अर्धचालक क्या है? विशेषताएं, गुण, प्रकार, लाभ, नुकसान

अर्धचालक क्या है?

परिभाषा :- अर्धचालक ऐसी सामग्रियां हैं जिनमें कंडक्टर (आमतौर पर धातु) और गैर-कंडक्टर या इन्सुलेटर (जैसे अधिकांश सिरेमिक) के बीच चालकता होती है।

अर्धचालक की विशेषताएं :-

अर्धचालक बेहतर परिस्थितियों या परिस्थितियों में बिजली का संचालन कर सकते हैं। यह अनूठी संपत्ति इसे आवश्यकतानुसार नियंत्रित तरीके से बिजली का संचालन करने के लिए एक उत्कृष्ट सामग्री बनाती है।

कंडक्टरों के विपरीत, अर्द्धचालकों में चार्ज वाहक केवल बाहरी ऊर्जा (थर्मल आंदोलन) के कारण उत्पन्न होते हैं। यह एक निश्चित संख्या में वैलेंस इलेक्ट्रॉनों को ऊर्जा अंतराल को पार करने और चालन बैंड में कूदने का कारण बनता है, जिससे समान मात्रा में खाली ऊर्जा अवस्था, यानी छेद निकल जाते हैं। इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों के कारण चालन समान रूप से महत्वपूर्ण हैं

अर्धचालकों के विशेष गुण :-

1. ताप बढ़ाने पर अर्धचालकों की विद्युत चालकता बढ़ती है, इस कारण ही अर्धचालकों का प्रतिरोध ताप गुणांक ऋणात्मक होता है।
2. अर्धचालकों में बहुत से अन्य उपयोगी गुण भी देखने को मिलते हैं, जैसे किसी एक दिशा में दूसरे दिशा की अपेक्षा आसानी से धारा का प्रवाह होना अर्थात् भिन्न-भिन्न दिशाओं में विद्युतचालकता का भिन्न-भिन्न होना।
3. इसके अलावा नियंत्रित मात्रा में अशुद्धियाँ (impurities) डालकर अर्धचालकों की चालकता को कम या अधिक किया जा सकता है।
4. इन अशुद्धियों को मिलाने की प्रक्रिया को ‘डोपन’ (doping) कहते हैं। डोपिंग करके ही इलेक्ट्रानिक युक्तियों (डायोड, ट्रांजिस्टर आदि) का निर्माण किया जाता है।
5. इनकी चालकता को बाहर से लगाए गए विद्युत क्षेत्र या प्रकाश के द्वारा भी परिवर्तित किया जा सकता है।

अर्धचालक के प्रकार :-

अर्धचालक दो प्रकार के होते हैं :-

• निज अर्धचालक (Intrinsic Semiconductor)
• बाह्य अर्धचालक (Extrinsic Semiconductor)

1. निज अर्धचालक (Intrinsic Semiconductor)

एक आंतरिक प्रकार की अर्धचालक सामग्री को रासायनिक रूप से बहुत शुद्ध बनाया जाता है। यह केवल एक ही प्रकार के तत्व से बना है।

2. बाह्य अर्धचालक (Extrinsic Semiconductor)

अर्धचालकों की चालकता में बहुत कम संख्या में उपयुक्त प्रतिस्थापन परमाणुओं को शामिल करके सुधार किया जा सकता है जिन्हें IMPURITIES कहा जाता है। शुद्ध अर्धचालक में अशुद्धता परमाणुओं को जोड़ने की प्रक्रिया को डोपिंग कहा जाता है। आमतौर पर, 107 में केवल 1 परमाणु को डोप किए गए अर्धचालक में एक डोपेंट परमाणु द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है।

बाह्य अर्धचालक दो प्रकार के होते हैं :-

1. n-टाइप अर्धचालक (n-type Sem iconductor)

n टाइप का अर्धचालक एक बाहरी अर्धचालक होता है, जब बहुत शुद्ध सिलिकॉन या जर्मेनियम को फॉस्फोरस (P), आर्सेनिक (As), या सुरमा (Sb) जैसे समूह -15 आवर्त सारणी तत्व के साथ गिराया जाता है।

2. p-टाइप अर्धचालक (p-type Semiconductor)

p-टाइप अर्धचालक एक बाहरी सेमीकंडक्टर होता है, जब बहुत शुद्ध सिलिकॉन या जर्मेनियम को समूह-13 आवर्त सारणी तत्व जैसे बोरॉन (B), एल्युमिनियम (Al), या गैलियम (Ga) के साथ गिराया जाता है।

अर्धचालक के लाभ :-

• चूंकि अर्धचालक उपकरणों में कोई फिलामेंट नहीं होता है, इसलिए इलेक्ट्रॉनों के उत्सर्जन के कारण उन्हें गर्म करने के लिए कोई शक्ति की आवश्यकता नहीं होती है।
• चूंकि कोई हीटिंग की आवश्यकता नहीं है, सर्किट चालू होने पर अर्धचालक उपकरण तुरंत काम करना शुरू हो जाते हैं।
• वैक्यूम ट्यूबों की तुलना में अर्धचालक उपकरणों को कम वोल्टेज ऑपरेशन की आवश्यकता होती है।
• वैक्यूम ट्यूबों की तुलना में सेमीकंडक्टर डिवाइस सस्ता हैं। अर्धचालक उपकरणों का लगभग असीमित जीवन है।

अर्धचालक के नुकसान :-

• वैक्यूम ट्यूबों की तुलना में अर्धचालक उपकरणों में शोर का स्तर अधिक है।
• साधारण अर्धचालक उपकरण, वैक्यूम ट्यूबों की तुलना में अधिक शक्ति सहन नहीं कर कर सकते हैं।

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