Join 60,000+ competitive exam aspirants
Ge, Si और GaAs की बैंड गैप ऊर्जाओं के लिए सही विकल्प चुनें। जहाँ E(Ge) = Ge की बैंड गैप ऊर्जा, E(Si) = Si की बैंड गैप ऊर्जा और E(GaAs) = GaAs की बैंड गैप ऊर्जा है।
E(GaAs) > E (Si) > E (Ge)
E(Ge) > E (GaAs) > E (Si)
E(GaAs) > E (Ge) > E (Si)
E(Ge) > E (Si) > E (GaAs)
E(GaAs) > E (Si) > E (Ge)
अर्धचालक की बैंड गैप ऊर्जा (Eg) संयोजी बैंड (valence band) और चालन बैंड (conduction band) के बीच ऊर्जा के अंतर को दर्शाती है। मानक मान लगभग जर्मेनियम (Ge) के लिए 0.67 eV, सिलिकॉन (Si) के लिए 1.12 eV और गैलियम आर्सेनाइड (GaAs) के लिए 1.42 eV हैं, जो यह पुष्टि करते हैं कि E(Ga As)>E(Si)>E(Ge) है।
अर्धचालक की बैंड गैप ऊर्जा (Eg) संयोजी बैंड (valence band) और चालन बैंड (conduction band) के बीच ऊर्जा के अंतर को दर्शाती है। मानक मान लगभग जर्मेनियम (Ge) के लिए 0.67 eV, सिलिकॉन (Si) के लिए 1.12 eV और गैलियम आर्सेनाइड (GaAs) के लिए 1.42 eV हैं, जो यह पुष्टि करते हैं कि E(Ga As)>E(Si)>E(Ge) है।
बैंड गैप के बारे में ऐसे सोचें जैसे कि एक 'ऊबड़' (hump) जिसे पार करने के लिए इलेक्ट्रॉन को दूसरी तरफ पहुँचने के लिए कूदना पड़ता है। GaAs में सबसे ऊँची 'ऊबड़' होती है (सबसे अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है), जबकि Ge में सबसे कम होती है, जिससे इलेक्ट्रॉनों के लिए कम तापीय उत्तेजना के साथ कूदना आसान हो जाता है।
G-S-G: Ge (0.6) < Si (1.1) < GaAs (1.4); याद रखें कि जैसे-जैसे आप GaAs से Ge की ओर बढ़ते हैं, ऊर्जा 'कम होती जाती है' (Getting Smaller)।
Eg=Ec−Ev — चालन और संयोजी बैंड के न्यूनतम/अधिकतम बिंदुओं के बीच ऊर्जा अंतराल का अंतर
E=λhc — बैंड गैप उत्तेजना के लिए फोटॉन ऊर्जा और तरंगदैर्ध्य के बीच संबंध
अर्धचालकों को उनके बैंड गैप के आधार पर वर्गीकृत किया जाता है, जो एक इलेक्ट्रॉन को संयोजी बैंड से चालन बैंड तक पहुँचाने के लिए आवश्यक न्यूनतम ऊर्जा निर्धारित करता है। जैसे-जैसे हम एक ही समूह में आवर्त सारणी में नीचे जाते हैं या सामग्री संरचना बदलते हैं, परमाणु का आकार और बंधन की विशेषताएँ बदलती हैं, जो क्रिस्टलीय जाली की मजबूती और परिणामस्वरूप Eg को प्रभावित करती हैं। GaAs, एक यौगिक अर्धचालक होने के कारण, अपने आयनिक-सहसंयोजक बंधन की प्रकृति के कारण सामान्य तात्विक अर्धचालकों जैसे Si और Ge की तुलना में व्यापक बैंड गैप प्रदर्शित करता है।
बैंड गैप ऊर्जा तापमान पर निर्भर करती है, जो आमतौर पर तापमान बढ़ने पर थोड़ी कम हो जाती है।
Ge एक संकीर्ण बैंड गैप वाला अर्धचालक है, जबकि GaAs एक व्यापक बैंड गैप वाला अर्धचालक है।
Si अपने मध्यम बैंड गैप और SiO2 की प्राकृतिक उपस्थिति के कारण सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला औद्योगिक अर्धचालक है।
GaAs अपनी बैंड संरचना के कारण उच्च-गति इलेक्ट्रॉनिक्स और ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए उपयुक्त है।
Si उत्कृष्ट तापीय स्थिरता और निर्माण में आसानी प्रदान करता है।
Ge तापमान के प्रति अत्यधिक संवेदनशील है, जिससे कमरे के तापमान पर उच्च लीकेज करंट होता है।
GaAs का उपयोग उच्च-आवृत्ति वाले माइक्रोवेव सर्किट और LED में किया जाता है।
Si आधुनिक एकीकृत सर्किट (IC) और सौर कोशिकाओं का आधार है।
300 K पर मान: Ge (0.67 eV), Si (1.12 eV), GaAs (1.42 eV)।
विकल्प B, C और D गलत हैं क्योंकि वे परमाणु-बंधन ऊर्जा क्षमता के आरोही क्रम का पालन करने में विफल रहते हैं।
A सही है — संबंधित इलेक्ट्रॉनिक बैंड संरचनाओं के आधार पर बैंड गैप ऊर्जाओं का क्रम E(Ga As)>E(Si)>E(Ge) है।
Si और Ge के विशिष्ट बैंड गैप मानों को हमेशा याद रखें, क्योंकि भौतिकी और इलेक्ट्रॉनिक्स इंजीनियरिंग के प्रश्नपत्रों में ये अक्सर पूछे जाने वाले स्थिरांक हैं।