اندرونی سیمی کنڈکٹر اور ایکسٹرنسک سیمی کنڈکٹر - انرجی بینڈ اور ڈوپنگ کیا ہے؟

سیمی کنڈکٹر ، جیسا کہ نام سے پتہ چلتا ہے ایک قسم کا مواد ہے جس سے کنڈکٹر اور انسولیٹر دونوں کی خصوصیات ظاہر ہوتی ہیں۔ ایک سیمی کنڈکٹر مادے کو ایک خاص سطح کی وولٹیج یا حرارت کی ضرورت ہوتی ہے تاکہ وہ اپنے کیریئرز کو ترسیل کے لیے جاری کرے۔ ان سیمی کنڈکٹرز کو کیریئرز کی تعداد کی بنیاد پر 'اندرونی' اور 'بیرونی' کے طور پر درجہ بندی کیا گیا ہے۔ اندرونی کیریئر سیمیکمڈکٹر کی خالص ترین شکل اور مساوی تعداد میں الیکٹران (منفی چارج کیریئر) اور سوراخ (مثبت چارج کیریئر) ہے۔ سیمی کنڈکٹر مواد جو سب سے زیادہ استعمال کیا جاتا ہے وہ ہیں سلیکن (سی) ، جرمینیم (جی ای) ، اور گیلیم آرسینائڈ (جی اے اے)۔ آئیے ہم ان قسم کے سیمی کنڈکٹرز کی خصوصیات اور رویے کا مطالعہ کرتے ہیں۔ سب سے زیادہ عام طور پر جانا جاتا اندرونی یا خالص سیمی کنڈکٹر دستیاب ہیں سلیکن (سی) اور جرمینیم (جی ای)۔ ایک مخصوص وولٹیج لگانے پر سیمیکمڈکٹر کا رویہ اس کے جوہری ڈھانچے پر منحصر ہے۔ سلیکن اور جرمینیم دونوں کے سب سے بیرونی خول میں چار الیکٹران ہیں۔ ایک دوسرے کو مستحکم کرنے کے لیے قریبی ایٹم والنس الیکٹران کے اشتراک کی بنیاد پر ہم آہنگی بانڈ بناتے ہیں۔ سلیکون کے کرسٹل جالی کے ڈھانچے میں یہ تعلق تصویر 1 میں بیان کیا گیا ہے۔ چترا 1۔ سلیکون ایٹم کا ہم آہنگ بندھن تمام ہم آہنگی کے بندھن مستحکم ہیں اور ترسیل کے لیے کوئی کیریئر دستیاب نہیں ہے۔ یہاں اندرونی سیمیکمڈکٹر انسولیٹر یا نان کنڈکٹر کے طور پر برتاؤ کرتا ہے۔ اب اگر محیط درجہ حرارت کمرے کے درجہ حرارت کے قریب آجائے تو ہم آہنگی کے بندھن ٹوٹنے لگتے ہیں۔ اس طرح ویلنس شیل سے الیکٹران کو ترسیل میں حصہ لینے کے لیے چھوڑ دیا جاتا ہے۔ جیسا کہ ترسیل کے لیے زیادہ تعداد میں کیریئرز جاری کیے جاتے ہیں سیمیکمڈکٹر ایک برقی مواد کے طور پر برتاؤ شروع کر دیتا ہے۔ ذیل میں دیا گیا انرجی بینڈ ڈایاگرام ویلنس بینڈ سے کنڈکشن بینڈ میں کیریئرز کی اس منتقلی کی وضاحت کرتا ہے۔ انرجی بینڈ ڈایاگرام 2 (a) میں دکھایا گیا انرجی بینڈ ڈایاگرام دو سطحوں کو دکھاتا ہے ، کنڈکشن بینڈ اور ویلنس بینڈ۔ دو بینڈ کے درمیان خلا کو حرام خلا کہا جاتا ہے۔ شکل 2 (a)۔ انرجی بینڈ ڈایاگرام فگر۔ شکل 2 (ب) سیمی کنڈکٹر میں کنڈکشن اور ویلنس بینڈ الیکٹران جب سیمی کنڈکٹر مادے کو گرمی کا نشانہ بنایا جاتا ہے یا وولٹیج لگایا جاتا ہے تو کوویلنٹ بانڈز میں سے کچھ ٹوٹ جاتے ہیں جو کہ مفت الیکٹران پیدا کرتا ہے جیسا کہ شکل 2 (b) میں دکھایا گیا ہے۔ یہ مفت الیکٹران پرجوش ہو جاتے ہیں اور حرام خلا پر قابو پانے کے لیے توانائی حاصل کرتے ہیں اور ویلنس بینڈ سے کنڈکشن بینڈ میں داخل ہوتے ہیں۔ جیسا کہ الیکٹران والنس بینڈ کو چھوڑتا ہے ، یہ والنس بینڈ میں ایک سوراخ کے پیچھے چھوڑ جاتا ہے۔ ایک اندرونی سیمی کنڈکٹر میں ہمیشہ برابر تعداد میں الیکٹران اور سوراخ بنائے جاتے ہیں اور اسی وجہ سے یہ برقی غیر جانبداری کو ظاہر کرتا ہے۔ اندرونی سیمیکمڈکٹر میں کرنٹ کی ترسیل کے لیے الیکٹران اور سوراخ دونوں ذمہ دار ہیں۔ ڈوپنگ جان بوجھ کر کیریئرز کی تعداد بڑھانے کے لیے نجاست شامل کرنے کا عمل ہے۔ استعمال شدہ ناپاک عناصر کو ڈوپینٹس کہا جاتا ہے۔ چونکہ بیرونی کنڈکٹر میں الیکٹرانوں اور سوراخوں کی تعداد زیادہ ہے یہ اندرونی سیمیکمڈکٹرز سے زیادہ چالکتا دکھاتا ہے۔ استعمال شدہ ڈوپینٹس کی بنیاد پر بیرونی سیمیکمڈکٹرز کو مزید 'این ٹائپ سیمیکمڈکٹر' اور 'پی ٹائپ سیمیکمڈکٹر' کے طور پر درجہ بندی کیا گیا ہے۔ پینٹا ویلنٹ عناصر اس لیے کہلاتے ہیں کیونکہ ان کے والنس شیل میں 5 الیکٹران ہوتے ہیں۔ پینٹا ویلنٹ ناپاکی کی مثالیں فاسفورس (پی) ، آرسینک (ایس) ، اینٹیمونی (ایس بی) ہیں۔ جیسا کہ شکل 3 میں دکھایا گیا ہے ، ڈوپینٹ ایٹم اپنے چار والنس الیکٹرانوں کو چار پڑوسی سلیکون ایٹموں کے ساتھ بانٹ کر ہم آہنگی کے بندھن قائم کرتا ہے۔ پانچواں الیکٹران ڈوپینٹ ایٹم کے نیوکلئس کے ساتھ ڈھیلے سے جڑا ہوا ہے۔ پانچویں الیکٹران کو آزاد کرنے کے لیے بہت کم آئنائزیشن توانائی درکار ہوتی ہے تاکہ یہ والنس بینڈ کو چھوڑ کر کنڈکشن بینڈ میں داخل ہو۔ پینٹا والینٹ ناپاکی ایک اضافی الیکٹران کو جالی کے ڈھانچے میں داخل کرتی ہے اور اسی وجہ سے اسے ڈونر ناپاکی کہا جاتا ہے۔شکل 3. ڈونر ناپاکی کے ساتھ این ٹائپ سیمیکمڈکٹر پی ٹائپ سیمیکمڈکٹرز: پی ٹائپ سیمیکمڈکٹرز کو ٹریولنٹ سیمیکمڈکٹر کے ساتھ ڈوپ کیا جاتا ہے۔ چھوٹی چھوٹی نجاستوں کے والنس شیل میں 3 الیکٹران ہوتے ہیں۔ چھوٹی چھوٹی نجاستوں کی مثالوں میں بورون (بی) ، گیلیم (جی) ، انڈیم (ان) ، ایلومینیم (ال) شامل ہیں۔ جیسا کہ شکل 4 میں دکھایا گیا ہے ، ڈوپینٹ ایٹم صرف تین پڑوسی سلیکن ایٹموں کے ساتھ ہم آہنگی کے بندھن قائم کرتا ہے اور چوتھے سلیکن ایٹم کے ساتھ بانڈ میں ایک سوراخ یا خالی جگہ پیدا ہوتی ہے۔ سوراخ ایک مثبت کیریئر کے طور پر کام کرتا ہے یا الیکٹران پر قبضہ کرنے کے لیے جگہ۔ اس طرح چھوٹی چھوٹی ناپاکی نے ایک مثبت خالی جگہ یا سوراخ دیا ہے جو آسانی سے الیکٹران کو قبول کر سکتا ہے اور اسی وجہ سے اسے ایکسیپٹر ناپاکی کہا جاتا ہے۔  شکل 4۔ قبول کنندہ ناپاکی کے ساتھ پی ٹائپ سیمیکمڈکٹر اندرونی سیمیکمڈکٹر میں کیریئر کا ارتکاز لاگو وولٹیج کی وجہ سے ، الیکٹران والنس بینڈ کو چھوڑ دیتا ہے اور اس کی جگہ پر ایک مثبت سوراخ پیدا کرتا ہے۔ یہ الیکٹران کنڈکشن بینڈ میں مزید داخل ہوتا ہے اور کرنٹ کی ترسیل میں حصہ لیتا ہے۔ ایک اندرونی سیمیکمڈکٹر میں ، ترسیل بینڈ میں پیدا ہونے والے الیکٹران والنس بینڈ کے سوراخوں کی تعداد کے برابر ہوتے ہیں۔ لہذا الیکٹران حراستی (n) ایک اندرونی سیمیکمڈکٹر میں سوراخ حراستی (p) کے برابر ہے۔ اندرونی سیمیکمڈکٹر کی چالکتا جیسا کہ اندرونی سیمی کنڈکٹر کو گرمی یا لگائے گئے وولٹیج کا نشانہ بنایا جاتا ہے الیکٹران والنس بینڈ سے کنڈکشن بینڈ تک سفر کرتے ہیں اور والنس بینڈ میں ایک مثبت سوراخ یا خالی جگہ چھوڑ دیتے ہیں۔ ایک بار پھر یہ سوراخ دوسرے الیکٹرانوں سے بھرے جاتے ہیں کیونکہ زیادہ ہم آہنگی والے بند ٹوٹ جاتے ہیں۔ اس طرح الیکٹران اور سوراخ مخالف سمت میں سفر کرتے ہیں اور اندرونی سیمیکمڈکٹر چلنا شروع کردیتے ہیں۔ چالکتا میں اضافہ ہوتا ہے جب متعدد ہم آہنگی کے بندھن ٹوٹ جاتے ہیں اس طرح زیادہ الیکٹران سوراخ ہوتے ہیں جو ترسیل کے لیے جاری ہوتے ہیں۔ ایک اندرونی سیمیکمڈکٹر کی چالکتا کا اظہار نقل و حرکت اور چارج کیریئرز کی حراستی میں کیا جاتا ہے۔ سیمی کنڈکٹر n_i: اندرونی کیریئر حراستی μ_e: الیکٹرانوں کی نقل و حرکت μ_h: سوراخوں کی نقل و حرکت

ایک پیغام چھوڑ دیں 

پیغام کی فہرست