सेमीकंडक्टर में क्या है? वे कैसे काम करते हैं?

Semiconductors in Hindi

सेमीकंडक्टर्स का हमारे समाज पर एक बहुत गहरा प्रभाव पड़ा है। आप माइक्रोप्रोसेसर चिप्स के साथ-साथ ट्रांजिस्टर के केंद्र में सेमीकंडक्टर्स पाते हैं। कुछ भी जो कम्प्यूटरीकृत है या रेडियो तरंगों का उपयोग करता है, सेमीकंडक्टर्स पर निर्भर करता है।

आज, अधिकांश सेमीकंडक्टर्स चिप्स और ट्रांजिस्टर सिलिकॉन के साथ बनाए जाते हैं। आपने “सिलिकॉन वैली” और “सिलिकॉन इकोनॉमी” जैसे नाम सुने होंगे और इसीलिए – सिलिकॉन किसी भी इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस का दिल है।

What is Semiconductors in Hindi

सेमीकंडक्टर्स क्या है?

एक सेमीकंडक्टर एक पदार्थ होता है, आमतौर पर एक ठोस रासायनिक तत्व या कंपाउंड, जो कुछ परिस्थितियों में इलेक्ट्रिसिटी को कंडक्‍ट कर सकता है, लेकिन अन्य को नहीं, यह विद्युत प्रवाह के नियंत्रण के लिए एक अच्छा माध्यम बनाता है।

सेमीकंडक्टर्स का उपयोग इलेक्ट्रॉनिक सर्किट में बड़े पैमाने पर किया जाता है। जैसा कि इसके नाम का अर्थ है, एक सेमीकंडक्टर एक ऐसा मटेरियल है जो करंट का संचालन करता है, लेकिन केवल आंशिक रूप से। सेमीकंडक्टर की कंडक्टिविटी एक इन्सुलेटर जिसमें लगभग कोई कंडक्टिविटी नहीं है, और एक कंडक्टर, जिसमें लगभग पूर्ण कंडक्टिविटी है, के बीच कहीं है।

अधिकांश सेमीकंडक्टर्स कुछ विशिष्ट मटेरियल्‍स से बने क्रिस्टल होते हैं, सबसे अधिक सिलिकॉन।

Semiconductor Meaning in Hindi

Semiconductor Ka Matlab Hindi Me

एक सेमीकंडक्टर एक पदार्थ है जो रासायनिक परिवर्तन या बाहरी स्थितियों के आधार पर विद्युत कंडक्टर या इन्सुलेटर के रूप में कार्य कर सकता है।

Semiconductors Kya Hai in Hindi

सेमीकंडक्टर्स का उपयोग डायोड, ट्रांजिस्टर और इंटिग्रेटेड सर्किट सहित विभिन्न प्रकार के इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के निर्माण में किया जाता हैं। इस तरह के उपकरणों को उनकी कॉम्पैक्टनेस, विश्वसनीयता, इलेक्ट्रिसिटी दक्षता और कम लागत के कारण व्यापक एप्‍लीकेशन मिला है।

पृथक कंपोनेंट के रूप में, उनका उपयोग सॉलिड-स्‍टेट लेजर्स सहित इलेक्ट्रिसिटी डिवाइसेस, ऑप्टिकल सेंसर, और लाइट इमिटिंग में किया जाता है।

उनके पास करंट और वोल्टेज-हैंडलिंग क्षमताओं की एक विस्तृत श्रृंखला है और, अधिक महत्वपूर्ण, जटिल लेकिन आसानी से निर्माण योग्य माइक्रोइलेक्‍ट्रॉनिक सर्किट में इंटिग्रेशन करने का कारण बनता है। वे उपभोक्ता और औद्योगिक दोनों बाजारों में संचार, सिग्नल प्रोसेसिंग, कंप्यूटिंग और कंट्रोल एप्लिकेशन के लिए इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम के निकट भविष्य के अधिकतर इलेक्‍ट्रॉनिक सिस्‍टम के लिए महत्वपूर्ण एलिमेंट हैं।

Semiconductor Materials

सॉलिड-स्‍टेट मटेरियल को आमतौर पर तीन वर्गों में वर्गीकृत किया जाता है: इन्सुलेटर, सेमीकंडक्टर्स और कंडक्टर। (कम तापमान पर कुछ कंडक्टर, सेमीकंडक्टर्स और इंसुलेटर सुपरकंडक्टर्स बन सकते हैं।)

इंसुलेटर, जैसे कि फ्यूज़्ड क्वार्ट्ज और ग्लास में, बहुत कम कंडक्टिविटी होती है, 10−18 से 10−10 सीमेन प्रति सेंटीमीटर के क्रम पर; और कंडक्टर, जैसे एल्यूमीनियम, में उच्च कंडक्टिविटी है, आमतौर पर 104 से 106 सेंटीमीटर प्रति सेंटीमीटर।

सेमीकंडक्टर की कंडक्टिविटी इन चरम सीमाओं के बीच होती है और आमतौर पर तापमान, इल्लुमिनेशन, मैग्‍नेटिक फिल्‍ड और अशुद्धता परमाणुओं की कम मात्रा के प्रति संवेदनशील होती है। उदाहरण के लिए, सिलिकॉन के प्रति मिलियन परमाणुओं में बोरान (एक डोपेंट के रूप में जाना जाता है) के लगभग 10 परमाणुओं को जोड़ने से इसकी इलेक्ट्रिकल कंडक्टिविटी एक हजार गुना बढ़ सकती है।

Holes and Electrons in Semiconductors

Semiconductors in Hindi – सेमीकंडक्टर्स में छेद और इलेक्ट्रॉन

सेमीकंडक्टर में चार्ज के प्रवाह के लिए जवाबदेह होने के लिए छेद और इलेक्ट्रॉन चार्ज कैरियर्स के प्रकार हैं। छेद (वैलेंस इलेक्ट्रॉन) पॉजिटिव रूप से चार्ज किए गए इलेक्ट्रिक चार्ज कैरियर्स होते हैं जबकि इलेक्ट्रॉन निगेटिव चार्ज पार्टिकल्‍स होते हैं। इलेक्ट्रॉन और छेद दोनों परिमाण में समान हैं लेकिन ध्रुवता में विपरीत हैं।

Properties of Semiconductors

Properties of Semiconductors in Hindi – सेमीकंडक्टर्स के कुछ महत्वपूर्ण गुण हैं:

• जीरो केल्विन में सेमीकंडक्टर एक इन्सुलेटर की तरह काम करता है। तापमान बढ़ने पर, यह एक कंडक्टर के रूप में काम करता है।
• उनके असाधारण विद्युत गुणों के कारण, सेमीकंडक्टर्स को ऊर्जा रूपांतरण, स्विच और एम्पलीफायरों के लिए उपयुक्त सेमीकंडक्टर्स उपकरणों को बनाने के लिए डोपिंग द्वारा मॉडिफाइ किया जा सकता है।
• कम इलेक्ट्रिसिटी नुकसान।
• सेमीकंडक्टर्स आकार में छोटे होते हैं और कम वजन के होते हैं।
• उनकी प्रतिरोधकता कंडक्टरों की तुलना में अधिक है, लेकिन इन्सुलेटर की तुलना में कम है।
• तापमान में वृद्धि होने पर सेमीकंडक्टर्स पदार्थों की प्रतिरोधक क्षमता घट जाती है और इसके विपरीत तापमान कम होने पर सेमीकंडक्टर्स पदार्थों की प्रतिरोधक क्षमता बढ़ जाती है ।

Types of Semiconductors in Hindi

Types of Semiconductors in Hindi – सेमीकंडक्टर्स के प्रकार

सेमीकंडक्टर्स को इस प्रकार वर्गीकृत किया जा सकता है:

Intrinsic Semiconductor

Extrinsic Semiconductor

1) Intrinsic Semiconductor in Hindi

एक Intrinsic प्रकार का सेमीकंडक्टर्स पदार्थ रासायनिक रूप से बहुत शुद्ध होता है। यह केवल एक ही प्रकार के एलिमेंट से बना होता है।

2) Extrinsic Semiconductor

सेमीकंडक्टर्स की कंडक्टिविटी को बहुत कम संख्या में उपयुक्त प्रतिस्थापन एटम्‍स को शुरू करने से बहुत सुधार किया जा सकता है जिन्हें Impurities कहा जाता है। शुद्ध सेमीकंडक्टर्स में अशुद्धता परमाणुओं को जोड़ने की प्रक्रिया को Doping कहा जाता है। आमतौर पर, 107 में केवल 1 परमाणु को डोप्ड सेमीकंडक्टर्स में एक डोपेंट परमाणु द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। एक extrinsic सेमीकंडक्टर्स को आगे वर्गीकृत किया जा सकता है:

N-type Semiconductor

P-type Semiconductor

Difference between Intrinsic and Extrinsic Semiconductors

How Semiconductor Work in Hindi

यह समझने के लिए कि सेमीकंडक्टर्स कैसे काम करते हैं, आपको पहले यह समझना होगा कि इलेक्ट्रॉनों को एक परमाणु में कैसे ऑर्गनाइज किया जाता है। एक परमाणु में इलेक्ट्रॉनों को लेयर्स में ऑर्गनाइज किया जाता है। इन लेयर्स को shells कहा जाता है। सबसे बाहरी शेल को valence shell कहा जाता है।

इस शेल में वे इलेक्ट्रॉज्‍स होते हैं जो पड़ोसी परमाणुओं के साथ बंधन बनाते हैं। इस तरह के बांड को covalent bonds कहा जाता है। अधिकांश कंडक्टरों में valence shell में सिर्फ एक इलेक्ट्रॉन होता है। दूसरी ओर, सेमीकंडक्टर्स, आमतौर पर उनके valence shell में चार इलेक्ट्रॉन होते हैं।

यदि सभी पड़ोसी परमाणु एक ही प्रकार के हैं, तो संभव है कि सभी वैलेंस इलेक्ट्रॉनों को अन्य परमाणुओं से वैलेंस इलेक्ट्रॉनों के साथ बाँध दिया जाए। जब ऐसा होता है, तो परमाणु क्रिस्टल नामक संरचना में ऑर्गनाइज हो जाते हैं। सेमीकंडक्टर्स ऐसे क्रिस्टल से बने होते हैं, आमतौर पर सिलिकॉन क्रिस्टल।

यहां, प्रत्येक सर्कल एक सिलिकॉन परमाणु का प्रतिनिधित्व करता है, और परमाणुओं के बीच की रेखाएं शेयर इलेक्ट्रॉनों का प्रतिनिधित्व करती हैं। प्रत्येक सिलिकॉन परमाणु में चार वैलेंस इलेक्ट्रॉनों में से प्रत्येक को एक पड़ोसी सिलिकॉन परमाणु के साथ शेयर किया जाता है। इस प्रकार, प्रत्येक सिलिकॉन परमाणु को चार अन्य सिलिकॉन परमाणुओं के साथ जोड़ा जाता है।

शुद्ध सिलिकॉन क्रिस्टल इलेक्ट्रॉनिक रूप से उपयोगी नहीं हैं। लेकिन अगर आप एक क्रिस्टल में अन्य एलिमेंट की छोटी मात्रा को जोड़ देते हैं, तो क्रिस्टल एक दिलचस्प तरीके से आचरण करना शुरू कर देता है।

एक क्रिस्टल में अन्य एलिमेंट को जानबूझकर पेश करने की प्रक्रिया को doping कहा जाता है। डोपिंग द्वारा शुरू किए गए एलिमेंट को dopant कहा जाता है। डोपिंग प्रक्रिया और डोपेंट का उपयोग सावधानी से नियंत्रित करके, सिलिकॉन क्रिस्टल दो अलग-अलग प्रकार के कंडक्टरों में से एक में बदल सकते हैं:

N-type semiconductor in Hindi:

एन-टाइप सेमीकंडक्टर: तब बनता हैं, जब डोपेंट एक एलिमेंट होता है, जिसकी वैलेंस लेयर में पांच इलेक्ट्रॉन होते हैं। फास्फोरस आमतौर पर इस उद्देश्य के लिए उपयोग किया जाता है।

फास्फोरस परमाणु सिलिकॉन की क्रिस्टल संरचना में जुड़ते हैं, प्रत्येक एक सिलिकॉन सिलिकॉन परमाणु की तरह चार आसन्न सिलिकॉन परमाणुओं के साथ संबंध बनाता है। क्योंकि फॉस्फोरस परमाणु के वैलेंस शेल में पांच इलेक्ट्रॉन होते हैं, लेकिन उनमें से केवल चार आसन्न परमाणुओं के लिए बंधे होते हैं, पांचवें वैलेंस इलेक्ट्रॉन को बंधन के बिना छोड़ दिया जाता है।

फॉस्फोरस परमाणुओं में अतिरिक्त वैलेंस इलेक्ट्रॉन तांबे जैसे नियमित कंडक्टर में सिंगल वैलेंस इलेक्ट्रॉनों की तरह व्यवहार करना शुरू करते हैं। वे आगे बढ़ने के लिए फ्री होते हैं। क्योंकि इस प्रकार के सेमीकंडक्टर में अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन होते हैं, इसलिए इसे N-type semiconductor कहा जाता है।

P-type semiconductor in Hindi:

पी-टाइप सेमीकंडक्टर तब होता है जब डोपेंट (जैसे बोरान) में केवल तीन इलेक्ट्रॉन होते हैं, जो कि वैलेंस शेल में होते हैं। जब एक छोटी राशि को क्रिस्टल में शामिल किया जाता है, तो परमाणु चार सिलिकॉन परमाणुओं के साथ बंधने में सक्षम होता है, लेकिन चूंकि इसमें केवल तीन इलेक्ट्रॉनों की पेशकश होती है, इसलिए एक छेद बनाया जाता है। छेद एक पॉजिटिव चार्ज की तरह व्यवहार करता है, इसलिए इस तरह से खोदे गए सेमीकंडक्टर्स को P-type semiconductor कहा जाता है।

एक पॉजिटिव चार्ज की तरह, छेद इलेक्ट्रॉनों को आकर्षित करते हैं। लेकिन जब एक इलेक्ट्रॉन एक छेद में जाता है, तो इलेक्ट्रॉन अपने पिछले स्थान पर एक नया छेद छोड़ देता है। इस प्रकार, एक P-type semiconductor में, क्रिस्टल लगातार क्रिस्टल के भीतर घूम रहे होते हैं क्योंकि इलेक्ट्रॉन लगातार उन्हें भरने की कोशिश करते हैं।

जब वोल्टेज को एन-टाइप या पी-टाइप सेमीकंडक्टर पर लागू किया जाता है, तो करंट बहता हैं उसी कारण से जिससे वह नियमित सेमीकंडक्टर में बहता हैं –

वोल्टेज की निगेटिव साइड इलेक्ट्रॉनों को धक्का देती है, और पॉजिटिव साइड उन्हें खींचती है। इसका परिणाम यह है कि सेमीकंडक्टर्स में हमेशा मौजूद रैंडम इलेक्ट्रॉन और छिद्र संचलन एक दिशा में व्यवस्थित हो जाते हैं, जिससे औसत दर्जे का विद्युत प्रवाह बनता है।

Applications of Semiconductors

Applications of Semiconductors in Hindi-

आइए अब हम दैनिक जीवन में सेमीकंडक्टर्स के उपयोग को समझते हैं। सेमीकंडक्टर्स का उपयोग लगभग सभी इलेक्ट्रॉनिक डिवाइसेस में किया जाता है। उनके बिना, हमारा जीवन बहुत अलग होता।

इलेक्ट्रिसिटी की उनकी विश्वसनीयता, कॉम्पैक्टनेस, कम लागत और नियंत्रित कंडक्शन उन्हें विभिन्न घटकों और उपकरणों की विभिन्न उद्देश्यों के लिए उपयोग किए जाने के लिए आदर्श बनाते हैं। ट्रांजिस्टर, डायोड, फोटो सेंसर, माइक्रोकंट्रोलर, इंटिग्रेटेड चिप्स और बहुत कुछ सेमीकंडक्टर्स से बने होते है।

Uses of Semiconductors in Everyday life

तापमान सेंसर सेमीकंडक्टर्स डिवाइसेस के साथ बनाए जाते हैं।

उनका उपयोग 3 डी प्रिंटिंग मशीनों में किया जाता है

माइक्रोचिप्स और सेल्फ-ड्राइविंग कारों में उपयोग किया जाता है

कैलकुलेटर, सौर प्लेट, कंप्यूटर और अन्य इलेक्ट्रॉनिक डिवाइसेस में उपयोग किया जाता है।

ट्रांजिस्टर और MOSFET का उपयोग इलेक्ट्रिकल सर्किट में स्विच के रूप में किया जाता है जो सेमीकंडक्टर्स का उपयोग करके निर्मित होता है।

Industrial Uses of Semiconductors

सेमीकंडक्टर्स के औद्योगिक उपयोग-

सेमीकंडक्टर के भौतिक और रासायनिक गुण उन्हें तकनीकी चमत्कार जैसे कि माइक्रोचिप्स, ट्रांजिस्टर, LED, सौर सेल, आदि डिजाइन करने में सक्षम बनाते हैं।

माइक्रोप्रोसेसर का उपयोग अंतरिक्ष वाहनों, ट्रेनों, रोबोटों आदि के संचालन को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है, जो ट्रांजिस्टर और अन्य नियंत्रक उपकरणों से बना होता है जो सेमीकंडक्टर्स सामग्रियों द्वारा निर्मित होते हैं।

Importance of Semiconductors

सेमीकंडक्टर्स का महत्व-

• यहां हमने सेमीकंडक्टर्स के कुछ लाभों पर चर्चा की है जो उन्हें हर जगह अत्यधिक उपयोगी बनाता है।
• वे छोटे आकार के कारण अत्यधिक पोर्टेबल हैं
• उन्हें कम इनपुट पॉवर की आवश्यकता होती है
• सेमीकंडक्टर डिवाइस शॉकप्रूफ हैं
• उनका लंबा जीवनकाल है
• ऑपरेट करते समय वे शोर-मुक्त होते हैं

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