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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 जर्मेनियम (Ge), सिलिकॉन (Si), और गैलियम आर्सेनाइड (GaAs) के लिए बैंड गैप ऊर्जाओं का सही क्रम दर्शाता है?
E(Ge) < E(Si) < E(GaAs)
E(Si) < E(Ge) < E(GaAs)
E(GaAs) < E(Si) < E(Ge)
E(Ge) < E(GaAs) < E(Si)
E(Ge)
बैंड गैप ऊर्जा (Eg) संयोजी बैंड (valence band) और चालन बैंड (conduction band) के बीच का ऊर्जा अंतर है। कमरे के तापमान (300 K) पर, बैंड गैप मान जर्मेनियम (Ge) के लिए लगभग 0.66 eV, सिलिकॉन (Si) के लिए 1.12 eV, और गैलियम आर्सेनाइड (GaAs) के लिए 1.42 eV हैं।
बैंड गैप ऊर्जा (Eg) संयोजी बैंड (valence band) और चालन बैंड (conduction band) के बीच का ऊर्जा अंतर है। कमरे के तापमान (300 K) पर, बैंड गैप मान जर्मेनियम (Ge) के लिए लगभग 0.66 eV, सिलिकॉन (Si) के लिए 1.12 eV, और गैलियम आर्सेनाइड (GaAs) के लिए 1.42 eV हैं।
Eg(T)≈Eg(0)−T+βαT2 — बैंड गैप की तापमान निर्भरता के लिए वार्शनी का अनुभवजन्य संबंध
f(E)=1+ekBTE−EF1 — फर्मी-डिराक वितरण फलन जो इलेक्ट्रॉन अधिभोग को नियंत्रित करता है
बैंड गैप अर्धचालक क्रिस्टल लैटिस में अंतःपरमाणु बंधन शक्ति द्वारा निर्धारित होता है। मजबूत सहसंयोजक बंधन या उच्च आयनिकता के परिणामस्वरूप एक इलेक्ट्रॉन को संयोजी बैंड से चालन बैंड में उत्तेजित करने के लिए आवश्यक ऊर्जा अंतराल अधिक होता है।
Ge एक संकीर्ण बैंड गैप वाला अर्धचालक है, जो इन्फ्रारेड डिटेक्टरों के लिए आदर्श है।
Si एक मध्यम बैंड गैप वाली सामग्री है, जो VLSI के लिए उद्योग मानक है।
GaAs एक प्रत्यक्ष बैंड गैप (direct band gap) वाला अर्धचालक है, जो ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स और उच्च-आवृत्ति अनुप्रयोगों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
जैसे-जैसे आवर्त सारणी में नीचे जाने पर परमाणु का आकार बढ़ता है, बंधन की शक्ति आमतौर पर कम हो जाती है, जिससे बैंड गैप संकीर्ण हो जाता है।
GaAs जैसी उच्च बैंड गैप वाली सामग्रियां उच्च तापमान पर संचालन की अनुमति देती हैं।
प्रत्यक्ष बैंड गैप वाली सामग्रियां (GaAs) प्रकाश उत्सर्जन के लिए अत्यधिक कुशल होती हैं।
कम बैंड गैप वाली सामग्रियां (Ge) वाहकों (carriers) के थर्मल उत्पादन के कारण उच्च लीकेज करंट प्रदर्शित करती हैं।
Si: एकीकृत सर्किट और सौर सेल।
GaAs: LED, लेजर डायोड, और उच्च-गति उपग्रह संचार।
Ge: फाइबर ऑप्टिक्स और विकिरण डिटेक्टर।
| Feature | जर्मेनियम | सिलिकॉन |
|---|---|---|
300K पर बैंड गैप (eV) | 0.66 | 1.12 |
जर्मेनियम (Z=32) का बैंड गैप तीनों में सबसे छोटा है।
सिलिकॉन (Z=14) का बैंड गैप मध्यवर्ती है।
गैलियम आर्सेनाइड (Z=31,33) का बैंड गैप सबसे बड़ा है।
विकल्प B, C, और D गलत हैं क्योंकि वे प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित ऊर्जा क्रम को गलत तरीके से प्रस्तुत करते हैं।
A सही है — कमरे के तापमान पर बैंड गैप ऊर्जाओं का सही आरोही क्रम E(Ge)<E(Si)<E(Ga As) है, जिसके मान 0.66 eV<1.12 eV<1.42 eV हैं।
'Ge < Si < GaAs' अनुक्रम को याद रखें क्योंकि यह फोटोडिटेक्टर और LED दक्षता से संबंधित परीक्षाओं में अक्सर आता है।
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