Overview
यह व्याख्यान सेमीकंडक्टर विषय का त्वरित और संक्षिप्त पुनरावलोकन है, जिसमें प्रमुख प्रकार, विशेषताएँ, P-N जंक्शन डायोड और रेक्टिफायर की कार ्यप्रणाली को समझाया गया है।
सेमीकंडक्टर: मूल बातें
- पदार्थों को चालक (conductor), रोधक (insulator), और अर्धचालक (semiconductor) में बाँटा जाता है।
- चालक की कंडक्टिविटी सबसे ज्यादा, अर्धचालक की उससे कम, और रोधक की सबसे कम होती है।
- 0 केल्विन तापमान पर सेमीकंडक्टर रोधक की तरह व्यवहार करते हैं; तापमान बढ़ाने से कंडक्टर की तरह।
- अर्धचालक के मुख्य उदाहरण सिलिकॉन (Si) और जर्मेनियम (Ge) हैं।
शुद्ध और अशुद्ध अर्धचालक
- शुद्ध अर्धचालक (Intrinsic) में केवल एक प्रकार के परमाणु होते हैं (सिलिकॉन या जर्मेनियम)।
- अशुद्ध (Extrinsic) अर्धचालक में इंप्योरिटी मिलाकर N-टाइप (पेंटावेलेंट इंप्योरिटी) या P-टाइप (ट्राइवेलेंट इंप्योरिटी) बनाए जाते हैं।
- एन-टाइप में फ्री इलेक्ट्रॉन की डेंसिटी होल से ज्यादा; पी-टाइप में होल की डेंसिटी ज्यादा।
इलेक्ट्रॉन-होल जनरेशन
- तापमान बढ़ने पर कोवैलेंट बॉन्ड टूटते हैं जिससे फ्री इलेक्ट्रॉन और होल बनते हैं।
- होल की मौजूदगी, इलेक्ट्रॉन की कमी दर्शाती है।
ऊर्जा बैंड सिद्धांत (Energy Band Theory)
- वैलेंस बैंड में इलेक्ट्रॉन बंधे रहते हैं, कंडक्शन बैंड में फ्री रहते हैं।
- कंडक्टर में बैंड ओवरलैप, सेमीकंडक्टर में बैंड गैप छोटा, रोधक में बड़ा होता है।
- सिलिकॉन का बैंड गैप ~1.1 eV; जर्मेनियम का ~0.72 eV है।
P-N जंक्शन डायोड
- पी-टाइप और एन-टाइप अर्धचालक को ज ोड़कर पी-एन जंक्शन बनाई जाती है।
- जंक्शन पर डिप्लीशन लेयर बनती है, जिसमें इम्मोबाइल आयन रहते हैं।
- अधिकांश कैरियर (holes या electrons) 'majority', कम वाले 'minority' कहलाते हैं।
- बैरियर पोटेंशियल और इलेक्ट्रिक फील्ड जंक्शन पर बनती है।
बायसिंग और करंट फ्लो
- फॉरवर्ड बायस: बैटरी का पॉजिटिव P से, नेगेटिव N से जोड़ेंगे; डिप्लीशन लेयर पतली, करंट फ्लो।
- रिवर्स बायस: उल्टा कनेक्शन; डिप्लीशन लेयर चौड़ी, करंट नहीं के बराबर।
- डायोड एक ही दिशा में करंट जाने देता है (P से N)।
रेक्टिफायर
- रेक्टिफायर AC को DC में बदलता है।
- हाफ-वेव रेक्टिफायर में एक डायोड, केवल आधी साइकिल में करंट मिल ता है।
- फुल-वेव रेक्टिफायर में दो डायोड, दोनों हाफ साइकिल में करंट मिलता है, इसी दिशा में।
Key Terms & Definitions
- अर्धचालक (Semiconductor) — ऐसा पदार्थ जिसकी कंडक्टिविटी चालक और रोधक के बीच होती है।
- इंट्रिंसिक (Intrinsic) — शुद्ध अर्धचालक।
- एक्सट्रिंसिक (Extrinsic) — अशुद्धता मिलाया गया अर्धचालक।
- एन-टाइप — पेंटावेलेंट इंप्योरिटी डोप किया गया अर्धचालक।
- पी-टाइप — ट्राइवेलेंट इंप्योरिटी डोप किया गया अर्धचालक।
- डिप्लीशन लेयर — जंक्शन पर बना आवेश रहित क्षेत्र।
- बैरियर पोटेंशियल — जंक्शन पर बना विरोधी विभवान्तर।
- रेक्टिफायर — AC को DC में बदलने वाला यंत्र।
Action Items / Next Steps
- प्रैक्टिस के लिए physics sample paper से केस स्टडी, असर्शन-रीजन और अन्य क्वेश्चन हल करें।
- P-N जंक्शन डायोड के ग्राफ और रेक्टिफायर की कार्यप्रणाली पर आधारित प्रश्नों का अभ्यास करें।