कमरे के तापमान पर सिलिकॉन (Si), जर्मेनियम (Ge), और डायमंड (C) ... | Technical MCQ (हिंदी) | Examoogle

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कमरे के तापमान पर सिलिकॉन (Si), जर्मेनियम (Ge), और डायमंड (C) की बैंड गैप ऊर्जाओं का सही क्रम निम्नलिखित में से कौन सा है?

E(Ge) < E(Si) < E(C)

E(Si) < E(Ge) < E(C)

E(C) < E(Si) < E(Ge)

E(Ge) < E(C) < E(Si)

Correct Answer

⚙️ TE • Technical अवधारणा और सिद्धांतTechnicalPhysics

E(Ge)

Quick Summary:

किसी पदार्थ की बैंड गैप ऊर्जा ( $E_g$ ) वैलेंस बैंड के शीर्ष और कंडक्शन बैंड के निचले हिस्से के बीच का ऊर्जा अंतर है। कमरे के तापमान पर, जर्मेनियम का बैंड गैप सबसे कम (~0.67 eV) होता है, उसके बाद सिलिकॉन (~1.12 eV) का आता है, और डायमंड का सबसे अधिक (~5.47 eV) होता है।

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⚙️TETechnical Solutionअवधारणा और सिद्धांत

💡 Explanation

🔢 Key Formulas

$E_g(\text{Ge}) \approx 0.67 \, \text{eV}$

$E_g(\text{Si}) \approx 1.12 \, \text{eV}$

$E_g(\text{C}) \approx 5.47 \, \text{eV}$

⚙️ Working Principle

बैंड गैप का परिमाण परमाणु बंधन की मजबूती और लैटिस स्थिरांक पर निर्भर करता है। डायमंड में कार्बन परमाणु बहुत मजबूत सहसंयोजक बंधन बनाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप एक बड़ा बैंड गैप होता है जो एक इंसुलेटर की विशेषता है। आवर्त सारणी में कार्बन के नीचे स्थित सिलिकॉन और जर्मेनियम में अंतर-परमाणु बंधन कमजोर होते हैं, जिससे छोटे बैंड गैप बनते हैं जो उन्हें अर्धचालक (semiconductors) के रूप में वर्गीकृत करते हैं।

📌 Key Points

▸
$E_g < 3 \, \text{eV}$ वाले पदार्थों को आमतौर पर अर्धचालक के रूप में वर्गीकृत किया जाता है।
▸
डायमंड एक विस्तृत बैंड गैप वाला पदार्थ ( $> 5 \, \text{eV}$ ) है, जो इसे एक प्राकृतिक विद्युत इंसुलेटर बनाता है।
▸
तापमान बढ़ने पर अर्धचालकों का बैंड गैप थोड़ा कम हो जाता है।

✅ Advantages

▸
छोटे बैंड गैप वाले अर्धचालक इलेक्ट्रॉनिक स्विचिंग के लिए चार्ज वाहकों के आसान नियंत्रण की अनुमति देते हैं।
▸
डायमंड जैसे विस्तृत बैंड गैप वाले पदार्थ अपनी तापीय स्थिरता के कारण उच्च-शक्ति और उच्च-आवृत्ति वाले अनुप्रयोगों के लिए उत्कृष्ट हैं।

❌ Disadvantages / Limitations

▸
कम बैंड गैप वाले पदार्थ उच्च तापमान पर थर्मल शोर के प्रति संवेदनशील होते हैं।
▸
बड़े बैंड गैप वाले पदार्थों को इलेक्ट्रॉन उत्तेजना के लिए उच्च वोल्टेज की आवश्यकता होती है।

🛠️ Applications / Uses

▸
सिलिकॉन: इंटीग्रेटेड सर्किट और सोलर सेल।
▸
जर्मेनियम: इन्फ्रारेड ऑप्टिक्स और प्रारंभिक ट्रांजिस्टर तकनीक।
▸
डायमंड: हाई-पावर इलेक्ट्रॉनिक्स और हीट सिंक।

📄 Additional Information

▸
ऊर्जा मान $300 \, \text{K}$ पर लिए गए हैं।
▸
विकल्प B गलत है क्योंकि सिलिकॉन का बैंड गैप जर्मेनियम से अधिक है।
▸
विकल्प C गलत है क्योंकि यह क्रम को उल्टा प्रस्तुत करता है।
▸
विकल्प D गलत है क्योंकि Si मान का स्थान गलत है।

📊 Diagram / Illustration

✅

A सही है — बैंड गैप ऊर्जा $E(\text{Ge}) < E(\text{Si}) < E(\text{C})$ के क्रम में बढ़ती है।

Core Concepts Used

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ठोस का बैंड सिद्धांत अर्धचालक भौतिकी परमाणु बंधन ऊर्जा

💡 EXAM TIP

बढ़ते हुए बैंड गैप के लिए 'Ge-Si-C' अनुक्रम को याद रखें; अर्धचालक उपकरण भौतिकी से जुड़े प्रश्नों में यह एक सामान्य जाल है।

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