बैंड गैप ऊर्जा का अंतर है सबसे कम चालन बैंड और सबसे अधिक संयोजकता बैंड अर्धचालक में। चालन बैंड और इलेक्ट्रॉनों के वैलेंस बैंड के बीच की दूरी को बैंड गैप के रूप में जाना जाता है। चालन बैंड में एक इलेक्ट्रॉन को उत्तेजित करने के लिए आवश्यक न्यूनतम ऊर्जा, जहाँ वह चालन में संलग्न हो सकता है, को अनिवार्य रूप से बैंड गैप द्वारा दर्शाया जाता है।
संयोजकता बैंड निम्न ऊर्जा स्तर है; इसलिए, यदि इसके और उच्च ऊर्जा स्तर के बीच कोई स्थान है चालन बैंडइलेक्ट्रॉनों को मुक्त होने के लिए ऊर्जा को जोड़ना होगा। इस बैंड गैप की परिमाण और अस्तित्व कंडक्टर, अर्धचालक और इन्सुलेटर के बीच अंतर करना संभव बनाता है।
चालक, इन्सुलेटर और अर्धचालक अपने बैंड गैप में किस प्रकार भिन्न होते हैं?
अलग-अलग बैंड गैप से पता चलता है कि सेमीकंडक्टर, इंसुलेटर और कंडक्टर में अलग-अलग आकार के बैंड गैप होते हैं। सामग्री की अनूठी विशेषताएं आंशिक रूप से इस बैंड गैप की सीमा के कारण होती हैं। इंसुलेटर में, एक महत्वपूर्ण बैंड गैप होता है वैलेंस बैंड में इलेक्ट्रॉनों को अलग करना चालन बैंड में मौजूद इलेक्ट्रॉनों से। यह दर्शाता है कि एक महत्वपूर्ण "निषिद्ध" ऊर्जा अंतराल मौजूद है जो वैलेंस स्पेस से इलेक्ट्रॉनों को चालन स्पेस में कूदने और चालन में संलग्न होने से रोकता है। यह बताता है कि इन्सुलेटर बिजली का संचालन कुशलता से क्यों नहीं करते हैं।
कंडक्टरों में वैलेंस बैंड और कंडक्शन बैंड ओवरलैप होते हैं। इस ओवरलैप के परिणामस्वरूप वैलेंस इलेक्ट्रॉन कंडक्शन बैंड में प्रवेश करने और कंडक्शन में भाग लेने के लिए लगभग स्वतंत्र होते हैं। वैलेंस इलेक्ट्रॉनों का केवल एक हिस्सा ही पदार्थ से होकर गुजर सकता है क्योंकि आंशिक ओवरलैप, लेकिन यह अभी भी कंडक्टरों को सुचालक बनाने के लिए पर्याप्त है।
अर्धचालकों में बैंड गैप को कैसे भरा जाता है?
अर्धचालकों में अंतर को किसी प्रकार की उत्तेजना से भरा जा सकता है, संभवतः सूर्य से। फोटोवोल्टिक सेल। अंतर मूल रूप से एक इन्सुलेटर और कंडक्टर के बीच के आकार का होता है। इस मॉडल में सीमित संख्या में इलेक्ट्रॉन चालन बैंड में प्रवेश कर सकते हैं और बहुत मामूली मात्रा में बिजली का संचालन कर सकते हैं।
इस इलेक्ट्रॉन के सक्रिय होने से पीछे छोड़ा गया इलेक्ट्रॉन छिद्र अन्य चालन प्रक्रियाओं को भी संभव बनाता है। पास के परमाणु का इलेक्ट्रॉन इस रिक्त स्थान पर कब्जा कर सकता है, जिससे शुरुआत होती है छिद्रों और इलेक्ट्रॉन की गति का एक झरना जिसके परिणामस्वरूप करंट उत्पन्न होता है। डोपिंग सामग्री की थोड़ी मात्रा जोड़कर इस सामग्री की चालकता नाटकीय रूप से बढ़ाई जा सकती है।
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किसी पदार्थ के सबसे बाहरी कोश में इलेक्ट्रॉनों को अपने मूल परमाणुओं से अलग होने के लिए आवश्यक ऊर्जा की न्यूनतम मात्रा को बैंड गैप या ऊर्जा बैंड गैप के रूप में जाना जाता है। फिर, ये इलेक्ट्रॉन चालन में भाग लेते हैं। चूँकि सबसे छोटे विद्युत विभव के अनुप्रयोग पर भी चालन के लिए हमेशा मुक्त इलेक्ट्रॉन उपलब्ध होते हैं, अच्छे कंडक्टरों का बैंड गैप शून्य होता है.
उनके वैलेंस और कंडक्शन बैंड वास्तव में ओवरलैप होते हैं। चूँकि अपने मूल परमाणु से इलेक्ट्रॉन को मुक्त करने के लिए बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है, इसलिए इंसुलेटर में असाधारण रूप से उच्च बैंड गैप होते हैं। अर्धचालकों में इलेक्ट्रॉन वोल्ट-स्केल इंटरमीडिएट बैंड स्पेस ऊर्जा होती है। एक इलेक्ट्रॉन की क्षमता को एक वोल्ट से कम करने के लिए, एक इलेक्ट्रॉन वोल्ट (1ev) की आवश्यकता होती है।
