Extrinsic Semiconductor Notes PDF in Hindi | Doping, N-Type and P-Type Semiconductor | Engineering Physics (BT-202) | RGPV BTech First Year

Extrinsic Semiconductor

Intrinsic Semiconductor की Conductivity बहुत कम होती है, इसलिए Practical Electronic Devices में इसका प्रत्यक्ष उपयोग सीमित होता है। Semiconductor की Conductivity बढ़ाने के लिए उसमें नियंत्रित मात्रा में Impurity Atoms मिलाए जाते हैं। इस प्रक्रिया को Doping कहा जाता है तथा प्राप्त Semiconductor को Extrinsic Semiconductor कहते हैं।

Modern Electronics, Transistors, Diodes, Integrated Circuits तथा Computer Chips का आधार Extrinsic Semiconductor ही है।

Introduction

Pure Silicon तथा Germanium में जब Pentavalent या Trivalent Impurities मिलाई जाती हैं तब उनकी Conductivity कई गुना बढ़ जाती है।

Impurity मिलाने की प्रक्रिया Doping कहलाती है तथा Doping के बाद प्राप्त Semiconductor को Extrinsic Semiconductor कहा जाता है।

Definition

An Extrinsic Semiconductor is a semiconductor whose conductivity is increased by adding a small amount of impurity atoms.

वह Semiconductor जिसमें उसकी Conductivity बढ़ाने के लिए नियंत्रित मात्रा में Impurity मिलाई जाती है, Extrinsic Semiconductor कहलाता है।

Doping

Semiconductor में विशेष प्रकार की Impurity मिलाने की प्रक्रिया को Doping कहते हैं।

Doping का उद्देश्य Semiconductor की Conductivity को बढ़ाना होता है।

Characteristics of Doping

Very Small Amount of Impurity
Controlled Process
Increases Conductivity
Creates Majority Charge Carriers

Types of Extrinsic Semiconductor

N-Type Semiconductor
P-Type Semiconductor

1. N-Type Semiconductor

जब Pure Silicon या Germanium में Pentavalent Impurity मिलाई जाती है तब N-Type Semiconductor बनता है।

Pentavalent Impurities

Phosphorus (P)
Arsenic (As)
Antimony (Sb)
Bismuth (Bi)

इन Atoms में 5 Valence Electrons होते हैं।

Formation of N-Type Semiconductor

Pentavalent Atom के चार Electrons Silicon के चार पड़ोसी Atoms के साथ Covalent Bonds बनाते हैं।

पाँचवाँ Electron Weakly Bound रहता है और बहुत कम Energy प्राप्त करके Conduction Band में पहुँच जाता है।

इस प्रकार बड़ी संख्या में Free Electrons उपलब्ध हो जाते हैं।

Majority and Minority Carriers

Majority Carriers = Electrons
Minority Carriers = Holes

इसी कारण इसे N-Type (Negative Type) Semiconductor कहा जाता है।

Donor Impurity

Pentavalent Impurities अतिरिक्त Electron प्रदान करती हैं।

इसलिए इन्हें Donor Impurities कहा जाता है।

Energy Band Diagram of N-Type Semiconductor

Donor Energy Level Conduction Band के बहुत निकट उपस्थित होता है।

अतः Electron आसानी से Conduction Band में पहुँच जाता है।

2. P-Type Semiconductor

जब Pure Silicon या Germanium में Trivalent Impurity मिलाई जाती है तब P-Type Semiconductor बनता है।

Trivalent Impurities

Boron (B)
Aluminium (Al)
Gallium (Ga)
Indium (In)

इन Atoms में केवल 3 Valence Electrons होते हैं।

Formation of P-Type Semiconductor

Trivalent Atom केवल तीन Covalent Bonds बना पाता है।

चौथे Bond में Electron की कमी रह जाती है जिससे Hole उत्पन्न होता है।

यह Hole Current Conduction में भाग लेता है।

Majority and Minority Carriers

Majority Carriers = Holes
Minority Carriers = Electrons

इसी कारण इसे P-Type (Positive Type) Semiconductor कहा जाता है।

Acceptor Impurity

Trivalent Impurities Electron स्वीकार करती हैं।

इसलिए इन्हें Acceptor Impurities कहा जाता है।

Energy Band Diagram of P-Type Semiconductor

Acceptor Energy Level Valence Band के निकट स्थित होता है।

इसी कारण Hole Formation आसानी से होती है।

Comparison Between N-Type and P-Type Semiconductor

N-Type Semiconductor	P-Type Semiconductor
Pentavalent Doping	Trivalent Doping
Majority Carrier = Electron	Majority Carrier = Hole
Minority Carrier = Hole	Minority Carrier = Electron
Donor Impurity	Acceptor Impurity
Negative Charge Dominance	Positive Charge Dominance

Characteristics of Extrinsic Semiconductor

High Conductivity
Impurity Added Material
Large Number of Charge Carriers
Temperature Sensitive
Suitable for Electronic Devices
Controlled Electrical Properties

Advantages

Higher Conductivity
Better Device Performance
Easy Current Control
Useful in Semiconductor Devices
Low Power Consumption

Applications

PN Junction Diodes
Transistors
Integrated Circuits (ICs)
Microprocessors
Solar Cells
LEDs
Photodiodes
Electronic Switching Devices

Industrial Importance

Electronics Industry
Computer Industry
Communication Industry
Microelectronics Industry
Semiconductor Manufacturing Industry
Consumer Electronics Industry

Viva Questions

Extrinsic Semiconductor क्या है?
Doping क्या है?
N-Type Semiconductor क्या है?
P-Type Semiconductor क्या है?
Donor Impurity क्या होती है?
Acceptor Impurity क्या होती है?
N-Type में Majority Carrier कौन होता है?
P-Type में Majority Carrier कौन होता है?
Pentavalent Impurities के उदाहरण दीजिए।
Trivalent Impurities के उदाहरण दीजिए।

Exam Oriented Important Questions

Extrinsic Semiconductor की परिभाषा एवं निर्माण प्रक्रिया समझाइए।
Doping क्या है? इसके महत्व को स्पष्ट कीजिए।
N-Type Semiconductor का निर्माण एवं Energy Band Diagram समझाइए।
P-Type Semiconductor का निर्माण एवं Energy Band Diagram समझाइए।
Donor तथा Acceptor Impurities में अंतर लिखिए।
N-Type एवं P-Type Semiconductor में अंतर लिखिए।
Extrinsic Semiconductor के अनुप्रयोग लिखिए।
Modern Electronics में Extrinsic Semiconductor का महत्व समझाइए।

Conclusion

Extrinsic Semiconductor आधुनिक Electronics की आधारशिला है। Doping द्वारा इसकी Conductivity को नियंत्रित किया जाता है। N-Type तथा P-Type Semiconductors के विकास ने PN Junction Diode, Transistor, IC तथा Microprocessor जैसी तकनीकों को संभव बनाया है। Semiconductor Industry का संपूर्ण विकास Extrinsic Semiconductor पर आधारित है।

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