అంతర్గత సెమీకండక్టర్ మరియు బాహ్య సెమీకండక్టర్ అంటే ఏమిటి?

అంతర్గత సెమీకండక్టర్ మరియు బాహ్య సెమీకండక్టర్ అంటే ఏమిటి?

మధ్య ఉన్న పదార్థం యొక్క విద్యుత్ ఆస్తి అవాహకం అలాగే డ్రైవర్ దీనిని సెమీకండక్టర్ పదార్థం అంటారు. సెమీకండక్టర్లకు ఉత్తమ ఉదాహరణలు Si మరియు Ge. సెమీకండక్టర్లను రెండు రకాలుగా వర్గీకరించారు, అవి అంతర్గత సెమీకండక్టర్ మరియు బాహ్య సెమీకండక్టర్ (పి-టైప్ మరియు ఎన్-టైప్). అంతర్గత రకం స్వచ్ఛమైన రకమైన సెమీకండక్టర్, అయితే విస్తృతమైన రకం వాహక తయారీకి మలినాలను కలిగి ఉంటుంది. గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద, అంతర్గత యొక్క వాహకత సున్నా అవుతుంది, అయితే బాహ్యంగా తక్కువ వాహకంగా మారుతుంది. ఈ వ్యాసం అంతర్గత యొక్క అవలోకనాన్ని చర్చిస్తుంది సెమీకండక్టర్స్ మరియు డోపింగ్ మరియు ఎనర్జీ బ్యాండ్ రేఖాచిత్రాలతో బాహ్య సెమీకండక్టర్స్.



అంతర్గత సెమీకండక్టర్ అంటే ఏమిటి?

అంతర్గత సెమీకండక్టర్ నిర్వచనం ఏమిటంటే, చాలా స్వచ్ఛమైన సెమీకండక్టర్ ఒక అంతర్గత రకం. ఎనర్జీ బ్యాండ్ భావనపై, ఈ సెమీకండక్టర్ యొక్క వాహకత గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద సున్నా అవుతుంది, ఇది క్రింది చిత్రంలో చూపబడుతుంది. అంతర్గత సెమీకండక్టర్ ఉదాహరణలు Si & Ge.


అంతర్గత సెమీకండక్టర్

అంతర్గత సెమీకండక్టర్





పై వాటిలో శక్తి బ్యాండ్ రేఖాచిత్రం, ప్రసరణ బ్యాండ్ ఖాళీగా ఉంది, అయితే వాలెన్స్ బ్యాండ్ పూర్తిగా నిండి ఉంటుంది. ఉష్ణోగ్రత పెరిగిన తర్వాత, కొంత ఉష్ణ శక్తిని దానికి సరఫరా చేయవచ్చు. కాబట్టి వాలెన్స్ బ్యాండ్ నుండి ఎలక్ట్రాన్లు వాలెన్స్ బ్యాండ్‌ను వదిలి కండక్షన్ బ్యాండ్ వైపు సరఫరా చేయబడతాయి.

ఎనర్జీ బ్యాండ్

ఎనర్జీ బ్యాండ్



వాలెన్స్ నుండి కండక్షన్ బ్యాండ్‌కు చేరేటప్పుడు ఎలక్ట్రాన్ల ప్రవాహం యాదృచ్ఛికంగా ఉంటుంది. క్రిస్టల్ లోపల ఏర్పడిన రంధ్రాలు కూడా ఎక్కడైనా స్వేచ్ఛగా ప్రవహిస్తాయి. కాబట్టి, ఈ సెమీకండక్టర్ యొక్క ప్రవర్తన ప్రతికూల TCR ని చూపుతుంది ( నిరోధక ఉష్ణోగ్రత గుణకం ). TCR అంటే, ఉష్ణోగ్రత పెరిగినప్పుడు, పదార్థం యొక్క ప్రతిఘటన తగ్గుతుంది & వాహకత పెరుగుతుంది.

శక్తి బ్యాండ్ రేఖాచిత్రం

శక్తి బ్యాండ్ రేఖాచిత్రం

బాహ్య సెమీకండక్టర్ అంటే ఏమిటి?

వాహక వంటి సెమీకండక్టర్ చేయడానికి, అప్పుడు కొన్ని మలినాలను కలుపుతారు, దీనిని బాహ్య సెమీకండక్టర్ అంటారు. గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద, ఈ రకమైన సెమీకండక్టర్ ఒక చిన్న ప్రవాహాన్ని నిర్వహిస్తుంది, అయితే ఇది రకరకాల తయారీకి సహాయపడదు ఎలక్ట్రానిక్ పరికరములు . అందువల్ల, సెమీకండక్టర్ వాహకతను చేయడానికి, డోపింగ్ ప్రక్రియ ద్వారా పదార్థానికి కొద్దిగా తగిన అశుద్ధతను చేర్చవచ్చు.

బాహ్య సెమీకండక్టర్

బాహ్య సెమీకండక్టర్

డోపింగ్

సెమీకండక్టర్‌కు అశుద్ధతను చేర్చే ప్రక్రియను డోపింగ్ అంటారు. బాహ్య సెమీకండక్టర్ తయారీలో పదార్థానికి జోడించబడిన అశుద్ధత మొత్తం నియంత్రించాలి. సాధారణంగా, ఒక సెమీకండక్టర్ యొక్క 108 అణువులకు ఒక అశుద్ధ అణువును చేర్చవచ్చు.


అశుద్ధతను జోడించడం ద్వారా, లేదు. రంధ్రాలు లేదా ఎలక్ట్రాన్ల యొక్క వాహకతను పెంచడానికి పెంచవచ్చు. ఉదాహరణకు, పెంటావాలెంట్ మలినంలో 5 వాలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్లు స్వచ్ఛమైన సెమీకండక్టర్‌కు జోడించబడితే, అప్పుడు లేదు. ఎలక్ట్రాన్లు ఉంటాయి. జోడించిన అశుద్ధత ఆధారంగా, బాహ్య సెమీకండక్టర్‌ను N- రకం సెమీకండక్టర్ & పి-టైప్ సెమీకండక్టర్ వంటి రెండు రకాలుగా వర్గీకరించవచ్చు.

అంతర్గత సెమీకండక్టర్‌లో క్యారియర్ ఏకాగ్రత

ఈ రకమైన సెమీకండక్టర్‌లో, ఒకసారి వాలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్లు సమయోజనీయ బంధాన్ని దెబ్బతీస్తాయి మరియు రెండు రకాల చార్జ్ క్యారియర్‌ల కంటే కండక్షన్ బ్యాండ్‌లోకి వెళితే రంధ్రాలు & ఉచిత ఎలక్ట్రాన్లు వంటివి ఉత్పత్తి చేయబడతాయి.
లేదు. ప్రసరణ బ్యాండ్లలోని ప్రతి యూనిట్ వాల్యూమ్ కోసం ఎలక్ట్రాన్ల లేకపోతే. వాలెన్స్ బ్యాండ్‌లోని ప్రతి యూనిట్ వాల్యూమ్‌కు రంధ్రాలను అంతర్గత సెమీకండక్టర్‌లో క్యారియర్ గా ration త అంటారు. అదేవిధంగా, ఎలక్ట్రాన్ క్యారియర్ ఏకాగ్రతను సంఖ్య అని నిర్వచించవచ్చు. ప్రసరణ బ్యాండ్‌లోని ప్రతి యూనిట్ వాల్యూమ్‌కు ఎలక్ట్రాన్ల యొక్క సంఖ్య. వాలెన్స్ బ్యాండ్‌లోని ప్రతి యూనిట్ వాల్యూమ్‌కు రంధ్రాలను రంధ్రం-క్యారియర్ గా ration త అంటారు.

అంతర్గత రకంలో, ప్రసరణ బ్యాండ్‌లో ఉత్పత్తి అయ్యే ఎలక్ట్రాన్లు సంఖ్యకు సమానం. వాలెన్స్ బ్యాండ్ లోపల ఉత్పత్తి చేయబడిన రంధ్రాల. అందువల్ల ఎలక్ట్రాన్ క్యారియర్‌ల సాంద్రత రంధ్రం-క్యారియర్ గా concent తకు సమానం. కనుక దీనిని ఇవ్వవచ్చు

ni = n = p

ఇక్కడ ‘n’ అనేది ఎలక్ట్రాన్ క్యారియర్ యొక్క ఏకాగ్రత, ‘P’ అనేది రంధ్రం యొక్క క్యారియర్ యొక్క ఏకాగ్రత & ‘ని’ అనేది అంతర్గత క్యారియర్ యొక్క గా ration త

వాలెన్స్ బ్యాండ్‌లో, రంధ్రం యొక్క ఏకాగ్రతను ఇలా వ్రాయవచ్చు

పి = ఎన్వి ఇ - (ఇఎఫ్-ఐఎస్వి) / TOబిటి

ప్రసరణ బృందంలో, ఎలక్ట్రాన్ యొక్క గా ration త ఇలా వ్రాయవచ్చు

N = P = Nc e - (E.సి-ఐఎస్ఎఫ్) / TOబిటి

పై సమీకరణంలో, ‘KB’ బోల్ట్జ్మాన్ స్థిరాంకం

‘టి’ అనేది అంతర్గత రకం సెమీకండక్టర్ యొక్క మొత్తం ఉష్ణోగ్రత

ప్రసరణ బ్యాండ్‌లోని రాష్ట్రాల సమర్థ సాంద్రత ‘ఎన్‌సీ’.

‘ఎన్వి’ అనేది వాలెన్స్ బ్యాండ్‌లోని రాష్ట్రాల సమర్థ సాంద్రత.

అంతర్గత సెమీకండక్టర్ యొక్క కండక్టివిటీ

ఈ సెమీకండక్టర్ యొక్క ప్రవర్తన సున్నా డిగ్రీల ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఒక ఖచ్చితమైన అవాహకం లాంటిది. ఎందుకంటే ఈ ఉష్ణోగ్రత వద్ద, ప్రసరణ బ్యాండ్ ఖాళీగా ఉంటుంది, వాలెన్స్ బ్యాండ్ నిండి ఉంటుంది మరియు ప్రసరణ కోసం, ఛార్జ్ క్యారియర్లు లేవు. ఏదేమైనా, గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద, థర్మల్ ఎనర్జీ భారీ సంఖ్యను చేయడానికి సరిపోతుంది. ఎలక్ట్రాన్-హోల్ జతలు. ఎలక్ట్రిక్ ఫీల్డ్ సెమీకండక్టర్‌కు వర్తించినప్పుడల్లా, ఎలక్ట్రాన్ల ప్రవాహం ఒక దిశలో ఎలక్ట్రాన్ల కదలిక వల్ల మరియు రివర్స్ దిశలో రంధ్రాలు ఉంటుంది

ఒక లోహం కోసం, ప్రస్తుత సాంద్రత ఉంటుంది J = nqEµ

రంధ్రాలు & ఎలక్ట్రాన్ల ప్రవాహం కారణంగా స్వచ్ఛమైన సెమీకండక్టర్‌లోని ప్రస్తుత సాంద్రత ఇలా ఇవ్వబడుతుంది

Jn = nqEµn

Jp = pqEµp

పై సమీకరణాలలో, ‘n’ అనేది ఎలక్ట్రాన్ల ఏకాగ్రత మరియు ‘q’ అనేది రంధ్రం / ఎలక్ట్రాన్‌పై చార్జ్, ‘p’ అనేది రంధ్రాల ఏకాగ్రత, ‘E’ అనువర్తిత విద్యుత్ క్షేత్రం, ‘n’n ఎలక్ట్రాన్ మొబిలిటీ మరియు ‘p’p అనేది రంధ్రాల కదలిక.

మొత్తం కరెంట్ యొక్క సాంద్రత

J = Jn + Jp

= nqEµn+ pqEµp

నేను =qE (nµn+ pµp)

ఇక్కడ J = σE, అప్పుడు సమీకరణం ఉంటుంది

E ==qE (nµn+ pµp)

= q (nµn+ pµp)

ఇక్కడ ‘σ’ సెమీకండక్టర్ యొక్క వాహకత

లేదు. ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్యకు సమానం. స్వచ్ఛమైన సెమీకండక్టర్‌లోని రంధ్రాల కాబట్టి n = p = ni

‘ని’ అనేది అంతర్గత పదార్థం యొక్క క్యారియర్ గా ration త, కాబట్టి

జె =q (niµn+ niµp)

స్వచ్ఛమైన సెమీకండక్టర్ వాహకత ఉంటుంది

σ=q (niµn+ niµp)

σ=qni (n+p)

కాబట్టి స్వచ్ఛమైన సెమీకండక్టర్ యొక్క వాహకత ప్రధానంగా అంతర్గత సెమీకండక్టర్ & ఎలక్ట్రాన్లు & రంధ్రాల కదలికపై ఆధారపడి ఉంటుంది.

తరచుగా అడిగే ప్రశ్నలు

1). అంతర్గత మరియు బాహ్య సెమీకండక్టర్ అంటే ఏమిటి?

సెమీకండక్టర్ యొక్క స్వచ్ఛమైన రకం అంతర్గత రకం, అయితే బాహ్యమైనది, సెమీకండక్టర్, దీనిలో మలినాలను జోడించవచ్చు, ఇది వాహకతను కలిగిస్తుంది.

2). అంతర్గత రకానికి ఉదాహరణలు ఏమిటి?

అవి సిలికాన్ & జెర్మేనియం

3). బాహ్య సెమీకండక్టర్ల రకాలు ఏమిటి?

అవి పి-టైప్ మరియు ఎన్-టైప్ సెమీకండక్టర్స్

4). ఎలక్ట్రానిక్స్ తయారీలో బాహ్య సెమీకండక్టర్లను ఎందుకు ఉపయోగిస్తున్నారు?

ఎందుకంటే బాహ్య రకం యొక్క విద్యుత్ వాహకత ఎక్కువగా ఉంటుంది. కాబట్టి ట్రాన్సిస్టర్‌లు, డయోడ్‌లు మొదలైన వాటి రూపకల్పనలో ఇవి వర్తిస్తాయి.

5). అంతర్గత యొక్క వాహకత ఏమిటి?

సెమీకండక్టర్‌లో, మలినాలు & నిర్మాణ లోపాలు చాలా తక్కువ సాంద్రతను కలిగి ఉంటాయి, వీటిని అంతర్గత వాహకత అంటారు.

అందువలన, ఇది ఒక గురించి అంతర్గత సెమీకండక్టర్ యొక్క అవలోకనం మరియు డోపింగ్తో బాహ్య సెమీకండక్టర్ మరియు ఎనర్జీ బ్యాండ్ రేఖాచిత్రం. ఇక్కడ మీ కోసం ఒక ప్రశ్న ఉంది, అంతర్గత ఉష్ణోగ్రత ఏమిటి?