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Chapter 1 of 12 • Page 1 of 248🔒 Protected PDF • Watermarked
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निम्नलिखित में से कौन सा कमरे के तापमान पर बैंड गैप ऊर्जा के बढ़ते क्रम का सही प्रतिनिधित्व करता है?
Ge < Si < GaAs
Si < Ge < GaAs
GaAs < Si < Ge
Ge < GaAs < Si
Ge
एक अर्धचालक की बैंड गैप ऊर्जा (Eg) वह न्यूनतम ऊर्जा है जो एक इलेक्ट्रॉन को वैलेंस बैंड से कंडक्शन बैंड में उत्तेजित करने के लिए आवश्यक होती है। कमरे के तापमान (300 K) पर, Ge का बैंड गैप सबसे कम होता है, उसके बाद Si आता है, और GaAs, जो एक यौगिक अर्धचालक है, इन तीनों में सबसे बड़ा होता है।
एक अर्धचालक की बैंड गैप ऊर्जा (Eg) वह न्यूनतम ऊर्जा है जो एक इलेक्ट्रॉन को वैलेंस बैंड से कंडक्शन बैंड में उत्तेजित करने के लिए आवश्यक होती है। कमरे के तापमान (300 K) पर, Ge का बैंड गैप सबसे कम होता है, उसके बाद Si आता है, और GaAs, जो एक यौगिक अर्धचालक है, इन तीनों में सबसे बड़ा होता है।
Eg(T)≈Eg(0)−T+βαT2 — (बैंड गैप की तापमान निर्भरता के लिए Varshni संबंध)
E=λhc — (बैंड गैप के अनुरूप फोटॉन ऊर्जा और तरंगदैर्ध्य के बीच संबंध)
बैंड गैप परमाणु संरचना और परमाणु बंधन की मजबूती पर निर्भर करता है। Ge और Si जैसे तत्व समूह IV से संबंधित हैं, जबकि GaAs एक III-V यौगिक अर्धचालक है; यौगिक अर्धचालकों में आमतौर पर घटक परमाणुओं के बीच वैद्युतऋणात्मकता और जाली विभव (lattice potential) में अंतर के कारण बड़े बैंड गैप होते हैं।
कमरे के तापमान पर जर्मेनियम (Ge) का बैंड गैप लगभग 0.67 eV है।
कमरे के तापमान पर सिलिकॉन (Si) का बैंड गैप लगभग 1.12 eV है।
कमरे के तापमान पर गैलियम आर्सेनाइड (GaAs) का बैंड गैप लगभग 1.42 eV है।
उच्च तापमान अनुप्रयोगों के लिए उच्च बैंड गैप वाले अर्धचालकों को प्राथमिकता दी जाती है।
उच्च बैंड गैप वाली सामग्री (जैसे GaAs) उच्च तापमान पर संचालन की अनुमति देती है।
बड़ा बैंड गैप उच्च आवृत्ति संचालन और ऑप्टिकल अनुप्रयोगों की सुविधा प्रदान करता है।
बड़े बैंड गैप वाली सामग्रियों में अक्सर अधिक विनिर्माण जटिलता और लागत होती है।
कम बैंड गैप वाली सामग्री तापीय शोर (thermal noise) के प्रति अधिक संवेदनशील होती है।
सिलिकॉन एकीकृत सर्किट (IC) और माइक्रोप्रोसेसर के लिए मानक है।
GaAs का उपयोग व्यापक रूप से उच्च गति संचार और एलईडी (LEDs) और लेजर डायोड जैसे ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में किया जाता है।
ये मान विशेष रूप से Ge के लिए 0.67 eV, Si के लिए 1.12 eV और GaAs के लिए 1.42 eV हैं।
विकल्प B, C और D गलत हैं क्योंकि वे इन सामग्रियों के लिए निषिद्ध ऊर्जा अंतराल के स्थापित प्रायोगिक मापों का उल्लंघन करते हैं।
A सही है — कमरे के तापमान पर बैंड गैप ऊर्जा मान 0.67 eV (Ge)<1.12 eV (Si)<1.42 eV (GaAs) के क्रम का पालन करते हैं।
हमेशा इस सरल स्मरक (mnemonic) को याद रखें: Ge (0.7) < Si (1.1) < GaAs (1.4)। इन विशिष्ट मानों को समझना भौतिकी और इलेक्ट्रॉनिक उपकरण दोनों परीक्षाओं में महत्वपूर्ण मदद करता है।
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