هڪ semiconductor ڇا آهي؟ مزاحمت semiconductor

هڪ semiconductor مواد ڇا آهي؟ ان جي خاصيتن ڇا آهي؟ semiconductors جي طبعي ڇا آهي؟ اھي تعمير آهن جيئن؟ semiconductors جي conductivity ڇا آهي؟ جي جسماني جزن ۾ اهي اٿن ڇا آهي؟

ڇا semiconductors سڏيو ويندو آهي؟

اهو مواد ته بجلي پوء چڱي طرح انتظام نه ٿا crystalline وهم، جيئن metals ڪندا. اڃان هن شخصيت کان insulators آهن ڀلو آھي. اهي ڪنڀار موبائل carriers جي تعداد ۾ ڪري رهيا آهن. جيڪڏهن اسين ويچار، عام ۾، اتي جي nuclei کي هڪ مضبوط منسلڪ موجود آهي. تنهن هوندي به، جڏهن هڪ موصل ڪيترن ئي atoms ۾ هلايو، مثال طور، سرمي، جنهن electrons جي ڀؤ ڇڏيو آهي، هن بزم جو صحيح ٿي ويندو. جڏهن هڪ مثبت چارج سان indium تيار عنصرن کي استعمال ڪندي. خاص ڊوائيسز، جنهن تيئن ڪري سگهون ٿا، بلاڪ يا صرف هڪ رخ ۾ موجوده نڪري - اهي سڀ مال وڏي پيماني تي transistors ۾ استعمال ٿيندا آهن. جيڪڏهن اسان جي NPN-قسم جي هدايت تي غور، ان considerably جو ڪردار آهي ته ڪمزور سگنلن جي سند ۾ خاص طور تي اهم آهي سگھ هتان ڪري سگهجي ٿو.

جنهن electrically سيمي conductors آهي ڊيزائن خاصيتون

Conductors آزاد electrons جي تمام گهڻو آهي. Insulators اهي شايد ئي مالڪ هئا. Semiconductors ۽ پڻ آزاد electrons جي هڪ مخصوص رقم تي مشتمل آهي ۽ هڪ مثبت چارج آهي، جنهن جي liberated اڏاريل کي قبول ڪرڻ لاء تيار آهن سان گذري ٿو. ۽ سڀ کان اهم - اھي سڀ جا پيروڪار هڪ بجليء جو ڪرنٽ. عربن سمجهيو NPN-قسم transistor - نه ممڪن واحد semiconductor هدايت ڪئي. پوء، اتان کان وڌيڪ PNP-transistors ۽ diodes آهن.

جيڪڏهن اسان جو آخري مختصر جي باري ۾ ڳالهائي، ان کي هڪ هدايت آهي ته صرف هڪ رخ ۾ سگنلن تي ڏيون ٿا ڪري سگهو آهي. به، جي diode ڊپٽي ڪمشنر کي AC بدلائڻ ڪري سگهو ٿا. هن transformation جي جيالا ڇا آهي؟ ۽ ڇو ان کي رڳو هڪ رخ ۾ هلڻ؟ قطع جتي هڪ موجوده، electrons ۽ خال يا ٽڙ ڪري سگهون ٿا، يا اڳتي وڌي نه آھي جو. هن وڌي فاصلي تي خوراڪ جي فراهمي جي ڪري پهرين صورت ۾ خلل آهي، ۽ تنهن ڪري carriers رڳو هڪ رخ ۾ منفي voltage منتقل ڪري رهيا آهن، i.e. semiconductors جي conductivity طرفو آهي. سڀ کان پوء، سنڌ جي موجوده منتقل ڪري سگهجي ٿو صرف جيڪڏهن جوڙيل اڏاريل جي ويجهو آهي. ۽ هن کي صرف هڪ هٿ تي موجوده فراهمي جي جيڪڏهن ممڪن آهي. اهي semiconductors جي قسمن جي موجود ۽ پل پل ۾ استعمال ٿيل آهن.

ٽولي جي جوڙجڪ

حقيقت اها آهي ته، جڏهن ڀريندؤ. electrons جي توانائي ليول جي bandgap جي لحاظ کان رياستن کان جدا آهن سان لاڳاپيل conductors جي بجلي ۽ نظريي جي مال. سندس مضمونن جي ڇا آهي؟ جڏهن ته حقيقت اها آهي ته ڪو به bandgap توانائي ليول آهي. ۽پليديء ۽ بنيادي ڍانچي خرابين سان ان کي تبديل ڪري سگهجي ٿو. اعلي پورو ٽولي valence سڏيو ويندو آهي. هڪ قرارداد جي پٺيان، پر خالي. اهو conduction ٽولي سڏيو ويندو آهي. semiconductors جي طبعيات - هڪ ڏاڍي دلچسپ موضوع ۽ مضمون جي فريم ورڪ ۾ ان کي چڱي طرح ڍڪي ڇڏيو آهي.

جي electrons جي حالت

اها ڳالهه اهڙي ئي اجازت ٽولي جو انگ ۽ ظاهري-momentum طور نظريا استعمال ڪري ٿو. هن اڏاوت جو پهريون پرزا جي آڌار آهي. هو چوي ٿو ته ان تي quasimomentum جي توانائي انحصار متاثر. اهڙيء طرح، جيڪڏهن valence ٽولي مڪمل electrons (جنهن ۾ هڪ semiconductor ۾ هڪ چارج کڻندا) جي ڀريو وڃي ٿو، اسان جو چوڻ آهي ته ڪو به همراه excitations موجود آهي. ڪجهه سبب لاء، جي اڏاريل نه آهي ته، ان جو مطلب آهي هڪ مثبت الزام quasiparticle نه آهي ته - نڪري يا سوراخ. چيائون ته valence ٽولي ۾ semiconductors ۾ چارج carriers آهن.

degenerate زون

هڪ عام موصل ۾ valence ٽولي sixfold degenerate آهي. هن جي کاتن-مدار لهه وچڙ excluding آهي ۽ ٿانون momentum ٻڙي آهي صرف جڏھن. اهو پولينڊ ۽ پؤڻ degenerate ٽولي لاء اها ساڳي حالت هيٺ cleaved ڪري سگهجي ٿو. انھن جي وچ ۾ توانائي spacing جي کاتن-مدار ڌار ٿيندڙ جي توانائي سڏيو ويندو آهي.

۽پليديء ۽ semiconductors ۾ خرابين

اهي electrically غير فعال يا سرگرم ٿي سگهي ٿو. پهريون استعمال ڪندي توهان semiconductors مثبت يا منفي چارج، جنهن جي valence ٽولي يا conduction ٽولي ۾ هڪ برقيو ۾ هڪ سوراخ جي شروعات جي واپاز ڪري سگهجي ۾ حاصل ڪرڻ جي اجازت ڏئي ٿو. غير فعال ۽پليديء اڻ ڌريو آھن، ۽ اھي ئي اليڪٽرانڪ مال تي نسبتا ٿورو اثر آهي. ان کانسواء، ان جي اڪثر اهميت جي ٿي سگهي ٿو ته valence جنهن جي atoms جنهن جي چارج منتقلي عمل ۾ حصو وٺي رهيون آهن، ۽ جي جوڙجڪ آهي ته ٿانون lattice.

هن قسم ۽ ۽پليديء جي رقم تي منحصر تبديل ۽ سوراخ ۽ electrons جي تعداد جي وچ ۾ نظر ڪري سگهون ٿا. تنهن ڪري، semiconductor مواد هميشه ڌيان گهربل نتيجو حاصل ڪرڻ لاء منتخب ڪيو وڃي. هن حساب جي هڪ وڏي انگ، ۽ تنهن کان پوء سنڌ جي تجربن جي اڳي ئي آهي. اڏاريل ته سڀ کان سڏيو اڪثريت carriers، اقليت آهن.

جي semiconductor اوزار ۾ ۽پليديء جي Dosed تعارف گهربل مال حاصل ڪرڻ جي اجازت ڏئي ٿو. Semiconductors ۾ خرابين کي به غير فعال يا سرگرم بجليء جي حالت ٿي سگهي ٿي. اهم هتي dislocation، interstitial جوهر ۽ هڪ vacancy آهي. سيال ۽ noncrystalline conductors ۽پليديء crystalline کان مختلف پڇن.ذاتي. هڪ پڪو ڍانچي جي کوٽ آخر ڇا وڌيو جو جوهر هڪ مختلف valence حاصل ۾ نتيجا. اهو ئي هڪ ڪيو ويو جنهن سان ان جي اصلي سندن لاڳاپن imbues کان مختلف ٿي ويندي. جوهر ڏي يا برقيو مقرر ڪرڻ unprofitable ٿيندو. اهڙي صورت ۾، ان کي غير فعال ٿيندو ۽ تنهن ڪري، ان جي impurity semiconductors ناڪامي جو وڏو امڪان آهي. هن جي حقيقت اها آهي ته اهو ناممڪن آهي doping ذريعي conductivity قسم تبديل ڪرڻ ۽ پيدا ڪرڻ، مثال طور، ص (ن)-سنگم تائين ٿي ويا آهن.

ڪجهه amorphous semiconductors doping جي اثر هيٺ سندن اليڪٽرانڪ مال کي تبديل ڪري سگهو ٿا. پر ان crystalline ڪرڻ جي ڀيٽ ۾ هڪ گهڻو اطمينان حد تائين کين چارٽر. amorphous عنصرن doping کي Sensitivity درجي جي بهتر ٿي سگهي ٿو. آخرڪار، ان جو ذڪر ڪيو وڃي ته ان جي ڊگهي ۽ سخت محنت impurity semiconductors ڪري پر ان جي باوجود سٺي نتيجن سان ڪنڀار جو تعداد ڪارڻ آهي.

جي semiconductor ۾ electrons جي انگ اکر

جڏهن ڪو نه آهي thermodynamic equilibrium، سوراخ ۽ electrons جي تعداد جي ٽولي جي جوڙجڪ جي حراست ۾ ۽ electrically سرگرم ۽پليديء جي ڪنسنٽريشن جي گرمي پد جي خلاصيون آڌار آهي. جي نظر ڏوهه آهي، ته ان تي ايمان آندو آهي ته اڏاريل جي ڪجهه ئي conduction ٽولي (جي قبول يا مخلتف ملڪن جي سطح ۾) ۾ ٿيندو آهي. به حساب ۾ ته حقيقت اها آهي ته سنڌ جي حصي جي valence جي سڏجي ٿو ڇڏي سگهي ٿو ورتو وڃي ٿو، ۽ نه ٺاهي خال آهن.

conductivity

semiconductors ۾، electrons جي طور تي چارج carriers انجام ڪري سگهي ٿو ۽ ions کانسواء. پر نالي ماتر سڀ ڪيس ۾ سندن بجليء جي conductivity. صرف ionic superprovodniki هڪ سواء سبب ڪري سگهو ٿا. هن semiconductors ٽي مکيه برقيو منتقلي جيالا آهن:

1. هن جو مکيه علائقو. هن معاملي ۾، هڪ اجازت علائقي جي اندر ان جي توانائي جي تبديلي جي ڪري تحرڪ ۾ electrons.
2. localized رياستن جي ٽرانسپورٽ Hopping.
3. Polaron.

exciton

سوراخ ۽ برقيو هڪ سگهندو رياست بڻجي سگهي ٿو. اهو Wannier-Mott سڏيو ويندو آهي. هن معاملي ۾ جو photon توانائي، جنهن هڪ جذب پاسيري ڪري سگهي ته coupling قرارداد جي ڊ تي پوي ٿو. ڪافي سان روشني جي شدت semiconductors ۾ excitons جو هڪ اهم رقم بڻجي سگهو ٿا. سندن ڪنسنٽريشن Condense ۽ فارم برقيو-سوراخ سيال ۾ هڪ واڌارو سان.

جي semiconductor جي مٿاڇري

اهي لفظ ڪيترن ئي پرمان مٿانئس جھڙ ھجي، جنهن جي اوزار جي چوڪي ويجهو واقع آهن مان صاف ظاهر آهي. مٿاڇري مال جي کربين کان مختلف. انهن ۾ وڇوٽين جي موجودگي جي ٿانون جي translational symmetry ڦيرائيندو آھي. هن جي ائين-سڏيو مٿاڇري رياستن ۽ polaritons ڪري ويا آهن. جنهنڪري جي موضوع ترقي، ٻڌايو ۽ کاتن ۽ vibrational موج جي باري ۾ وڌيڪ هجڻ گهرجي. انو يا atoms ته ماحول کان adsorbed ڪيو ويو آهي جو ٻاهر خوردبيني مٿاڇري پرت روپوش ان ڪيميائي سرگرمين جو ڇو. اهي به ٿورا پرمان ۾ وڇوٽين جي مال جو اندازو لڳائي. خوشقسمتيء سان، الٽرا اعلي خال ٽيڪنالاجي جي پيدائش، جنهن ۾ semiconductor جزا آهن، نٿي ملي ۽ ڪيترن ئي ڪلاڪن تائين برقرار رکڻ لاء، صاف مٿاڇري جنهن کي مثبت جي مصنوعات جي معيار کي متاثر جي اجازت ڏئي ٿو،.

Semiconductor. گرمي پد جي مزاحمت کي متاثر

جڏهن ته ڌاتو وڌائي جي گرمي، ۽ انهن جي مزاحمت وڌائي. semiconductors سان، هن جي سامهون سچ آهي - اهو ساڳيو احوال هيٺ، هي اختيار اھي لهندي. هن نقطي هتي ته ڪو به مواد ۾ بجلي جي conductivity (۽ هن خصلت inversely جي مزاحمت ڪرڻ لاء متناسب) دارومدار جي چارج موجوده carriers آھن ڇا تي، جي بجليء جي ميدان ۾ تحريڪ جي رفتار تي، ۽ مواد جي هڪ يونٽ مقدار ۾ سندن تعداد جي آهي.

جي گرمي پد اڏاريل جي ڪنسنٽريشن وڌائي طور تي، اهڙيء طرح هن گرمل conductivity ۽ مزاحمت لاء گھڻي قدر وڌندا جي semiconductor عنصرن وڌائي. silicon يا germanium، به ورتو ۽ هڪ semiconductor انھن مان ڪيو ٿي سگهي ٿو - توهان سادو مقرر ڪيل نوجوان physicist جي موجودگي ۽ ان جي ضروري مواد ۾ هن چيڪ ڪري سگهو ٿا. گرمي پد ۾ واڌارو سندن مزاحمت جي خاتمي ٿيندو. هن جي تصديق ڪرڻ لاء، توهان جي جريب آلات ته سڀ تبديليون ڏسندا تي وٺي اسٽاڪ ڪرڻ جي ضرورت آهي. هي عام صورت آهي. جڳائي جي مخصوص embodiments جو هڪ جوڙو تي نظر.

مزاحمت ۽ electrostatic ionization

هن electrons هڪ تمام تنگ اوٽ جنهن micrometer جي لڳ ڀڳ هڪ سؤ روزي جي ذريعي بيتن جي tunneling سبب آهي. اها توانائي پھتو تنھن جي غلبي جي وچ ۾ واقع آهي. جڏهن توانائي پھتو، جنهن کي صرف هڪ مضبوط بجليء جي ميدان جي اثر هيٺ وٺندي bending ان ظاهر ئي ممڪن آهي. هڪ ڀيرو tunneling وٺندي (ته هڪ quantum مشيني اثر آهي)، جي electrons جي امڪاني اوٽ جي ذريعي نڪري تنگ آهي، ۽ اهو انهن جي توانائي کي تبديل نه ٿو ڪري. جي conduction ۽ valence: هيء هڪ واڌارو چارج carriers جي ڪنسنٽريشن ۾، ۽ ٻنهي علائقن ۾ گهڻي. عمل جي electrostatic ionization ترقيء لاء آهي ته، اتي جي semiconductor سرنگ جي هڪ breakdown ٿي سگهي ٿو. هن عمل جي دوران ان جي semiconductor جي مزاحمت تبديل ٿيندو. اهو reversible آهي، ۽ جيترو جلد ئي بجلي جي ميدان ۾ بند ڪري موٽيو آهي، سڀ عمل بحال آهن.

مزاحمت ۽ اثر ionization

هن معاملي ۾، جي سوراخ ۽ electrons جي انهيء ته atoms جو ionization ۽ covalent ھٿيار (پرائمري يا impurity جوهر) جي هڪ جي rupture کي ڏيندا کي هڪ مضبوط بجليء جي ميدان جي اثر هيٺ ڏبا آزاد واٽ ايتري تڪڙي آهن. اثر ionization هڪ avalanche وانگر وٺندي آهي ۽ ان جي ضرب چارج carriers avalanche. اهڙيء طرح هڪ خودمختيار بڻايو سوراخ ۽ electrons جي بجليء جي سموري جي تڪڙي. آخري نتيجو ۾ موجوده قدر اثر ionization جي هڪ coefficient، جنهن برقيو-سوراخ جوڙو آهي ته انچارج جو ڪريئر واٽ ڀاڱي مان هڪ تي ٺهيل آهن جو انگ آهي جي وڌايائين آهي. هن عمل جي ترقي گلزار semiconductor avalanche breakdown ڪري ويا آهن. semiconductors جي مزاحمت به بدلجندڙ آهي، پر، سرنگ breakdown جي صورت ۾، reversible.

عملي طور semiconductors جو استعمال

انهن عنصرن جي خاص اهميت ڪمپيوٽر ٽيڪنالاجي ۾ غور ڪيو وڃي. لڳ ڀڳ ڪو به شڪ نه آهي ته توهان جي semiconductors، جيڪڏهن نه ته خواهش هڪ خودمختيار انهن جي استعمال سان لوڪ بلند ڪري رهي آهي ڇا جو سوال ۾ دلچسپي نه ٿي سگهندي. اهو semiconductors کان سواء جديد refrigerators، ٽيلي ويزن بيان، ڪمپيوٽر monitors جو ڪم تصور ڪرڻ ناممڪن آهي. انھن کان سواء نٿو ڪري سگهان، ۽ ترقي يافته خودڪار انجنيئرنگ. اهي به هوائ جهاز ۽ اسپيس ٽيڪنالاجي ۾ استعمال ٿيندا آهن. سمجهڻ جيڪي semiconductors آهن، ڪيئن اهم اھي آھن؟ جي حقيقت، اسان نه ٿا چئون ته اها صرف اسان جي تهذيب جي اهميت عناصر آهي، پر پڻ underestimate کين قابل نه آهي.

عملي طور semiconductors جي استعمال، وڌيڪ ۽ اهڃاڻن جي هڪ انگ، منجھائن جي مواد جنهن مان اھي ڪيون وڃن ٿيون جي هن وڏي پيماني تي، ۽ پروسيسنگ جي فڪر جي ڪري ۽ گهربل نتيجا حاصل ڪرڻ لاء، ۽ ٻين فني خصوصيتن ته سائنسدانن جو اليڪٽرانڪ سامان تي ڪم جي چونڊ ڪر، انھن کي روڪي ڇڏيو آهي.

ٿڪل

اسان کولي جيڪي semiconductors ۾ جاچيا ويا آهن، اهي ڪيئن ڪم. سندن مزاحمت جي بنياد پيچيده طبعي ۽ ڪيميائي عمل سان ٺهيل آهي. ۽ اوھان کي اطلاع ڪري سگهن ٿا ته حقيقتون مضمون ۾ بيان ڏئي نه ٿو ناه، ته جيئن semiconductors کي سمجهڻ جي سادي سبب اهو آهي ته سائنس نه به آخر تائين سندن ڪم جو peculiarities اڀياس ڪري ڇڏيو لاء. پر اسان کي انهن جي بنيادي مال ۽ ڪنڀار، جنهن جي اسان کي انھن جي مشق ۾ وجهي ڪرڻ جي اجازت ڄاڻندا آھن. تنهن ڪري، اوهان کي مواد ۽ semiconductors انھن سان تجربن جي لاء ڳولا ڪري سگهو ٿا، محتاط رهيو. ڪير ڄاڻي ٿو، ٿي سگهي ٿو ته ۾ اوھان جو وڏو محقق پنڪي؟!