سیمی کنڈکٹر کیا ہے؟

بجلی کے کنڈکٹرز کے ساتھ، فطرت میں بہت سے مادے ہیں جن میں دھاتی موصلوں کے مقابلے میں نمایاں طور پر کم برقی چالکتا ہے۔ اس قسم کے مادوں کو سیمی کنڈکٹر کہا جاتا ہے۔

سیمی کنڈکٹرز میں شامل ہیں: کچھ کیمیائی عناصر جیسے سیلینیم، سلکان اور جرمینیم، سلفر کے مرکبات جیسے تھیلیم سلفائیڈ، کیڈیم سلفائیڈ، سلور سلفائیڈ، کاربائیڈز جیسے کاربورنڈم، کاربن (ہیرا)، بوران، ٹن، فاسفورس، اینٹیمونی، آرسینک، ٹیلوریم، آئوڈین۔ ، اور ایک عدد مرکبات جن میں مینڈیلیف نظام کے 4 - 7 گروپ کے عناصر میں سے کم از کم ایک شامل ہوتا ہے۔ نامیاتی سیمی کنڈکٹر بھی ہیں۔

سیمی کنڈکٹر کی برقی چالکتا کی نوعیت کا انحصار سیمی کنڈکٹر کے بنیادی مواد میں موجود نجاست کی قسم اور اس کے اجزاء کی مینوفیکچرنگ ٹیکنالوجی پر ہوتا ہے۔

سیمی کنڈکٹر - مادہ کے ساتھ برقی موصلیت 10-10 — 104 (ohm x cm)-1 موصل اور انسولیٹر کے درمیان ان خصوصیات کے ذریعے واقع ہے۔بینڈ تھیوری کے مطابق کنڈکٹرز، سیمی کنڈکٹرز اور انسولیٹروں کے درمیان فرق اس طرح ہے: خالص سیمی کنڈکٹرز اور الیکٹرانک انسولیٹروں میں فلڈ (ویلنس) بینڈ اور کنڈکشن بینڈ کے درمیان ایک ممنوع انرجی بینڈ ہوتا ہے۔

سیمی کنڈکٹر کرنٹ کیوں چلاتے ہیں۔

ایک سیمی کنڈکٹر میں الیکٹرانک چالکتا ہوتا ہے اگر اس کے ناپاک ایٹموں میں بیرونی الیکٹران نسبتاً کمزور طور پر ان ایٹموں کے مرکزے سے جڑے ہوں۔ اگر اس قسم کے سیمی کنڈکٹر میں برقی میدان پیدا ہوتا ہے تو اس فیلڈ کی قوتوں کے زیر اثر سیمی کنڈکٹر کے ناپاک ایٹموں کے بیرونی الیکٹران اپنے ایٹموں کی حدود سے نکل کر آزاد الیکٹران بن جائیں گے۔

مفت الیکٹران برقی فیلڈ فورسز کے زیر اثر سیمی کنڈکٹر میں برقی ترسیل پیدا کریں گے۔ لہذا، برقی طور پر چلنے والے سیمی کنڈکٹرز میں برقی رو کی نوعیت وہی ہے جو دھاتی موصل میں ہوتی ہے۔ لیکن چونکہ ایک سیمی کنڈکٹر کے فی یونٹ حجم کے مقابلے میں دھاتی موصل کے فی یونٹ حجم کے مقابلے میں کئی گنا کم مفت الیکٹران ہوتے ہیں، اس لیے یہ فطری ہے کہ دیگر تمام حالات ایک جیسے ہونے کی وجہ سے سیمی کنڈکٹر میں کرنٹ دھاتی کے مقابلے میں کئی گنا چھوٹا ہو گا۔ موصل.

ایک سیمی کنڈکٹر میں "سوراخ" چالکتا ہوتا ہے اگر اس کی نجاست کے ایٹم نہ صرف اپنے بیرونی الیکٹرانوں کو ترک نہیں کرتے، بلکہ، اس کے برعکس، سیمی کنڈکٹر کے اہم مادہ کے ایٹموں کے الیکٹرانوں کو پکڑنے کا رجحان رکھتے ہیں۔ اگر ایک ناپاک ایٹم اہم مادہ کے ایٹم سے الیکٹران کو چھین لیتا ہے، تو بعد میں الیکٹران کے لیے ایک قسم کی خالی جگہ بنتی ہے - ایک "سوراخ"۔

ایک سیمی کنڈکٹر ایٹم جس نے ایک الیکٹران کھو دیا ہے اسے "الیکٹران ہول" یا محض "سوراخ" کہا جاتا ہے۔اگر "سوراخ" پڑوسی ایٹم سے منتقل ہونے والے الیکٹران سے بھرا ہوا ہے، تو یہ ختم ہو جاتا ہے اور ایٹم برقی طور پر غیر جانبدار ہو جاتا ہے، اور "سوراخ" پڑوسی ایٹم کی طرف جاتا ہے جس نے الیکٹران کھو دیا ہے۔ لہذا، اگر ایک الیکٹرک فیلڈ کو سیمی کنڈکٹر پر "ہول" کنڈکشن کے ساتھ لگایا جاتا ہے، تو "الیکٹران ہولز" اس فیلڈ کی سمت بڑھیں گے۔

برقی میدان کے عمل کی سمت میں «الیکٹران ہولز» کا تعصب کسی فیلڈ میں مثبت برقی چارجز کی حرکت سے ملتا جلتا ہے اور اس وجہ سے یہ ایک سیمی کنڈکٹر میں برقی رو کا رجحان ہے۔

سیمی کنڈکٹرز کو ان کی برقی چالکتا کے طریقہ کار کے مطابق سختی سے فرق نہیں کیا جا سکتا، کیونکہ "ہول" چالکتا کے ساتھ ساتھ، یہ سیمی کنڈکٹر ایک یا دوسری ڈگری تک الیکٹرانک چالکتا رکھتا ہے۔

سیمی کنڈکٹرز کی خصوصیات ہیں:

• چالکتا کی قسم (الیکٹرانک - این قسم، سوراخ - پی - قسم)؛

• مزاحمت

• چارج کیریئر لائف ٹائم (اقلیت) یا پھیلاؤ کی لمبائی، سطح کی بحالی کی شرح؛

• سندچیوتی کثافت.

بھی دیکھو: سیمی کنڈکٹرز کی کرنٹ وولٹیج کی خصوصیات سلکان سب سے عام سیمی کنڈکٹر مواد ہے۔

درجہ حرارت میں ایسی مخلوقات ہیں جو سیمی کنڈکٹرز کی خصوصیات کو متاثر کرتی ہیں۔ اس کا اضافہ بنیادی طور پر مزاحمت میں کمی کا باعث بنتا ہے اور اس کے برعکس، یعنی نیم موصل منفی کی موجودگی کی طرف سے خصوصیات ہیں مزاحمت کا درجہ حرارت گتانک… مطلق صفر کے قریب، سیمی کنڈکٹر ایک انسولیٹر بن جاتا ہے۔

بہت سے آلات سیمی کنڈکٹرز پر مبنی ہیں۔ زیادہ تر معاملات میں، انہیں سنگل کرسٹل کی شکل میں حاصل کیا جانا چاہیے۔مطلوبہ خصوصیات دینے کے لیے، سیمی کنڈکٹرز کو مختلف نجاستوں کے ساتھ ڈوپ کیا جاتا ہے۔ ابتدائی سیمی کنڈکٹر مواد کی پاکیزگی پر بڑھتی ہوئی ضروریات عائد کی جاتی ہیں۔

سیمی کنڈکٹر ڈیوائسز

سیمی کنڈکٹر گرمی کا علاج

سیمی کنڈکٹر کا ہیٹ ٹریٹمنٹ - ایک سیمی کنڈکٹر کی الیکٹرو فزیکل خصوصیات کو تبدیل کرنے کے لیے ایک دیئے گئے پروگرام کے مطابق اسے گرم اور ٹھنڈا کرنا۔

تبدیلیاں: کرسٹل ترمیم، نقل مکانی کی کثافت، خالی جگہوں کا ارتکاز یا ساختی نقائص، چالکتا کی قسم، ارتکاز، نقل و حرکت اور چارج کیریئرز کی زندگی بھر۔ آخری چار، اس کے علاوہ، نجاست اور ساختی نقائص کے تعامل سے یا کرسٹل کے بڑے حصے میں نجاست کے پھیلاؤ سے متعلق ہو سکتے ہیں۔

جرمینیئم کے نمونوں کو 550 °C سے زیادہ درجہ حرارت پر گرم کرنے کے بعد تیز ٹھنڈک کے نتیجے میں درجہ حرارت جتنا زیادہ ہوتا ہے اس میں تھرمل قبول کرنے والے ظاہر ہوتے ہیں۔ اسی درجہ حرارت پر بعد میں اینیلنگ ابتدائی مزاحمت کو بحال کرتی ہے۔

اس رجحان کا ممکنہ طریقہ کار جرمینیئم جالی میں تانبے کا تحلیل ہے جو سطح سے پھیل جاتا ہے یا اس سے پہلے منتشر ہونے پر جمع ہوتا تھا۔ آہستہ اینیلنگ کی وجہ سے تانبا ساختی نقائص پر جمع ہوتا ہے اور جالی سے باہر نکلتا ہے۔ تیز ٹھنڈک کے دوران نئے ساختی نقائص کا ظہور بھی ممکن ہے۔ دونوں میکانزم زندگی بھر کو کم کر سکتے ہیں، جو تجرباتی طور پر قائم کی گئی ہے۔

سلکان میں 350 - 500 ° کے درجہ حرارت پر، تھرمل ڈونرز کی تشکیل زیادہ ارتکاز میں ہوتی ہے، کرسٹل کی نشوونما کے دوران سلکان میں زیادہ آکسیجن تحلیل ہوتی ہے۔ زیادہ درجہ حرارت پر، گرمی کے عطیہ کرنے والے تباہ ہو جاتے ہیں۔

رینج 700 - 1300 ° میں درجہ حرارت کو گرم کرنا اقلیتی چارج کیریئرز کی زندگی کو تیزی سے کم کرتا ہے (> 1000 ° پر فیصلہ کن کردار سطح سے نجاست کے پھیلاؤ کے ذریعہ ادا کیا جاتا ہے)۔ سلکان کو 1000-1300 ° پر گرم کرنا آپٹیکل جذب اور روشنی کے بکھرنے کو متاثر کرتا ہے۔

سیمی کنڈکٹرز کا اطلاق

جدید ٹکنالوجیوں میں، سیمی کنڈکٹرز نے سب سے زیادہ وسیع استعمال پایا ہے۔ ان کا تکنیکی ترقی پر بہت مضبوط اثر پڑا ہے۔ ان کی بدولت الیکٹرانک آلات کے وزن اور طول و عرض کو نمایاں طور پر کم کرنا ممکن ہے۔ الیکٹرانکس کے تمام شعبوں کی ترقی سیمی کنڈکٹر آلات پر مبنی متنوع آلات کی ایک بڑی تعداد کی تخلیق اور بہتری کا باعث بنتی ہے۔ سیمی کنڈکٹر ڈیوائسز مائیکرو سیلز، مائیکرو موڈیولز، ہارڈ سرکٹس وغیرہ کی بنیاد کے طور پر کام کرتے ہیں۔

سیمی کنڈکٹر ڈیوائسز پر مبنی الیکٹرانک ڈیوائسز عملی طور پر بے ربط ہیں۔ ایک احتیاط سے بنایا گیا اور اچھی طرح سے بند سیمی کنڈکٹر ڈیوائس ہزاروں گھنٹے تک چل سکتی ہے۔ تاہم، کچھ سیمی کنڈکٹر مواد میں درجہ حرارت کی ایک چھوٹی حد ہوتی ہے (مثال کے طور پر، جرمینیم)، لیکن زیادہ مشکل نہیں درجہ حرارت کا معاوضہ یا آلہ کے بنیادی مواد کو کسی دوسرے (مثال کے طور پر، سلیکون، سلکان کاربائیڈ) سے تبدیل کرنا اس خرابی کو بڑی حد تک ختم کرتا ہے۔ بہتری سیمی کنڈکٹر ڈیوائس مینوفیکچرنگ ٹیکنالوجی کے نتیجے میں اب بھی موجود پیرامیٹر کی بازی اور عدم استحکام میں کمی واقع ہوتی ہے۔

الیکٹرانکس میں سیمی کنڈکٹر

سیمی کنڈکٹر میٹل کانٹیکٹ اور الیکٹران ہول جنکشن (این پی جنکشن) سیمی کنڈکٹرز میں بنائے گئے سیمی کنڈکٹر ڈائیوڈس کی تیاری میں استعمال ہوتے ہیں۔ڈبل جنکشن (p-n-p یا n-R-n) — ٹرانجسٹر اور تھائرسٹر۔ یہ آلات بنیادی طور پر برقی سگنل کو درست کرنے، پیدا کرنے اور بڑھانے کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔

سیمی کنڈکٹرز کی فوٹو الیکٹرک خصوصیات فوٹو ریزسٹرس، فوٹوڈیوڈس اور فوٹوٹرانسسٹر بنانے کے لیے استعمال ہوتی ہیں۔ سیمی کنڈکٹر دوغلوں کے oscillators (amplifiers) کے فعال حصے کے طور پر کام کرتا ہے سیمی کنڈکٹر لیزرز… جب کوئی برقی کرنٹ آگے کی سمت میں pn جنکشن سے گزرتا ہے، چارج کیریئرز—الیکٹران اور سوراخ—فوٹانز کے اخراج کے ساتھ دوبارہ مل جاتے ہیں، جو کہ ایل ای ڈی بنانے کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔

ایل ای ڈی

سیمی کنڈکٹرز کی تھرمو الیکٹرک خصوصیات نے سیمی کنڈکٹر تھرمو الیکٹرک ریزسٹنس، سیمی کنڈکٹر تھرموکول، تھرموکول اور تھرمو الیکٹرک جنریٹر اور پیلٹیئر اثر کی بنیاد پر سیمی کنڈکٹرز کی تھرمو الیکٹرک کولنگ کو ممکن بنایا، - تھرمو الیکٹرک ریفریجریٹرز اور تھرموسٹیبلائزرز۔

سیمی کنڈکٹرز مکینیکل ہیٹ اور سولر انرجی کنورٹرز میں برقی — تھرمو الیکٹرک جنریٹرز اور فوٹو الیکٹرک کنورٹرز (سولر سیل) میں استعمال ہوتے ہیں۔

سیمی کنڈکٹر پر لاگو مکینیکل دباؤ اس کی برقی مزاحمت کو تبدیل کرتا ہے (اثر دھاتوں کے مقابلے میں زیادہ مضبوط ہوتا ہے)، جو کہ سیمی کنڈکٹر سٹرین گیج کی بنیاد ہے۔

سیمی کنڈکٹر آلات عالمی مشق میں بڑے پیمانے پر ہو چکے ہیں، الیکٹرانکس میں انقلاب برپا کرتے ہیں، وہ ان کی ترقی اور پیداوار کی بنیاد کے طور پر کام کرتے ہیں:

• پیمائش کا سامان، کمپیوٹر،

• ہر قسم کے مواصلات اور نقل و حمل کے لیے سامان،

• صنعتی عمل آٹومیشن کے لیے،

• تحقیقی آلات،

• راکٹ،

• طبی سامان

• دیگر الیکٹرانک آلات اور آلات۔

سیمی کنڈکٹر ڈیوائسز کا استعمال آپ کو نئے آلات بنانے اور پرانے کو بہتر بنانے کی اجازت دیتا ہے، جس کا مطلب یہ ہے کہ یہ اس کے سائز، وزن، بجلی کی کھپت کو کم کرتا ہے اور اس وجہ سے، سرکٹ میں گرمی کی پیداوار کو کم کرتا ہے، طاقت میں اضافہ، کارروائی کے لیے فوری تیاری، یہ فراہم کرتا ہے۔ آپ آپ کو الیکٹرانک آلات کی سروس لائف اور قابل اعتماد کو بڑھانے کی اجازت دیتے ہیں۔