आंतरिक बनाम बाहरी अर्धचालक
यह उल्लेखनीय है कि आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स एक प्रकार की सामग्री, अर्धचालक पर आधारित है। अर्धचालक ऐसी सामग्री है जिसमें कंडक्टर और इंसुलेटर के बीच एक मध्यवर्ती चालकता होती है। 1940 के दशक में सेमीकंडक्टर डायोड और ट्रांजिस्टर के आविष्कार से पहले भी सेमीकंडक्टर सामग्री का इस्तेमाल इलेक्ट्रॉनिक्स में किया जाता था, लेकिन उसके बाद सेमीकंडक्टर्स को इलेक्ट्रॉनिक्स के क्षेत्र में व्यापक आवेदन मिला। 1958 में, टेक्सास उपकरणों के जैक किल्बी द्वारा एकीकृत सर्किट के आविष्कार ने इलेक्ट्रॉनिक्स के क्षेत्र में अर्धचालकों के उपयोग को एक अभूतपूर्व स्तर तक बढ़ा दिया।
स्वाभाविक रूप से अर्धचालकों में मुक्त आवेश वाहकों के कारण चालकता का गुण होता है। ऐसा अर्धचालक, एक पदार्थ, जो स्वाभाविक रूप से अर्धचालक गुण दिखाता है, एक आंतरिक अर्धचालक के रूप में जाना जाता है। उन्नत इलेक्ट्रॉनिक घटकों के विकास के लिए, अर्धचालकों को सामग्री या तत्वों को जोड़कर अधिक चालकता के साथ प्रदर्शन करने के लिए सुधार किया गया, जो अर्धचालक सामग्री में चार्ज वाहक की संख्या में वृद्धि करता है। ऐसे अर्धचालक को बाह्य अर्धचालक के रूप में जाना जाता है।
आंतरिक अर्धचालकों के बारे में अधिक
किसी भी सामग्री की चालकता थर्मल आंदोलन द्वारा चालन बैंड को जारी किए गए इलेक्ट्रॉनों के कारण होती है। आंतरिक अर्धचालकों के मामले में, जारी किए गए इलेक्ट्रॉनों की संख्या धातुओं की तुलना में अपेक्षाकृत कम है, लेकिन इन्सुलेटर की तुलना में अधिक है। यह सामग्री के माध्यम से वर्तमान की बहुत सीमित चालकता की अनुमति देता है। जब पदार्थ का तापमान बढ़ा दिया जाता है, तो अधिक इलेक्ट्रॉन चालन बैंड में प्रवेश करते हैं, और इसलिए अर्धचालक की चालकता भी बढ़ जाती है।अर्धचालक में दो प्रकार के आवेश वाहक होते हैं, वैलेंस बैंड में जारी इलेक्ट्रॉन और रिक्त कक्षक, जिन्हें आमतौर पर छेद के रूप में जाना जाता है। एक आंतरिक अर्धचालक में छिद्रों और इलेक्ट्रॉनों की संख्या समान होती है। छेद और इलेक्ट्रॉन दोनों वर्तमान प्रवाह में योगदान करते हैं। जब एक संभावित अंतर लागू किया जाता है तो इलेक्ट्रॉन उच्च क्षमता की ओर बढ़ते हैं और छिद्र निम्न क्षमता की ओर बढ़ते हैं।
ऐसी कई सामग्रियां हैं जो अर्धचालक के रूप में कार्य करती हैं, और कुछ तत्व हैं और कुछ यौगिक हैं। सिलिकॉन और जर्मेनियम अर्धचालक गुणों वाले तत्व हैं, जबकि गैलियम आर्सेनाइड एक यौगिक है। आम तौर पर समूह IV में तत्व और समूह III और V के तत्वों से यौगिक, जैसे गैलियम आर्सेनाइड, एल्युमिनियम फॉस्फाइड और गैलियम नाइट्राइड आंतरिक अर्धचालक गुण दिखाते हैं।
बाह्य अर्धचालकों के बारे में अधिक
विभिन्न तत्वों को जोड़कर, अर्धचालक गुणों को और अधिक प्रवाहित करने के लिए परिष्कृत किया जा सकता है।जोड़ने की प्रक्रिया को डोपिंग के रूप में जाना जाता है, जबकि जोड़ी गई सामग्री को अशुद्धियों के रूप में जाना जाता है। अशुद्धियाँ सामग्री के भीतर आवेश वाहकों की संख्या में वृद्धि करती हैं, जिससे बेहतर चालकता की अनुमति मिलती है। आपूर्ति किए गए वाहक के आधार पर, अशुद्धियों को स्वीकर्ता और दाताओं के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। दाता ऐसी सामग्री है जिसमें जाली के भीतर अनबाउंड इलेक्ट्रॉन होते हैं, और स्वीकर्ता ऐसी सामग्री होती है जो जाली में छेद छोड़ती है। समूह IV अर्धचालकों के लिए, समूह III तत्व बोरॉन, एल्युमिनियम स्वीकर्ता के रूप में कार्य करते हैं, जबकि समूह V तत्व फास्फोरस और आर्सेनिक दाताओं के रूप में कार्य करते हैं। समूह II-V यौगिक अर्धचालकों के लिए, सेलेनियम, टेल्यूरियम दाताओं के रूप में कार्य करते हैं, जबकि बेरिलियम, जिंक और कैडमियम स्वीकर्ता के रूप में कार्य करते हैं।
यदि अशुद्धता के रूप में कई स्वीकर्ता परमाणुओं को जोड़ा जाता है, तो छिद्रों की संख्या बढ़ जाती है और सामग्री में पहले की तुलना में धनात्मक आवेश वाहकों की अधिकता होती है। इसलिए, स्वीकर्ता अशुद्धता के साथ डोप किए गए अर्धचालक को धनात्मक-प्रकार या P-प्रकार का अर्धचालक कहा जाता है। उसी प्रकार दाता अशुद्धता से युक्त अर्धचालक, जो पदार्थ को इलेक्ट्रॉनों से अधिक छोड़ देता है, ऋणात्मक प्रकार या N-प्रकार अर्धचालक कहलाता है।
अर्धचालक का उपयोग विभिन्न प्रकार के डायोड, ट्रांजिस्टर और संबंधित घटकों के निर्माण के लिए किया जाता है। लेजर, फोटोवोल्टिक सेल (सौर सेल), और फोटो डिटेक्टर भी अर्धचालक का उपयोग करते हैं।
आंतरिक और बाह्य अर्धचालक में क्या अंतर है?
