बहुसंख्यक आवेश वाहक

Majority Charge Carriers

अर्धचालक सामग्रियों में, आवेश वाहक वे कण होते हैं जो स्वतंत्र रूप से घूम सकते हैं और विद्युत चालकता में योगदान कर सकते हैं। अर्धचालकों में दो प्रकार के आवेश वाहक होते हैं: इलेक्ट्रॉन और छिद्र। इलेक्ट्रॉन नकारात्मक रूप से आवेशित कण होते हैं, जबकि छेद वैलेंस बैंड में सकारात्मक रूप से आवेशित रिक्त स्थान होते हैं।

एक शुद्ध अर्धचालक में, इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों की संख्या बराबर होती है, और सामग्री एक इन्सुलेटर होती है। हालाँकि, जब अर्धचालक में थोड़ी मात्रा में अशुद्धता परमाणु जोड़ा जाता है, तो चार्ज वाहक की संख्या बढ़ जाती है, और सामग्री एक कंडक्टर बन जाती है। इस प्रक्रिया को डोपिंग कहा जाता है.

जब एक अर्धचालक को एक इलेक्ट्रॉन दाता के साथ डोप किया जाता है, जो एक अशुद्धता परमाणु है जो चालन बैंड को एक इलेक्ट्रॉन दान करता है, तो परिणामी सामग्री को एन-प्रकार अर्धचालक कहा जाता है। एन-प्रकार के अर्धचालक में, इलेक्ट्रॉन बहुसंख्यक आवेश वाहक होते हैं, और छेद अल्पसंख्यक आवेश वाहक होते हैं।

इसके विपरीत, जब एक अर्धचालक को एक इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता के साथ मिलाया जाता है, जो एक अशुद्धता परमाणु है जो वैलेंस बैंड से एक इलेक्ट्रॉन को स्वीकार करता है, तो परिणामी सामग्री को पी-प्रकार अर्धचालक कहा जाता है। पी-प्रकार के अर्धचालक में, छेद बहुसंख्यक आवेश वाहक होते हैं, और इलेक्ट्रॉन अल्पसंख्यक आवेश वाहक होते हैं।

गणितीय समीकरण

निम्नलिखित गणितीय समीकरण अर्धचालक में बहुसंख्यक आवेश वाहकों की सांद्रता का वर्णन करता है:

n = N_D n_i

जहाँ:

•    n बहुसंख्यक आवेश वाहकों की सांद्रता है (n-प्रकार में इलेक्ट्रॉन और p-प्रकार में छिद्र)
•    N_D डोपिंग सांद्रण है (n-प्रकार में दाता परमाणुओं की संख्या और p-प्रकार में स्वीकर्ता परमाणुओं की संख्या)
•    n_i आंतरिक वाहक सांद्रता है (शुद्ध अर्धचालक में इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों की संख्या)

यह समीकरण इंगित करता है कि बहुसंख्यक आवेश वाहकों की सांद्रता डोपिंग सांद्रता और आंतरिक वाहक सांद्रता द्वारा निर्धारित होती है।