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सेमीकंडक्टर सामग्री के कई अलग-अलग प्रकार हैं।
इन विभिन्न प्रकार के सेमीकंडक्टर में कुछ अलग गुण होते हैं और सेमीकंडक्टर उपकरणों के विभिन्न रूपों में विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए खुद को उधार देते हैं।
कुछ मानक सिग्नल अनुप्रयोगों के लिए लागू हो सकते हैं, अन्य उच्च आवृत्ति एम्पलीफायरों के लिए, जबकि अन्य प्रकार बिजली अनुप्रयोगों और कठोर वातावरण के लिए या अन्य प्रकाश उत्सर्जक अनुप्रयोगों के लिए लागू हो सकते हैं। ये सभी विभिन्न अनुप्रयोग विभिन्न प्रकार की अर्धचालक सामग्रियों का उपयोग करते हैं।
अर्धचालक प्रकार / वर्गीकरण
दो बुनियादी समूह या वर्गीकरण हैं जिनका उपयोग विभिन्न अर्धचालक प्रकारों को परिभाषित करने के लिए किया जा सकता है:
- आंतरिक सामग्री: एक आंतरिक प्रकार का अर्धचालक पदार्थ जो रासायनिक रूप से बहुत शुद्ध होता है। परिणामस्वरूप इसमें बहुत कम संवाहक स्तर होता है जिसमें बहुत कम संख्या में आवेश वाहक होते हैं, अर्थात् छेद और इलेक्ट्रॉन, जिनके पास समान मात्रा में होता है।
- बाहरी सामग्री: बाह्य प्रकार के अर्धचालक वे होते हैं जहां मूल आंतरिक सामग्री में थोड़ी मात्रा में अशुद्धता जोड़ दी गई है। यह 'डोपिंग' एक अलग आवर्त सारणी समूह से एक तत्व का उपयोग करता है और इस तरह से यह या तो अर्धचालक की तुलना में वैलेंस बैंड में अधिक या कम इलेक्ट्रॉनों होगा। इससे इलेक्ट्रॉनों की अधिकता या कमी होती है। इस तरह से दो प्रकार के अर्धचालक उपलब्ध हैं: इलेक्ट्रॉन नकारात्मक रूप से आवेशित वाहक होते हैं।
- N- प्रकार: एन-प्रकार के अर्धचालक पदार्थ में इलेक्ट्रॉनों की अधिकता होती है। इस तरह, एक विद्युत प्रवाह में संभावित अंतर के परिणाम के तहत एक दिशा में अक्षांशों और उनके समग्र आंदोलन के भीतर मुक्त इलेक्ट्रॉन उपलब्ध होते हैं। यह एक एन-प्रकार अर्धचालक में, चार्ज वाहक इलेक्ट्रॉन हैं।
- पी के प्रकार: पी-प्रकार के अर्धचालक पदार्थ में इलेक्ट्रॉनों की कमी होती है, यानी क्रिस्टल जाली में 'छेद' होते हैं। इलेक्ट्रॉन एक खाली स्थिति से दूसरे स्थान पर जा सकते हैं और इस मामले में यह माना जा सकता है कि छेद बढ़ रहे हैं। यह एक संभावित अंतर के प्रभाव में हो सकता है और छिद्रों को एक दिशा में प्रवाहित होते देखा जा सकता है जिसके परिणामस्वरूप विद्युत प्रवाह हो सकता है। छिद्रों को स्थानांतरित करने के लिए मुक्त इलेक्ट्रॉनों की तुलना में स्थानांतरित करना वास्तव में कठिन है और इसलिए छिद्रों की गतिशीलता मुक्त इलेक्ट्रॉनों की तुलना में कम है। छेद सकारात्मक चार्ज वाहक हैं।
अर्धचालक सामग्री समूह
सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला अर्धचालक पदार्थ क्रिस्टलीय अकार्बनिक ठोस हैं। इन सामग्रियों को अक्सर आवर्त सारणी के भीतर उनकी स्थिति या समूह के अनुसार वर्गीकृत किया जाता है। इन समूहों को बाहरी तत्वों की कक्षा में इलेक्ट्रॉनों द्वारा निर्धारित किया जाता है।
जबकि अधिकांश अर्धचालक सामग्रियों का उपयोग अकार्बनिक है, बढ़ती हुई कार्बनिक सामग्रियों की भी जांच और उपयोग किया जा रहा है।
अर्धचालक सामग्री सूची
कई अलग-अलग प्रकार के अर्धचालक पदार्थ हैं जिनका उपयोग इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के भीतर किया जा सकता है। प्रत्येक के अपने फायदे, नुकसान और ऐसे क्षेत्र हैं जहां इसका उपयोग इष्टतम प्रदर्शन की पेशकश करने के लिए किया जा सकता है।
| सामग्री | रासायनिक प्रतीक / सूत्र | समूह | विवरण |
|---|---|---|---|
| जर्मेनियम | जीई | चतुर्थ | इस प्रकार के अर्धचालक पदार्थ का उपयोग राडार डिटेक्शन डायोड से कई शुरुआती उपकरणों में पहले ट्रांजिस्टर में किया गया था। डायोड एक उच्च रिवर्स चालकता और तापमान गुणांक दिखाते हैं जिसका मतलब है कि शुरुआती ट्रांजिस्टर थर्मल पलायन से पीड़ित हो सकते हैं। सिलिकॉन से बेहतर चार्ज वाहक गतिशीलता प्रदान करता है और इसलिए इसका उपयोग कुछ आरएफ उपकरणों के लिए किया जाता है। इन दिनों व्यापक रूप से उपयोग नहीं किया गया क्योंकि बेहतर अर्धचालक सामग्री उपलब्ध है। |
| सिलिकॉन | एस | चतुर्थ | सिलिकॉन सेमीकंडक्टर सामग्री का सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला प्रकार है। इसका प्रमुख लाभ यह है कि इसे बनाना आसान है और अच्छे सामान्य विद्युत और यांत्रिक गुण प्रदान करता है। एक और लाभ यह है कि जब इसे एकीकृत सर्किट के लिए उपयोग किया जाता है तो यह उच्च गुणवत्ता वाले सिलिकॉन ऑक्साइड बनाता है जो आईसी के विभिन्न सक्रिय तत्वों के बीच इन्सुलेशन परतों के लिए उपयोग किया जाता है। |
| गैलियम आर्सेनाइड | GaAs | III-V | गैलियम आर्सेनाइड सिलिकॉन के बाद सेमीकंडक्टर का दूसरा सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला प्रकार है। यह उच्च प्रदर्शन आरएफ उपकरणों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है जहां इसकी उच्च इलेक्ट्रॉन गतिशीलता का उपयोग किया जाता है। इसका उपयोग अन्य III-V अर्धचालक के लिए सब्सट्रेट के रूप में भी किया जाता है, उदा। InGaAs और GaInNAs। हालाँकि यह एक भंगुर पदार्थ है और इसमें सिलिकॉन की तुलना में कम छेद की गतिशीलता होती है जो कि पी-टाइप सीएमओएस ट्रांजिस्टर जैसे अनुप्रयोगों को संभव नहीं बनाता है। इसे बनाना भी अपेक्षाकृत कठिन है और इससे GaAs उपकरणों की लागत बढ़ जाती है। |
| सिलिकन कार्बाइड | सिक | चतुर्थ | सिलिकॉन कार्बाइड कई अनुप्रयोगों में उपयोग करता है। इसका उपयोग अक्सर बिजली उपकरणों में किया जाता है, जहां इसके नुकसान काफी कम होते हैं और ऑपरेटिंग तापमान सिलिकॉन आधारित उपकरणों की तुलना में अधिक हो सकता है। सिलिकॉन कार्बाइड में ब्रेकडाउन की क्षमता होती है जो कि सिलिकॉन से लगभग दस गुना अधिक है। सिलिकॉन कार्बाइड के रूप अर्धचालक सामग्री के प्रकार थे जो पीले और नीले एल ई डी के कुछ शुरुआती रूपों के साथ उपयोग किए जाते थे। |
| गैलियम नाइट्राइड | गण मन | III-V | इस प्रकार की अर्धचालक सामग्री माइक्रोवेव ट्रांजिस्टर में अधिक व्यापक रूप से होने लगी है जहाँ उच्च तापमान और शक्तियों की आवश्यकता होती है। कुछ माइक्रोवेव IC में भी इसका उपयोग किया जा रहा है। जीएन को पी-प्रकार के क्षेत्र देने के लिए डोप करना मुश्किल है और यह ईएसडी के प्रति संवेदनशील भी है, लेकिन आयनकारी विकिरण के लिए अपेक्षाकृत असंवेदनशील है। कुछ नीले एल ई डी में इस्तेमाल किया गया है। |
| गैलियम फास्फाइड | गैप | III-V | इस अर्धचालक सामग्री ने एलईडी तकनीक के भीतर कई उपयोग किए हैं। इसका उपयोग कई प्रारंभिक निम्न से मध्यम चमक वाले एल ई डी में किया गया था, जो अन्य डोपेंट के अतिरिक्त रंगों पर निर्भर करता है। शुद्ध गैलियम फास्फाइड एक हरे रंग की रोशनी पैदा करता है, नाइट्रोजन-डोपेड, यह पीले-हरे रंग का उत्सर्जन करता है, ZnO-doped यह लाल उत्सर्जन करता है। |
| कैडमियम सल्फाइड | CdS | द्वितीय-VI | फोटोरिस्टर्स और सौर कोशिकाओं में भी उपयोग किया जाता है। |
| लीड सल्फाइड | पीबीएस | चतुर्थ-VI | खनिज गलैना के रूप में उपयोग किया जाता है, इस अर्धचालक सामग्री का उपयोग बहुत ही शुरुआती रेडियो डिटेक्टरों में किया जाता था, जिन्हें 'कैट व्हिसर्स' के रूप में जाना जाता था, जहां संकेतों को सुधारने के लिए गैलिना पर टिन के तार के साथ एक बिंदु संपर्क किया गया था। |
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