ऊर्जा स्तर और बैंड

 

ऊर्जा स्तर और बैंड

ऊपर देखे गए विचार और अवधारणाएं अब एक ऊर्जा बिंदु से विश्लेषण करेंगे।

रेडियो और ऊर्जा के बारे में बात करना एक ही है। त्रिज्या जितनी बड़ी होगी, उतनी बड़ी ऊर्जा भी होगी।

इलेक्ट्रॉन को ऊर्जा देने के कई तरीके हैं:

• तापीय ऊर्जा।
• चमकदार ऊर्जा (फोटोन E = hxf)।
• विद्युत क्षेत्र।
• आदि…

यदि कोई इलेक्ट्रॉन E1 से E2 में जाने के लिए सक्रिय है, तो यह इलेक्ट्रॉन एक कक्षा से दूसरी कक्षा में जा सकता है।

वह इलेक्ट्रॉन तुरंत लौटता है, जब वह वापस लौटता है तो उसे ऊर्जा छोड़नी या छोड़नी पड़ती है। आप इसे 2 तरीकों से कर सकते हैं:

• लौटते समय प्रकाश का फोटॉन बाहर आता है:

ई 2 - ई 1 = एचएक्सएफ

इस सुविधा का एक अनुप्रयोग लेड डायोड में देखा जाता है, जो ऊर्जा के आधार पर अलग-अलग रंगों में होगा, और अदृश्य फोटॉनों को उन आवृत्तियों पर भी जारी कर सकता है जहां आंख उन्हें पकड़ नहीं सकती है।

• ऊर्जा को ऊष्मा, तापीय ऊर्जा (डायोड हीटिंग) के रूप में भी छोड़ा जाता है।

हम इस तरह से ऊर्जा का प्रतिनिधित्व करेंगे।

अब तक हमने एक अलग परमाणु देखा है, लेकिन एक क्रिस्टल में हमें "पाउली अपवर्जन सिद्धांत" लागू करना होगा:

" एक इलेक्ट्रॉनिक प्रणाली में एक ही क्वांटम संख्या के साथ 2 इलेक्ट्रॉन नहीं हो सकते हैं ।"

अर्थात्, एक ही ऊर्जा के साथ 2 इलेक्ट्रॉन नहीं हो सकते।

एक आंतरिक अर्धचालक में ऊर्जा बैंड

पहले हमने देखा है कि आंतरिक अर्धचालक वे थे जिनमें अशुद्धियाँ नहीं थीं, यानी वे सभी Si परमाणु हैं।

पाउली अपवर्जन सिद्धांत को लागू करते समय, एक परमाणु के ऊर्जा इलेक्ट्रॉन E1 और पड़ोसी परमाणु के ऊर्जा इलेक्ट्रॉन E1 को ऊर्जा में अलग करना पड़ता है। चूंकि बड़ी संख्या में परमाणु होते हैं, कई ऊर्जा स्तर बहुत कम पृथक्करण के साथ दिखाई देते हैं, जिससे प्रथम ऊर्जा बैंड बनता है।

ऊर्जा E2 के इलेक्ट्रॉन 2 एनर्जी बैंड बनाने वाली ऊर्जा में अलग हो जाते हैं।

और इसी तरह, बाकी ऊर्जाओं के साथ, ऊर्जा बैंड (ऊर्जा स्तरों के समूह) बनाए जाते हैं। परिणाम इस प्रकार है:

जैसा कि निचले बैंड से एक इलेक्ट्रॉन को निकालना मुश्किल है, हम 2 निचले बैंड में रुचि नहीं रखते हैं, हम उन्हें ध्यान में नहीं रखेंगे, इसलिए हमारे पास होगा:

ये 2 बैंड परमाणु की अंतिम कक्षा के 4 इलेक्ट्रॉनों द्वारा बनाए गए हैं।

0 areK पर प्रत्येक परमाणु के 4 इलेक्ट्रॉन वेलेंसिया बैंड (एक त्रिज्या या अनुमत ऊर्जा में प्रत्येक) हैं।

बीसी = ड्राइविंग
बैंड बीवी = वेलेंसिया बैंड

300 AtK (27ºC, कमरे के तापमान) या उच्चतर पर, कुछ इलेक्ट्रॉन को प्रवाहकत्त्व बैंड में पारित होने के लिए पर्याप्त ऊर्जा मिल सकती है, इस प्रकार वालेंसिया बैंड में एक अंतर रह जाता है।

याद रखें कि हमने फ्री-होल इलेक्ट्रॉन जोड़े के इस थर्मल जेनरेशन को बुलाया। जितना अधिक तापमान बढ़ता है, उतने ही अधिक इलेक्ट्रॉन थर्मल जेनरेशन के कारण बढ़ते हैं।

यही कारण है कि 0 doesK पर एक अर्धचालक आचरण नहीं करता है और यदि तापमान बढ़ता है तो यह अधिक आचरण करता है। अब हम देखेंगे कि अशुद्धियों के साथ अर्धचालक के साथ क्या होता है।

एन-टाइप सेमीकंडक्टर में ऊर्जा बैंड

हमारे पास सामान्य सिलिकॉन (+4) परमाणुओं की तुलना में बहुत कम अशुद्धता परमाणु (+5) हैं।

जैसा कि बहुत कम दूषित होता है, +5 परमाणु बहुत दूर होते हैं और एक-दूसरे को प्रभावित नहीं करते हैं, विभिन्न परमाणुओं से इलेक्ट्रॉनों को समान ऊर्जा प्राप्त करने में सक्षम होते हैं और इसलिए वे सभी एक ही स्तर पर होते हैं। उस ऊर्जा को उन्होंने "एनर्जी ऑफ द डोनर एटम" (ई डी ) कहा है।

जैसे ही एक छोटी ऊर्जा दी जाती है, इलेक्ट्रॉन BC तक जाते हैं और मुक्त हो जाते हैं।

थर्मल पीढ़ी (होल-इलेक्ट्रॉन जोड़े की पीढ़ी) भी है, लेकिन जो कुछ होता है वह अशुद्धियों के कारण होता है और थर्मल पीढ़ी के कारण बहुत कम होता है, इसलिए हम बाद की उपेक्षा करेंगे।

एक पी-टाइप सेमीकंडक्टर में ऊर्जा बैंड

इस मामले में अशुद्धियाँ +3 परमाणु हैं, और जैसा कि पिछले मामले में बहुत कम हैं और वे बहुत दूर हैं, इसलिए विभिन्न परमाणुओं के इलेक्ट्रॉन एक ही ऊर्जा स्तर पर हैं। वह ऊर्जा "स्वीकारकर्ता परमाणु की ऊर्जा" (ई ए ) है।

300 K या अधिक पर, E A के पास का इलेक्ट्रॉन BV से ऊपर उठता है और BV में एक छेद छोड़ देता है जबकि E A इलेक्ट्रॉनों से भर जाता है। थर्मल पीढ़ी के रूप में अच्छी तरह से हो रहा है, लेकिन इससे पहले कि यह नगण्य है।