Question

n - ടൈപ്പ് അർദ്ധചാലകക്രിസ്റ്റലിൽ സ്വതന്ത്രമായി ചലിക്കുന്ന ഒരു ഇലക്ട്രോണിനെ വേർപ്പെടുത്താൻ ജർമേനിയത്തിന് ആവശ്യമായ ഊർജം എത്രയാണ്?

• A. ഏകദേശം 1.1 eV
• B. ഏകദേശം 0.01 eV
• C. ഏകദേശം 0.05 eV
• D. ഏകദേശം 0.72 eV

Answer 1

Answer:

B. ഏകദേശം 0.01 eV

n - ടൈപ്പ് അർദ്ധചാലകം (n-type semiconductor)

• സിലിക്കൺ അല്ലെങ്കിൽ ജർമേനിയത്തെ ഒരു പഞ്ച സംയോജക അപ്രദവ്യം (വാലൻസി - 5) കൊണ്ട് ഡോപ്പ് ചെയ്യുന്നു.

• ഒരു അപദ്രവ്യ ആറ്റം ആ ക്രിസ്‌റ്റലിലെ ഒരു ആറ്റത്തിനടുത്തേയ്ക്ക് വരുന്നു.

• ഇതിലെ 4 ഇലക്ട്രോണുകൾ ചുറ്റുമുള്ള 4 സിലിക്കൻ ആറ്റങ്ങളുമായി സഹസംയോജക ബന്ധം (Covalent bond) സ്ഥാപിക്കുന്നു.

• എന്നാൽ 5-ാമത്തെ ഇലക്ട്രോൺ മാതൃ ആറ്റവുമായി നേരിയ ബന്ധം നിലനിർത്തുന്നു. ഈ 5-ാമത്തെ ഇലക്ട്രോണിനെ സ്വതന്ത്രമാക്കുന്നതിന് വളരെ കുറഞ്ഞ അയോണീകരണ ഊർജം മതിയാകും.

• അതിനാൽ ഈ ഇലക്ട്രോണിന് സാധാരണ താപനിലയിൽ തന്നെ സ്വതന്ത്രമായി അർദ്ധചാലക ക്രി‌സ്റ്റലിൽ ചലിക്കാൻ കഴിയും.

• ഈ ഇലക്ട്രോണിനെ അതിൻ്റെ ആറ്റത്തിൽ നിന്നു വേർപ്പെടുത്താൻ ജർമേനിയത്തിന് ഏകദേശം 0.01ev ഊർജവും സിലിക്കണിന് 0.05eV ഊർജവും മതിയാകും.

• ഇൻട്രിൻസിക് അർദ്ധചാലകങ്ങളിൽ സാധാരണ താപനിലയിൽ ഫോർബിഡൻ എനർജി ഗ്യാപ്പിനെ (forbidden energy gap) മറികടക്കാനാവശ്യമായ ഊർജത്തിന് സമാനമാണിത്. (ജർമേനിയത്തിന് 0.72eV യും സിലിക്കണ് 1.1eV യുമാണ് ഇത്).