यौगिक अर्धचालक

compound semiconductor

यौगिक अर्धचालक वे सामग्रियां हैं जो दो या दो से अधिक तत्वों से बनी होती हैं। इनमें सिलिकॉन और जर्मेनियम जैसे मौलिक अर्धचालकों की तुलना में भिन्न गुण होते हैं। यौगिक अर्धचालकों का उपयोग सौर कोशिकाओं, एलईडी और लेजर सहित विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में किया जाता है।

कार्य सिद्धांत

यौगिक अर्धचालक विभिन्न संख्या में वैलेंस इलेक्ट्रॉनों वाले परमाणुओं से बने होते हैं। वैलेंस इलेक्ट्रॉनों में यह अंतर एक बैंड गैप बनाता है जो मौलिक अर्धचालकों के बैंड गैप से भिन्न होता है। बैंड गैप वैलेंस बैंड और कंडक्शन बैंड के बीच ऊर्जा अंतर है।

एक इलेक्ट्रॉन को वैलेंस बैंड से कंडक्शन बैंड में प्रवाहित होने के लिए, उसे बैंड गैप के बराबर या उससे अधिक ऊर्जा वाले फोटॉन को अवशोषित करना होगा। इस प्रक्रिया को फोटोएक्सिटेशन कहा जाता है।

यौगिक अर्धचालक विशेषताएँ

मौलिक अर्धचालकों की तुलना में यौगिक अर्धचालकों के कई फायदे हैं, जिनमें शामिल हैं:

   उच्च बैंड अंतराल

यौगिक अर्धचालकों में मौलिक अर्धचालकों की तुलना में अधिक बैंड अंतराल होते हैं। यह उन्हें सौर कोशिकाओं में प्रकाश को बिजली में परिवर्तित करने में अधिक कुशल बनाता है।

   उच्च वाहक गतिशीलता

यौगिक अर्धचालकों में मौलिक अर्धचालकों की तुलना में अधिक वाहक गतिशीलता होती है। यह उन्हें बिजली संचालित करने में तेज़ और अधिक कुशल बनाता है।

   डायरेक्ट बैंड गैप

कुछ यौगिक अर्धचालक, जैसे GaAs, में डायरेक्ट बैंड गैप होता है। इसका मतलब यह है कि इलेक्ट्रॉन फोटॉन को उत्सर्जित या अवशोषित किए बिना वैलेंस बैंड से चालन बैंड में संक्रमण कर सकते हैं। यह उन्हें एलईडी और लेजर में उपयोग के लिए आदर्श बनाता है।

गणितीय समीकरण

निम्नलिखित गणितीय समीकरण एक यौगिक अर्धचालक के बैंड गैप का वर्णन करता है:

$E_{g}={\frac {h\cdot c}{\lambda _{g}}},$

ई_जी = एचसी / λ_जी

जहाँ:

$E_{g},eV$ में बैंड गैप ऊर्जा है

   $h$ प्लैंक स्थिरांक है

   $c$ प्रकाश की गति है

   $\lambda _{g}$ फोटॉन की तरंग दैर्ध्य है जिसमें बैंड गैप के समान ऊर्जा होती है

निम्नलिखित गणितीय समीकरण वाहक मोबिल का वर्णन करता है:

$\mu =v_{d}/E,$

जहाँ:

   $\mu$ $(cm^{2}/V-s)$सेमी^2/वी-एस में वाहक गतिशीलता है

   $v_{d}(cm/s),$(सेमी/सेकंड) में वाहक का बहाव वेग है

  $E,V/cm$में विद्युत क्षेत्र है

रेखांकन

निम्नलिखित ग्राफ बैंड गैप ऊर्जा और फोटॉन की तरंग दैर्ध्य के बीच संबंध को दर्शाता है

ग्राफ से पता चलता है कि यौगिक अर्धचालकों में मौलिक अर्धचालकों की तुलना में अधिक वाहक गतिशीलता होती है।

यौगिक अर्धचालकों के अनुप्रयोग

यौगिक अर्धचालकों का उपयोग विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में किया जाता है, जिनमें शामिल हैं:

•    सौर कोशिकाएं
•    एल ई डी
•    लेजर
•    ट्रांजिस्टर
•    माइक्रोवेव उपकरण
•    इन्फ्रारेड डिटेक्टर
•    उच्च शक्ति इलेक्ट्रॉनिक्स

संक्षेप में

यौगिक अर्धचालक इलेक्ट्रॉनिक्स में बहुमुखी और महत्वपूर्ण सामग्री हैं। इनका उपयोग विभिन्न प्रकार के उपकरणों और सर्किटों में किया जाता है।