Carrier Concentration in Semiconductors in Hindi – परिभाषा, सूत्र और प्रकार


Carrier Concentration क्या है?

Carrier Concentration का अर्थ है किसी semiconductor में उपस्थित free charge carriers (जैसे electrons और holes) की संख्या प्रति घन सेंटीमीटर (cm3)।

ये carriers electrical conduction में योगदान देते हैं।

Carrier के प्रकार:

  1. Electrons – Negative charge carriers (conduction band में)
  2. Holes – Positive charge carriers (valence band में)

1. Intrinsic Semiconductor में Carrier Concentration

Intrinsic semiconductors (pure form) में electrons और holes की संख्या बराबर होती है:

n = p = ni

जहाँ,

  • n = electron concentration
  • p = hole concentration
  • ni = intrinsic carrier concentration

Formula:

ni = √(Nc × Nv) × exp(-Eg/2kT)
  • Nc = Effective density of states in conduction band
  • Nv = Effective density of states in valence band
  • Eg = Energy bandgap (eV)
  • k = Boltzmann constant
  • T = Temperature in Kelvin

2. Extrinsic Semiconductor में Carrier Concentration

a. N-Type Semiconductor:

  • Donor atoms introduce extra electrons → n >> p
  • Majority carrier = Electrons, Minority = Holes
  • n ≈ Nd (Donor concentration)

b. P-Type Semiconductor:

  • Acceptor atoms create holes → p >> n
  • Majority carrier = Holes, Minority = Electrons
  • p ≈ Na (Acceptor concentration)

Mass Action Law:

n × p = ni2

यह नियम intrinsic और extrinsic दोनों conditions में लागू होता है।

Temperature का प्रभाव (Effect of Temperature)

  • Temperature बढ़ने पर ni बढ़ता है
  • Extrinsic में भी high T पर intrinsic behavior दिखने लगता है

Intrinsic vs Extrinsic Carrier Concentration – तुलना

Property Intrinsic Extrinsic
Majority Carriers n = p n-type: electrons, p-type: holes
Dependence Only on temperature Doping concentration पर भी
Carrier Control नहीं हाँ

निष्कर्ष (Conclusion)

Carrier Concentration एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है जो semiconductor की conductivity निर्धारित करता है। Intrinsic semiconductors में यह temperature पर निर्भर करता है, जबकि extrinsic semiconductors में doping से control किया जाता है।

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