आंतरिक और बाह्य अर्धचालक

एक शुद्ध अर्धचालक केवल तापीय रूप से उत्पन्न इलेक्ट्रॉन-होल युग्मों के माध्यम से चालन करता है, लेकिन दाता या ग्राही अशुद्धियों को जानबूझकर जोड़ने से यह नियंत्रणीय चालकता वाले n-प्रकार या p-प्रकार की सामग्री में बदल जाता है।

Definition

एक आंतरिक अर्धचालक एक शुद्ध क्रिस्टल है जिसमें बैंड गैप के पार तापीय उत्तेजना द्वारा समान संख्या में इलेक्ट्रॉन और होल उत्पन्न होते हैं; एक बाह्य अर्धचालक वह है जिसे दाता या ग्राही अशुद्धियों के साथ अपमिश्रित किया जाता है जो एक वाहक प्रकार की अधिकता पैदा करते हैं, जिससे यह n-प्रकार या p-प्रकार बन जाता है।

Scope

यह विषय आंतरिक अर्धचालकों को अलग करता है, जहाँ इलेक्ट्रॉन और होल सांद्रता बराबर होती है और अंतराल के पार तापीय उत्तेजना द्वारा निर्धारित होती है, बाह्य (अपमिश्रित) अर्धचालकों से, जहाँ दाता या ग्राही अशुद्धियाँ बहुसंख्यक वाहक प्रदान करती हैं। इसमें उथले दाता और ग्राही स्तर, आयनीकरण, फ्रीज-आउट, बाह्य और आंतरिक तापमान व्यवस्थाएँ, और वाहक सांद्रता की परिणामी तापमान निर्भरता शामिल है। यह वाहक-सांख्यिकी और जंक्शन विषयों को स्थापित करता है जो इसके बाद आते हैं।

Core questions

• एक शुद्ध अर्धचालक में वाहक कैसे उत्पन्न होते हैं, और आंतरिक सांद्रता तापमान के साथ तेजी से क्यों बढ़ती है?
• दाता और ग्राही अशुद्धियाँ n-प्रकार और p-प्रकार की सामग्री कैसे उत्पन्न करती हैं?
• डोपेंट ऊर्जा स्तर उथले क्यों होते हैं, और आयनीकरण तापमान के साथ कैसे भिन्न होता है?
• वाहक सांद्रता की फ्रीज-आउट, बाह्य और आंतरिक व्यवस्थाएँ क्या हैं?

Key concepts

• आंतरिक वाहक सांद्रता
• दाता और ग्राही अशुद्धियाँ
• n-प्रकार और p-प्रकार की सामग्री
• उथले अशुद्धता स्तर और आयनीकरण
• फ्रीज-आउट, बाह्य और आंतरिक व्यवस्थाएँ

Clinical relevance

नियंत्रित अपमिश्रण जो बाह्य को आंतरिक सामग्री से अलग करता है, सभी अर्धचालक उपकरणों का आधार है; डोपेंट प्रकार और सांद्रता का चयन उन क्षेत्रों के वाहक घनत्व और चालकता को निर्धारित करता है जो डायोड, ट्रांजिस्टर और एकीकृत सर्किट बनाते हैं।

History

अर्धचालक चालन में अशुद्धियों की भूमिका 1930 और 1940 के दशक में स्पष्ट की गई थी, और 1940 के दशक के अंत और 1950 के दशक की शुरुआत में बेल लैब्स में नियंत्रित अपमिश्रण और एकल-क्रिस्टल वृद्धि के विकास ने प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य n-प्रकार और p-प्रकार की सामग्री को संभव बनाया, जिससे ट्रांजिस्टर और अर्धचालक उद्योग का मार्ग प्रशस्त हुआ।

Key figures

• William Shockley
• Gordon Teal
• Walter Brattain

Seminal works

• sze2007
• ashcroft1976

Frequently asked questions

एक डोपेंट को दाता या ग्राही क्या बनाता है?

एक दाता में मेजबान परमाणु की तुलना में एक अधिक संयोजी इलेक्ट्रॉन होता है जिसे वह प्रतिस्थापित करता है, आसानी से इसे चालन बैंड (n-प्रकार) में छोड़ देता है; एक ग्राही में एक कम होता है, संयोजी बैंड से एक इलेक्ट्रॉन को पकड़ता है और एक होल (p-प्रकार) छोड़ देता है।

एक आंतरिक अर्धचालक गर्म होने पर बेहतर चालन क्यों करता है?

तापमान बढ़ाने से अधिक इलेक्ट्रॉनों को बैंड गैप को पार करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा मिलती है, जिससे धारा ले जाने के लिए उपलब्ध इलेक्ट्रॉन-होल युग्मों की संख्या तेजी से बढ़ जाती है, जो एक धातु के विपरीत है जिसकी चालकता गर्म होने पर गिर जाती है।