अर्धचालक क्या हैं? अर्धचालक का प्रतिरोध

अर्धचालक पदार्थ क्या है? इसकी विशेषताएं क्या हैं? अर्धचालक के भौतिकी क्या है? वे कैसे बने हैं? अर्धचालक की चालकता क्या है? क्या भौतिक संकेतक हैं?

क्या अर्धचालक कहा जाता है?

इसलिए क्रिस्टलीय सामग्री नामित करें जो बिजली के साथ ही धातुओं का संचालन नहीं करते हैं। लेकिन अभी भी यह सूचक इन्सुलेटर की तुलना में बेहतर है। ऐसी विशेषताओं मोबाइल वाहक की संख्या के कारण हैं। अगर हम सामान्य रूप में विचार करते हैं, तो नाभिक के लिए एक मजबूत लगाव होता है। लेकिन जब कई परमाणु कहते हैं, सुरमा, जो कि इलेक्ट्रॉनों का अधिक है, को कंडक्टर में पेश किया जाता है, तो यह स्थिति ठीक हो जाएगी। जब ईण्डीयुम का इस्तेमाल किया जाता है, तो सकारात्मक चार्ज वाले तत्व प्राप्त होते हैं। इन सभी गुणों को ट्रांजिस्टर में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है - विशेष उपकरण जो केवल एक ही दिशा में बढ़ाना, अवरुद्ध या पास कर सकते हैं। यदि हम एक एनपीएन-प्रकार के तत्व पर विचार करते हैं, तो हम एक महत्वपूर्ण बढ़ती भूमिका को ध्यान में रख सकते हैं, जो कमजोर संकेतों के संचरण में विशेष रूप से महत्वपूर्ण हैं।

विद्युत अर्धचालक की रचनात्मक विशेषताएं

कंडक्टर के पास कई मुफ्त इलेक्ट्रॉन हैं इन्सुलेटर व्यावहारिक रूप से उन्हें बिल्कुल नहीं करते हैं। अर्धचालक में एक निश्चित संख्या में नि: शुल्क इलेक्ट्रॉन होते हैं, और एक सकारात्मक चार्ज के अंतराल, जो कि जारी कणों को स्वीकार करने के लिए तैयार हैं। और सबसे महत्वपूर्ण बात - वे सभी विद्युत प्रवाह का संचालन करते हैं पूर्व में माना गया एनपीएन ट्रांजिस्टर का प्रकार एक भी संभव अर्धचालक तत्व नहीं है। इसलिए, पीएनपी ट्रांजिस्टर, साथ ही साथ डायोड भी हैं।

संक्षेप में बाद के बारे में बोलते हुए, ऐसा एक तत्व है कि यह केवल एक दिशा में संकेतों को संचारित कर सकता है इसके अलावा, डायोड एक वैकल्पिक चालू को एक निरंतर एक में परिवर्तित कर सकता है। ऐसे परिवर्तन का तंत्र क्या है? और वह केवल एक ही दिशा में क्यों चलता है? वर्तमान में कहां से आता है, इलेक्ट्रॉनों और चूक, या तो आधे रास्ते से अलग हो सकते हैं या मिल सकते हैं। पहले मामले में, दूरी में वृद्धि के कारण, आपूर्ति की आपूर्ति में बाधा उत्पन्न होती है, और इसलिए नकारात्मक वोल्टेज वाहक के हस्तांतरण को केवल एक दिशा में किया जाता है, अर्थात अर्धचालक की चालकता एक तरफा है। आखिरकार, वर्तमान केवल तभी संचारित हो सकता है यदि घटक कण निकट हैं। और यह तब ही संभव है जब बिजली एक तरफ से आपूर्ति की जाती है। इस तरह के अर्धचालक मौजूद हैं और इस समय उपयोग में हैं।

जोन संरचना

कंडक्टर के विद्युत और ऑप्टिकल गुण इस तथ्य के कारण होते हैं कि जब इलेक्ट्रॉनों को ऊर्जा के स्तर में भर दिया जाता है तो वे निषिद्ध बैंड द्वारा संभावित राज्यों से अलग हो जाते हैं। इसकी विशेषताएं क्या हैं? तथ्य यह है कि निषिद्ध क्षेत्र में कोई ऊर्जा का स्तर नहीं है। अशुद्धियों और संरचनात्मक दोषों की सहायता से, इसे बदला जा सकता है। सर्वोच्च पूरी तरह से भरे हुए ज़ोन को वैलेंस बैंड कहा जाता है। फिर हल के बाद, लेकिन खाली। इसे प्रवाहकत्त्व बैंड कहा जाता है सेमीकंडक्टर के भौतिकी एक दिलचस्प विषय है, और लेख के ढांचे के भीतर यह अच्छी तरह से कवर किया जाएगा।

इलेक्ट्रॉनों की स्थिति

इसके लिए, अनुमत बैंड की संख्या और quasimomentum जैसे अवधारणाओं का उपयोग किया जाता है पहले की संरचना फैलाव कानून द्वारा निर्धारित की जाती है। उनका कहना है कि क्वासीमोमेन्टम पर ऊर्जा की निर्भरता इसका प्रभाव करती है। इसलिए, अगर वीर्य बैंड पूरी तरह से इलेक्ट्रॉनों से भरा हुआ है (जो सेमीकंडक्टर में चार्ज लेते हैं), तो वे कहते हैं कि इसमें कोई प्राथमिक उत्तेजना नहीं है। यदि किसी कारण के लिए कोई कण नहीं है, तो इसका मतलब है कि एक सकारात्मक चार्जर है - एक पास या छेद वे वैलेंड बैंड में अर्धचालकों के प्रभारी वाहक हैं।

क्षेत्रों को विभाजित करें

एक ठेठ कंडक्टर में बैलेंस बैंड छह गुणा होता है। यह स्पिन-ऑर्बिट इंटरेक्शन को ध्यान में रखते हुए और केवल जब क्वासीममेंटम शून्य होता है। इसे एक ही स्थिति में दोगुनी और चौगुनी पतन के क्षेत्रों में विभाजित किया जा सकता है। उन दोनों के बीच ऊर्जा की दूरी को स्पिन-कक्षा विभाजन ऊर्जा कहा जाता है।

अर्धचालकों में दोष और दोष

वे विद्युत रूप से निष्क्रिय या सक्रिय हो सकते हैं पूर्व के प्रयोग से अर्धचालकों में प्लस या माइनस चार्ज प्राप्त करना संभव होता है, जिसे परिपथ में एक छेद या आयोजित क्षेत्र में एक इलेक्ट्रॉन के मुकाबले मुआवजा दिया जा सकता है। निष्क्रिय दोष तटस्थ हैं, और उनके इलेक्ट्रॉनिक गुणों पर अपेक्षाकृत कम प्रभाव पड़ता है। और अक्सर यह बात कर सकता है कि वायु के परमाणु जो आरोप के हस्तांतरण में भाग लेते हैं, और क्रिस्टल जाली की संरचना में भाग लेते हैं ।

प्रकार और अशुद्धियों की मात्रा के आधार पर, छेद और इलेक्ट्रॉनों की संख्या के बीच का अनुपात अलग-अलग हो सकता है। इसलिए, वांछित परिणाम प्राप्त करने के लिए अर्धचालक सामग्री को ध्यानपूर्वक चुनना चाहिए। यह गणना की एक महत्वपूर्ण संख्या से पहले है, और बाद के प्रयोगों। कण जो सबसे अधिक मुख्य वाहक कहते हैं, गैर-बुनियादी हैं

अर्धचालकों में दोषों का दोषपूर्ण परिचय, आवश्यक गुणों के साथ उपकरणों को प्राप्त करना संभव बनाता है अर्धचालकों में दोष एक निष्क्रिय या सक्रिय विद्युत स्थिति में भी हो सकता है। यहां महत्वपूर्ण अव्यवस्था, अंतरालीय परमाणु और रिक्ति है। तरल और गैर क्रिस्टलीय कंडक्टर क्रिस्टलीय कंडक्टर की तुलना में अशुद्धियों के लिए अलग तरह से प्रतिक्रिया करते हैं। एक कठोर संरचना की अनुपस्थिति के परिणामस्वरूप अंततः इस विस्फोट परमाणु को एक और योग्यता प्राप्त होती है। यह उस एक से अलग होगा, जिसके साथ यह शुरू में अपने कनेक्शन को संतृप्त कर देगा। एटम यह इलेक्ट्रॉन को देने या संलग्न करने के लिए लाभहीन हो जाता है इस मामले में, यह निष्क्रिय हो जाता है, और इसलिए अशुद्धता अर्धचालकों की विफलता का एक बड़ा मौका है। इससे इस तथ्य की ओर बढ़ जाता है कि कोई डॉक्टिंग द्वारा चालकता प्रकार को बदल नहीं सकता है, उदाहरण के लिए, एक पीएन जंक्शन

कुछ अनाकार अर्धचालक डोपिंग के प्रभाव के तहत अपनी इलेक्ट्रॉनिक संपत्तियों को बदल सकते हैं। लेकिन यह उन पर लागू होता है जो क्रिस्टलीय लोगों की तुलना में बहुत कम है। अनाकार के तत्वों को मिश्र धातुओं के प्रति संवेदनशीलता को प्रोसेसिंग द्वारा बढ़ाया जा सकता है। अंत में मैं यह जानना चाहता हूं कि लंबे और कड़ी मेहनत के कारण अशुद्धि अर्धचालक अभी भी अच्छे लक्षणों के साथ कई परिणामों के द्वारा प्रतिनिधित्व करते हैं।

एक अर्धचालक में इलेक्ट्रॉनों के आंकड़े

जब थर्मोडायनेमिक संतुलन होता है, तो छेद और इलेक्ट्रॉनों की संख्या तापमान, बैंड संरचना के मापदंडों और विद्युत रूप से सक्रिय अशुद्धियों की एकाग्रता से पूरी तरह से निर्धारित होती है। जब अनुपात की गणना की जाती है, तो यह माना जाता है कि कणों का वह हिस्सा प्रवाहकत्त्व बैंड (स्वीकर्ता या दाता स्तर पर) में होगा। यह इस तथ्य को भी ध्यान में रखता है कि एक हिस्सा वैंट क्षेत्र को छोड़ सकता है, और अंतराल भी हो सकती है।

विद्युत चालकता

अर्धचालकों में, इलेक्ट्रॉनों के अलावा, आयन चार्ज वाहक के रूप में कार्य कर सकते हैं। लेकिन ज्यादातर मामलों में उनकी विद्युत चालकता नगण्य है। एक अपवाद के रूप में, केवल ईओनिक सुपरकंडक्टर्स का उल्लेख किया जा सकता है। अर्धचालक में इलेक्ट्रॉनिक हस्तांतरण के तीन मुख्य तंत्र हैं:

1. मुख्य ज़ोन क्षेत्र इस मामले में, एक अनुमति क्षेत्र में इसकी ऊर्जा में परिवर्तन के कारण इलेक्ट्रॉन को गति में आता है।
2. स्थानीयकृत राज्यों पर ट्रांसफर रोकना।
3. Polaron।

exciton

एक छेद और एक इलेक्ट्रॉन एक बाध्य राज्य बना सकते हैं इसे वनिएर-मॉट एक्सीटन कहा जाता है इस मामले में, फोटान ऊर्जा, जो अवशोषण किनारे से मेल खाती है, बांड मूल्य के आकार से घट जाती है। एक पर्याप्त प्रकाश तीव्रता के साथ , उत्तेजक के काफी मात्रा अर्धचालकों में बना सकते हैं। जैसा उनकी एकाग्रता बढ़ जाती है, संक्षेपण होता है, और एक इलेक्ट्रॉन छेद तरल का गठन होता है।

अर्धचालक की सतह

ये शब्द कई परमाणु परतों को दर्शाते हैं, जो डिवाइस की सीमा के पास स्थित हैं। बफर वाले से सतह के गुण भिन्न होते हैं इन परतों की उपस्थिति क्रिस्टल के अनुवादिक समरूपता को बाधित करती हैं। यह तथाकथित सतह राज्यों और पोलरिटोन की ओर जाता है उत्तरार्द्ध का विषय विकसित करना, हमें स्पिन और कंपन के तरंगों के बारे में सूचित करना चाहिए। इसकी रासायनिक क्रियाकलाप के कारण, सतह परमाणु या अणुओं की एक सूक्ष्म परत द्वारा कवर किया जाता है जो कि पर्यावरण से छान लिया गया है। वे उन कई परमाणु परतों के गुणों को निर्धारित करते हैं सौभाग्य से, अल्ट्राहैज वैक्यूम तकनीक का निर्माण, जिसमें अर्धचालक तत्व बनाए गए हैं, हमें कई घंटे तक एक स्वच्छ सतह प्राप्त करने और बनाए रखने की सुविधा प्रदान करते हैं, जो उत्पादों की गुणवत्ता को सकारात्मक रूप से प्रभावित करते हैं।

सेमीकंडक्टर। तापमान प्रतिरोध को प्रभावित करता है

जब धातु का तापमान बढ़ता है, तो उनका प्रतिरोध होता है। सेमीकंडक्टर के साथ विपरीत सच है - एक ही परिस्थिति में यह पैरामीटर कम होगा। यहां यह मुद्दा यह है कि किसी भी सामग्री की विद्युत चालकता (और यह विशेषता प्रतिरोध के विपरीत आनुपातिक है) मौजूदा वाहकों के प्रभारी, विद्युत क्षेत्र में उनके आंदोलन की गति और सामग्री की मात्रा के एक इकाई में उनकी संख्या पर निर्भर करती है।

अर्धचालक तत्वों में, जैसा कि तापमान बढ़ता है, कणों की एकाग्रता बढ़ जाती है, इस वजह से, तापीय चालकता बढ़ जाती है, और प्रतिरोध कम हो जाता है। यदि आप युवा भौतिकी और आवश्यक सामग्री - सिलिकॉन या जर्मेनियम का एक सरल सेट है, तो आप इसे देख सकते हैं, आप उनसे बना एक अर्धचालक भी ले सकते हैं। तापमान बढ़ाना उनके प्रतिरोध को कम करेगा। इस बात को सुनिश्चित करने के लिए, आपको उपकरणों को मापने के साथ शेयर करना होगा जो आपको सभी परिवर्तन देखने की अनुमति देगा। यह सामान्य मामले में है चलो कुछ विशेष विकल्पों को देखें।

प्रतिरोध और इलेक्ट्रोस्टैटिक आयनीकरण

यह एक बहुत ही संकीर्ण बाधा से गुजरने वाले इलेक्ट्रॉनों की सुरंग के कारण है, जो एक सूक्ष्ममापी के बारे में एक सौवां आपूर्ति करता है। यह ऊर्जा क्षेत्र के किनारों के बीच स्थित है। इसकी उपस्थिति तब ही संभव है जब ऊर्जा बैंड झुका हुआ हो, जो केवल एक मजबूत बिजली के क्षेत्र के प्रभाव में होता है। जब सुरंग होता है (जो क्वांटम-मैकेनिकल प्रभाव होता है), इलेक्ट्रॉन एक संकीर्ण संभावित बाधा से गुजरता है, और उनकी ऊर्जा में परिवर्तन नहीं होता है। इसमें चार्ज वाहकों की एकाग्रता में वृद्धि की आवश्यकता है, दोनों चालकता और सुस्त बैंड दोनों में। अगर हम इलेक्ट्रोस्टैटिक आयनीकरण की प्रक्रिया को विकसित करते हैं, तो अर्धचालक की एक सुरंग टूटना हो सकता है। इस प्रक्रिया के दौरान, अर्धचालकों का प्रतिरोध बदल जाएगा। यह प्रतिवर्ती है, और जैसे ही विद्युत क्षेत्र बंद हो जाता है, सभी प्रक्रियाएं बहाल हो जाएंगी।

प्रतिरोध और प्रभाव ionization

इस मामले में, छेद और इलेक्ट्रॉनों को त्वरित किया जाता है जब तक एक मजबूत बिजली क्षेत्र के प्रभाव के तहत मतलब मुक्त मार्ग परमाणुओं के आयनीकरण और सहसंयोजक बंधनों (मुख्य परमाणु या अशुद्धता) में से एक के टूटने में योगदान देने वाले मूल्यों तक पहुंच जाता है। शॉक आयनकरण हिमस्खलन की तरह होता है, और हिमस्खलन में बढ़ते वाहक वाहक होते हैं। इस मामले में, नव निर्मित छेद और इलेक्ट्रॉनों को विद्युत प्रवाह से तेज किया जाता है। अंतिम परिणाम में वर्तमान के मूल्य को प्रभाव ionization गुणांक द्वारा गुणा किया जाता है, जो इलेक्ट्रॉन-छेद जोड़े की संख्या के बराबर होता है, जो मार्ग के एक सेगमेंट पर चार्ज वाहक द्वारा बनता है। इस प्रक्रिया का विकास अंततः अर्धचालक के एक हिमस्खलन टूटने की ओर जाता है। अर्धचालकों का प्रतिरोध भी भिन्न होता है, लेकिन, सुरंग विघटन के मामले में प्रतिवर्ती है।

व्यवहार में अर्धचालक के आवेदन

इन तत्वों का विशेष महत्व कंप्यूटर प्रौद्योगिकी में देखा जाना चाहिए। हमारे पास लगभग कोई संदेह नहीं है कि अर्धचालक क्या हैं, इस सवाल में आपको कोई दिलचस्पी नहीं होगी, अगर यह किसी वस्तु के स्वतंत्र रूप से उपयोग के साथ इकट्ठा करने की इच्छा के लिए नहीं है। अर्धचालकों के बिना आधुनिक रेफ्रिजरेटर, टीवी, कंप्यूटर मॉनिटर के काम की कल्पना करना असंभव है। उनके बिना और उन्नत ऑटोमोबाइल विकास उनका उपयोग एयरोस्पेस इंजीनियरिंग में भी किया जाता है क्या आप समझते हैं कि अर्धचालक क्या हैं, वे कितने महत्वपूर्ण हैं? बेशक, हम यह नहीं कह सकते हैं कि ये हमारी सभ्यता के लिए एकमात्र बदले योग्य तत्व हैं, लेकिन उन्हें इन्हें कम करके नहीं देखा जाना चाहिए।

व्यवहार में अर्धचालकों का उपयोग भी कई कारकों के कारण होता है, जिसमें से वे जो सामग्री की व्यापक व्याप्त होती हैं, और प्रसंस्करण और वांछित परिणाम प्राप्त करने में आसानी होती है, और अन्य तकनीकी विशेषताएं जिन्होंने इलेक्ट्रॉनिक प्रौद्योगिकी विकसित करने वाले वैज्ञानिकों का चयन किया है।

निष्कर्ष

हमने जांच की है कि अर्धचालक क्या हैं, वे कैसे काम करते हैं। उनका प्रतिरोध जटिल भौतिक रासायनिक प्रक्रियाओं पर आधारित है। और हम आपको सूचित कर सकते हैं कि इस आलेख में वर्णित तथ्यों को पूरी तरह से समझ नहीं आ रहा है कि अर्धचालक क्या हैं, सरल कारण यह भी है कि विज्ञान ने अंत में अपने काम की बारीकियों का अध्ययन नहीं किया है। लेकिन हम उनके मूल गुणों और विशेषताओं को जानते हैं, जो हमें उन्हें अभ्यास में लागू करने की अनुमति देता है। इसलिए, आप अर्धचालक सामग्री की खोज कर सकते हैं और स्वयं के साथ प्रयोग कर सकते हैं, सावधान रहना कौन जानता है, शायद एक महान शोधकर्ता आप में नींद आ रही है?