અર્ધવાહક (semiconductor) એટલે શું? અર્ધવાહકોના બે મુખ્ય પ્રકારોનું વર્ણન કરો અને તેમની વાહકતાની ક્રિયાવિધિ વચ્ચેનો તફાવત સમજાવો.

(N/A) અર્ધવાહકો એવા પદાર્થો છે જેની વાહકતા $10^{-6}$ થી $10^{4} \ ohm^{-1} \ m^{-1}$ ની મધ્યવર્તી શ્રેણીમાં હોય છે.
અર્ધવાહકોના બે મુખ્ય પ્રકારો છે:
$(i)$ $n$-પ્રકારનો અર્ધવાહક
$(ii)$ $p$-પ્રકારનો અર્ધવાહક
$n$-પ્રકારનો અર્ધવાહક: જે અર્ધવાહકની વાહકતામાં વધારો ઋણભારિત ઇલેક્ટ્રોનને કારણે થાય છે,તેને $n$-પ્રકારનો અર્ધવાહક કહેવામાં આવે છે. જ્યારે સમૂહ $14$ ના તત્વ જેવા કે $Si$ અથવા $Ge$ ના સ્ફટિકમાં સમૂહ $15$ ના તત્વ જેવા કે $P$ અથવા $As$ નું ડોપિંગ કરવામાં આવે છે,ત્યારે $n$-પ્રકારનો અર્ધવાહક ઉત્પન્ન થાય છે.
$Si$ અને $Ge$ દરેક પાસે ચાર સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન હોય છે. તેમના સ્ફટિકોમાં,દરેક પરમાણુ ચાર સહસંયોજક બંધ બનાવે છે. બીજી તરફ,$P$ અને $As$ માં પાંચ સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન હોય છે. જ્યારે $Si$ અથવા $Ge$ માં $P$ અથવા $As$ નું ડોપિંગ કરવામાં આવે છે,ત્યારે તે સ્ફટિકમાં લેટીસ સાઇટ્સ પર ગોઠવાય છે. પાંચમાંથી ચાર ઇલેક્ટ્રોન ચાર પાડોશી $Si$ અથવા $Ge$ પરમાણુઓ સાથે ચાર સહસંયોજક બંધ બનાવવામાં વપરાય છે. બાકી રહેલો પાંચમો ઇલેક્ટ્રોન મુક્ત (delocalised) બને છે અને ડોપ્ડ $Si$ અથવા $Ge$ ની વાહકતામાં વધારો કરે છે.
$p$-પ્રકારનો અર્ધવાહક: જે અર્ધવાહકની વાહકતામાં વધારો ઇલેક્ટ્રોન હોલ (છિદ્ર) ને કારણે થાય છે,તેને $p$-પ્રકારનો અર્ધવાહક કહેવામાં આવે છે. જ્યારે સમૂહ $14$ ના તત્વ જેવા કે $Si$ અથવા $Ge$ ના સ્ફટિકમાં સમૂહ $13$ ના તત્વ જેવા કે $B$,$Al$,અથવા $Ga$ (જેમાં માત્ર ત્રણ સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન હોય છે) નું ડોપિંગ કરવામાં આવે છે,ત્યારે $p$-પ્રકારનો અર્ધવાહક ઉત્પન્ન થાય છે.
જ્યારે $Si$ ના સ્ફટિકમાં $B$ નું ડોપિંગ કરવામાં આવે છે,ત્યારે $B$ ના ત્રણ ઇલેક્ટ્રોન ત્રણ સહસંયોજક બંધ બનાવવામાં વપરાય છે અને એક ઇલેક્ટ્રોન હોલ સર્જાય છે. પાડોશી પરમાણુનો ઇલેક્ટ્રોન આવીને આ ઇલેક્ટ્રોન હોલને ભરી શકે છે,પરંતુ આમ કરવાથી તે તેની મૂળ સ્થિતિમાં ઇલેક્ટ્રોન હોલ છોડી દે છે. આ પ્રક્રિયા એવી લાગે છે કે જાણે ઇલેક્ટ્રોન હોલ તે ઇલેક્ટ્રોનની વિરુદ્ધ દિશામાં ગતિ કરે છે જેણે તેને ભર્યું હતું. તેથી,જ્યારે વિદ્યુત ક્ષેત્ર લાગુ કરવામાં આવે છે,ત્યારે ઇલેક્ટ્રોન ઇલેક્ટ્રોન હોલ દ્વારા ધનભારિત પ્લેટ તરફ ગતિ કરશે. જોકે,એવું લાગશે કે ઇલેક્ટ્રોન હોલ ધનભારિત છે અને ઋણભારિત પ્લેટ તરફ ગતિ કરી રહ્યા છે.