद सामग्री के माध्यम से प्रसारित होता है। इसलिए, एन-प्रकार के अर्धचालक को इलेक्ट्रॉन दाता माना जाता है.

सुविधाओं

अर्धचालकों को उनकी दोहरी कार्यक्षमता, ऊर्जा दक्षता, अनुप्रयोगों की विविधता और कम लागत की विशेषता है। अर्धचालकों की सबसे उत्कृष्ट विशेषताएं नीचे दी गई हैं.

- इसकी प्रतिक्रिया (कंडक्टर या इन्सुलेटर) तत्व की संवेदनशीलता के आधार पर प्रकाश, विद्युत क्षेत्र और पर्यावरण के चुंबकीय क्षेत्रों के आधार पर भिन्न हो सकती है.

- यदि अर्धचालक को कम तापमान के अधीन किया जाता है, तो इलेक्ट्रॉनों को वैलेंस बैंड में एक साथ रखा जाएगा और इसलिए, विद्युत प्रवाह के संचलन के लिए कोई मुक्त इलेक्ट्रॉन उत्पन्न नहीं होगा।. 

इसके विपरीत, अगर अर्धचालक उच्च तापमान के संपर्क में है, तो थर्मल कंपन तत्व परमाणुओं के सहसंयोजक बंधन की ताकत को प्रभावित कर सकता है, जिससे विद्युत प्रवाहकत्त्व के लिए मुक्त इलेक्ट्रॉन निकलते हैं।.

- अर्धचालकों की चालकता एक आंतरिक अर्धचालक के अंदर अशुद्धियों या डोपिंग तत्वों के अनुपात के आधार पर भिन्न होती है.

उदाहरण के लिए, यदि 10 बोरॉन परमाणुओं को एक मिलियन सिलिकॉन परमाणुओं में शामिल किया जाता है, तो यह अनुपात शुद्ध सिलिकॉन की चालकता की तुलना में यौगिक की चालकता को एक हजार गुना बढ़ा देता है।.

- अर्धचालकों की चालकता 1 और 10 के बीच की सीमा में भिन्न होती है^-6 S.cm^-1, रासायनिक तत्व के प्रकार पर निर्भर करता है.

- यौगिक या एक्सट्रिंसिक अर्धचालकों में आंतरिक और विद्युतीय गुण हो सकते हैं, जो आंतरिक इंडीकेनडक्टर्स के गुणों से काफी बेहतर है। इस पहलू का एक उदाहरण गैलियम आर्सेनाइड (GaAs) है, जो मुख्य रूप से रेडियोफ्रीक्वेंसी और ऑप्टोइलेक्ट्रोनिक अनुप्रयोगों के अन्य उपयोगों में उपयोग किया जाता है।.

अनुप्रयोगों

अर्धचालक का उपयोग व्यापक रूप से इलेक्ट्रॉनिक तत्वों की विधानसभा में कच्चे माल के रूप में किया जाता है जो हमारे दैनिक जीवन का हिस्सा हैं, जैसे कि एकीकृत सर्किट.

एक एकीकृत सर्किट के मुख्य तत्वों में से एक ट्रांजिस्टर हैं। ये उपकरण एक विशिष्ट इनपुट सिग्नल के अनुसार आउटपुट सिग्नल (ऑसिलेटरी, एम्प्लीफाइड या रेक्टिफाइड) प्रदान करने का कार्य पूरा करते हैं.

इसके अलावा, अर्धचालक भी केवल एक दिशा में विद्युत प्रवाह के पारित होने की अनुमति देने के लिए इलेक्ट्रॉनिक सर्किट में उपयोग किए जाने वाले डायोड की प्राथमिक सामग्री हैं.

डायोड के डिजाइन के लिए, एक्सट्रिंसिक सेमीकंडक्टर जोड़ों के प्रकार पी और टाइप एन का गठन किया जाता है। वैकल्पिक वाहक तत्वों और इलेक्ट्रॉन दाताओं द्वारा दोनों ज़ोन के बीच एक संतुलन तंत्र सक्रिय होता है।.

इस प्रकार, दोनों क्षेत्रों में इलेक्ट्रॉनों और छेदों को एक दूसरे से अलग किया जाता है और जहां आवश्यक हो, एक दूसरे के पूरक हैं। यह दो तरह से होता है:

- N- टाइप ज़ोन से P ज़ोन में इलेक्ट्रॉनों का स्थानांतरण होता है। N-type ज़ोन मुख्य रूप से सकारात्मक लोडिंग ज़ोन प्राप्त करता है.

- पी-टाइप ज़ोन से एन-टाइप ज़ोन तक इलेक्ट्रॉन-ले जाने वाले छेद का एक मार्ग प्रस्तुत किया गया है। पी-टाइप ज़ोन मुख्य रूप से नकारात्मक चार्ज प्राप्त करता है।.

अंत में, एक विद्युत क्षेत्र बनाया जाता है जो केवल एक दिशा में वर्तमान के संचलन को प्रेरित करता है; वह है, जोन N से जोन P तक.

इसके अलावा, आंतरिक और बाहरी अर्धचालकों के संयोजन का उपयोग करके ऐसे उपकरण का उत्पादन किया जा सकता है जो एक वैक्यूम ट्यूब के समान कार्य करते हैं जिसमें इसकी मात्रा सैकड़ों बार होती है.

इस प्रकार के अनुप्रयोग एकीकृत सर्किट पर लागू होते हैं, जैसे कि माइक्रोप्रोसेसर चिप्स जो काफी मात्रा में विद्युत ऊर्जा को कवर करते हैं.

अर्धचालक इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में मौजूद होते हैं जिनका उपयोग हम अपने दैनिक जीवन में करते हैं, जैसे कि ब्राउन लाइन उपकरण जैसे टीवी, वीडियो प्लेयर, ध्वनि उपकरण; कंप्यूटर और सेल फोन.

उदाहरण

इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग में सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला सेमीकंडक्टर सिलिकॉन (Si) है। यह सामग्री उन उपकरणों में मौजूद है जो एकीकृत सर्किट बनाती हैं जो हमारे दिन-प्रतिदिन का हिस्सा हैं.

जर्मेनियम और सिलिकॉन मिश्र (SiGe) का उपयोग उच्च गति के एकीकृत परिपथों में राडार और विद्युत उपकरणों के एम्पलीफायरों के लिए किया जाता है, जैसे कि इलेक्ट्रिक गिटार.

सेमीकंडक्टर का एक और उदाहरण गैलियम आर्सेनाइड (GaAs) है, जो सिग्नल एम्पलीफायरों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, विशेष रूप से उच्च लाभ और कम शोर स्तर के साथ सिग्नल.

संदर्भ

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