ट्रांजिस्टर | यह महत्वपूर्ण विशेषताएं है | प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष बैंड अंतराल

विषय-सूची

इस लेख में हम ट्रांजिस्टर और इसकी विशेषताओं से संबंधित बुनियादी अवधारणाओं के बारे में चर्चा करेंगे। 

ट्रांजिस्टर क्या है?

एक ट्रांजिस्टर की परिभाषा:

“ट्रांजिस्टर तीन कनेक्शन भागों के साथ एक अर्धचालक उपकरण है। यह उपकरण मुख्य रूप से इलेक्ट्रॉनिक सिग्नल एप्लिकेशन को स्विच करने के लिए प्रवर्धन के लिए उपयोग किया जाता है।

एक ट्रांजिस्टर के लक्षण:

  • एक ट्रांजिस्टर वर्तमान और वोल्टेज के बीच के संबंध का प्रतिनिधित्व करता है।
    • यह सामान्य रूप से दो-पोर्ट नेटवर्क है
    • ट्रांजिस्टर मोड में से प्रत्येक में अलग-अलग इनपुट विशेषताओं, आउटपुट विशेषताओं और वर्तमान हस्तांतरण विशेषताओं हैं।
    • एक ट्रांजिस्टर में तीन डंडे होते हैं, और प्रत्येक डंडे मुख्य रूप से एन-प्रकार और पी-प्रकार सब्सट्रेट से बना होता है।

एक ट्रांजिस्टर में तीन टर्मिनल होते हैं

  • emitter
  • आधार
  • कलेक्टर

ट्रांजिस्टर को दो प्रमुख श्रेणियों में विभाजित किया गया है

  • द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर (BJT)
  • क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर (FET)

एक ट्रांजिस्टर में भी तीन मोड मौजूद होते हैं

  • आम एमिटर या सीई मोड
  • कॉमन बेस या सीबी मोड
  • आम कलेक्टर या सीसी मोड

पीएनपी और एनपीएन ट्रांजिस्टर का आरेख

ट्रांजिस्टर | यह महत्वपूर्ण विशेषताएं हैं | प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष बैंड गैप
पीएनपी और एनपीएन ट्रांजिस्टर
पीएनपी और एनपीएन ट्रांजिस्टर

पीएनपी और एनपीएन ट्रांजिस्टर के बारे में अधिक जानने के लिए, पहले हमें पी-टाइप और एन-टाइप अर्धचालक के बारे में जानना होगा।

P- प्रकार अर्धचालक क्या है?

एक पी-प्रकार अर्धचालक (संपर्क) अर्धचालक का एक प्रकार है जब कुछ अशुद्धता (मुख्य रूप से त्रिदोष) को आंतरिक या शुद्ध अर्धचालक में जोड़ा जाता है। इन प्रकारों में, छेद बहुसंख्यक होते हैं और इलेक्ट्रॉनिक्स अल्पसंख्यक वाहक होते हैं। त्रिदोष अशुद्धियाँ बोरॉन (बी), गैलियम (गा), आदि हो सकती हैं।

एन-टाइप सेमीकंडक्टर क्या है?

एक एन-टाइप सेमीकंडक्टर एक प्रकार का सेमीकंडक्टर होता है, जब कुछ अशुद्धियाँ (मुख्य रूप से पेंटावैलेंट) को एक बाहरी सेमीकंडक्टर में डाल दिया जाता है। इसमें इलेक्ट्रॉन बहुसंख्यक या प्राथमिक वाहक होते हैं, और छिद्र अल्पसंख्यक या द्वितीयक वाहक होते हैं।

कुछ उदाहरण फास्फोरस (P), आर्सेनिक (As) आदि हैं।

एन-प्रकार और पी-प्रकार अर्धचालकों में, हम विभिन्न प्रकार के 'ऊर्जा बैंड' का निरीक्षण करते हैं जो एक ट्रांजिस्टर के कार्य में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है; वो हैं:-

ट्रांजिस्टर | यह महत्वपूर्ण विशेषताएं हैं | प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष बैंड गैप

छवि क्रेडिट: Tem5psuएन और पी डोपिंगसीसी द्वारा एसए 4.0

बैंड गैप क्या है?

ऊर्जा अंतराल

"बैंड गैप वैलेंस बैंड के शीर्ष और एक इन्सुलेटर और सेमीकंडक्टर में चालन बैंड के नीचे के बीच ऊर्जा अंतर को संदर्भित करता है।"

- यह मूल रूप से ठोस के लिए एक ऊर्जा सीमा है जहां कोई इलेक्ट्रॉन राज्य अस्तित्व में नहीं हो सकता है।

ट्रांजिस्टर | यह महत्वपूर्ण विशेषताएं हैं | प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष बैंड गैप
बैंड गैप आरेख

निषिद्ध गैप

- एक ठोस में, ठोस के भीतर एक इलेक्ट्रॉन की तुलना में ऊर्जा की सीमा में एक ऊर्जा बैंड हो सकता है, और ऊर्जा की एक सीमा जो हो सकती है उसे निषिद्ध अंतराल नहीं कहा जाता है।

ट्रांजिस्टर | यह महत्वपूर्ण विशेषताएं हैं | प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष बैंड गैप
निषिद्ध गैप आरेख
छवि क्रेडिट: एस-केईबैंडगैप-तुलना-विचलन-ईसीसी द्वारा एसए 2.5

वैलेंस बैंड और कंडक्शन बैंड

ठोस अवस्थाओं में, वैलेंस बैंड और चालन बैंड Fermi स्तर (den द्वारा निरूपित एक थर्मोडायनामिक मात्रा) के निकट बैंड होते हैं और ठोस पदार्थों की विद्युत चालकता का निर्धारण करते हैं।

ट्रांजिस्टर | यह महत्वपूर्ण विशेषताएं हैं | प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष बैंड गैप
मूल्य और चालन बैंड

एक ट्रांजिस्टर बनाने के लिए, हमें दो प्रकार के अर्धचालकों की आवश्यकता है, जो हैं:

1. आंतरिक अर्धचालक

ट्रांजिस्टर | यह महत्वपूर्ण विशेषताएं हैं | प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष बैंड गैप
आंतरिक अर्धचालक
  • - सामग्री शुद्ध रूप में हैं
  • - कम विद्युत चालकता
  • - चालन बैंड में मुक्त इलेक्ट्रॉनों की संख्या = वैलेंस बैंड में छिद्रों की संख्या
  • - विद्युत चालकता तापमान पर प्रभाव डालती है।

2. बाह्य अर्धचालक

ट्रांजिस्टर | यह महत्वपूर्ण विशेषताएं हैं | प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष बैंड गैप
बाहरी अर्धचालक

बाह्य अर्धचालकों को आगे दो प्रकारों में विभाजित किया गया है

  • n- प्रकार
  • पी-प्रकार
  • - पी-टाइप और एन-टाइप डोपेंट के साथ डोप की गई सामग्री
  • - छिद्रों और इलेक्ट्रॉनों की संख्या बराबर नहीं है
  • - उच्च विद्युत चालकता
  • - Sb, P, ln, Bi जैसी अशुद्धता को सिलिकॉन और जर्मेनियम परमाणुओं से डोप किया जाता है।

प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष बैंडगैप

सेमीकंडक्टर इलेक्ट्रॉनिक्स में, एक सेमीकंडक्टर के बैंडगैप को मूल रूपों में निम्नानुसार वर्गीकृत किया जा सकता है:

  • प्रत्यक्ष बंदगप
  • अप्रत्यक्ष बैंडगैप।
ट्रांजिस्टर | यह महत्वपूर्ण विशेषताएं हैं | प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष बैंड गैप
प्रत्यक्ष बंदगप

ट्रांजिस्टर | यह महत्वपूर्ण विशेषताएं हैं | प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष बैंड गैप
अप्रत्यक्ष बैंडगैप

बैंड संरचनाओं पर निर्भर, पदार्थों में एक सीधा बैंडगैप या अप्रत्यक्ष बैंडगैप होता है।

  • प्रत्यक्ष बैंड-गैप तब होता है जब प्रवाहकीय क्षेत्र से निम्न-ऊर्जा स्तर की गति और वैलेंस क्षेत्र से उच्च-ऊर्जा स्तर समान होते हैं।
  • इन-डायरेक्ट बैंड-गैप तब होता है जब प्रवाहकीय क्षेत्र से निम्न-ऊर्जा स्तर की गति और वैलेंस क्षेत्र से उच्च-ऊर्जा स्तर समान नहीं होते हैं।
  • जब एक इलेक्ट्रॉन में पर्याप्त ऊर्जा होती है, तो वे प्रवाहकीय बैंड तक पहुंच सकते हैं। इस प्रक्रिया में, फोटोन उत्सर्जित हो रहे हैं।  
  • एक अप्रत्यक्ष बैंडगैप सामग्री के लिए, फोटॉन और फोनन दोनों को ऊपरी चालन बैंड शीर्ष से निचले प्रवाहकत्त्व बैंड में संक्रमण में शामिल किया गया है।

वैलेंस बैंड में अधिकतम-ऊर्जा स्थिति और चालन बैंड में मिन-ऊर्जा राज्य Brillouin क्षेत्र k-वेक्टर या एक विशेष क्रिस्टल गति द्वारा प्रतिष्ठित हैं। इस घटना में कि-वेक्टर अलग हैं, पदार्थ में एक "अप्रत्यक्ष अंतर" है। बैंडगैप को प्रत्यक्ष के रूप में जाना जाता है अगर छेद और इलेक्ट्रॉनों के क्रिस्टल चालन चालन और वैधता बैंड में बराबर होते हैं; एक e- एक फोटॉन का उत्सर्जन कर सकता है। एक फोटॉन को "अप्रत्यक्ष" अंतराल के भीतर उत्सर्जित नहीं किया जा सकता है क्योंकि इलेक्ट्रॉन को एक मध्यवर्ती एक से गुजरना होता है और क्रिस्टल जाली में गति को स्थानांतरित करना होता है।

अर्धवृत्ताकार सामग्री क्या है?

प्रत्यक्ष अंतराल के साथ कुछ पदार्थों में, अंतर का मूल्य नकारात्मक है। ऐसे पदार्थों को अर्धवृत्त कहा जाता है।

मॉस-ब्यूस्टीन प्रभाव

मॉस-बुर्स्टीन प्रभाव या बर्टेन-मॉस शिफ्ट कौतुक है जहां एक अर्धचालक का बैंडगैप बढ़ सकता है।

  • यह एक पतित इलेक्ट्रॉन वितरण के लिए या अर्धचालक के कुछ प्रकार में देखा जाता है।  
  • मॉस-बुर्स्टीन शिफ्ट के अनुसार बैंड गैप है
ट्रांजिस्टर | यह महत्वपूर्ण विशेषताएं हैं | प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष बैंड गैप
मॉस-ब्यूस्टीन प्रभाव

स्पष्ट बैंड गैप = वास्तविक बैंड गैप + मॉस-बर्स्टीन शिफ्ट

आमतौर पर डोप्ड सेमीकंडक्टर में, फर्मी स्तर को वैलेंस और चालन बैंड के बीच पाया जाना है।

उदाहरण के लिए, एक एन-टाइप सेमीकंडक्टर में, जैसे-जैसे डोपिंग एकाग्रता बढ़ती है, इलेक्ट्रॉन चालन क्षेत्रों में आबाद होते हैं जो फर्मी स्तर को उच्च ऊर्जा लेबल के लिए मजबूर करते हैं।

Fermi स्तर डोपिंग की अध: पतन मात्रा के लिए चालन बैंड में स्थित है। पाउली का बहिष्करण सिद्धांत इन पूर्व कब्जे वाले राज्यों के लिए उत्तेजना को प्रतिबंधित करता है। इस प्रकार एक वृद्धि एस स्पष्ट रूप से बैंडगैप में देखी गई।

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सौम्या भट्टाचार्य के बारे में

ट्रांजिस्टर | यह महत्वपूर्ण विशेषताएं हैं | प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष बैंड गैपवर्तमान में मैं इलेक्ट्रॉनिक्स और संचार के क्षेत्र में निवेशित हूं।
मेरे लेख एक बहुत ही सरल लेकिन सूचनात्मक दृष्टिकोण में कोर इलेक्ट्रॉनिक्स के प्रमुख क्षेत्रों पर केंद्रित हैं।
मैं एक विशद शिक्षार्थी हूं और इलेक्ट्रॉनिक्स डोमेन के क्षेत्र में सभी नवीनतम तकनीकों से खुद को अपडेट रखने की कोशिश करता हूं।

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