Types Semiconductors (P type and N type) Questions in Hindi

(B) एक अर्धचालक में,विद्युत धारा के प्रवाह के लिए जिम्मेदार आवेश वाहक मुक्त इलेक्ट्रॉन (चालन बैंड में) और कोटर (संयोजी बैंड में) दोनों होते हैं।
जब एक बाहरी विद्युत क्षेत्र लगाया जाता है,तो ये आवेश वाहक अपवाह (drift) करते हैं,जिसके परिणामस्वरूप विद्युत धारा उत्पन्न होती है।
इसलिए,अर्धचालक में धारा मुक्त इलेक्ट्रॉनों और कोटरों दोनों के अपवाह के कारण होती है।

(C) $p-$प्रकार के अर्धचालक में,पदार्थ को त्रिसंयोजी अशुद्धि परमाणुओं (जैसे बोरॉन,एल्युमीनियम,आदि) के साथ डोप किया जाता है।
ये त्रिसंयोजी परमाणु अर्धचालक क्रिस्टल जालक के संयोजी बैंड में रिक्तियां बनाते हैं।
इन रिक्तियों को होल (विवर) के रूप में जाना जाता है।
चूंकि डोपिंग प्रक्रिया द्वारा निर्मित होल्स की संख्या तापीय रूप से उत्पन्न इलेक्ट्रॉनों की संख्या से काफी अधिक होती है,इसलिए $p-$प्रकार के अर्धचालक में होल्स बहुसंख्यक आवेश वाहक के रूप में कार्य करते हैं।

(B) $P-$ प्रकार का अर्धचालक एक आंतरिक अर्धचालक (जैसे सिलिकॉन या जर्मेनियम) में त्रिसंयोजक (trivalent) अशुद्धि परमाणु को मिलाकर बनाया जाता है।
गैलियम $(Ga)$ आवर्त सारणी के समूह $13$ से संबंधित है और इसकी संयोजकता $3$ है।
जब गैलियम को शुद्ध सिलिकॉन (समूह $14$ का तत्व) में मिलाया जाता है,तो यह इलेक्ट्रॉनों की कमी पैदा करता है,जिसे होल कहा जाता है,जो आवेश वाहक के रूप में कार्य करता है,जिसके परिणामस्वरूप $P-$ प्रकार का अर्धचालक बनता है।
आर्सेनिक,एंटीमनी और फास्फोरस पंचसंयोजक (pentavalent) अशुद्धियाँ (समूह $15$) हैं और इनसे $N-$ प्रकार का अर्धचालक प्राप्त होता है।

(D) जर्मेनियम $(Ge)$ जैसे आंतरिक अर्धचालक को $P-$प्रकार के अर्धचालक में बदलने के लिए,हमें एक ऐसी अशुद्धि मिलानी चाहिए जिसके संयोजी इलेक्ट्रॉनों की संख्या जर्मेनियम से कम हो।
जर्मेनियम समूह $14$ का तत्व है जिसमें $4$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं।
त्रिसंयोजक अशुद्धि (समूह $13$ का तत्व,जैसे बोरॉन,एल्युमिनियम या गैलियम) मिलाने पर,जिसमें $3$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं,क्रिस्टल जालक में एक होल (छिद्र) उत्पन्न होता है।
यह होल आवेश वाहक के रूप में कार्य करता है,जिससे $P-$प्रकार का अर्धचालक प्राप्त होता है।
अतः,अशुद्धि की संयोजकता $3$ है।

(B) दिया गया है:
इलेक्ट्रॉन सांद्रता $(n_e)$ = $8 \times 10^{14} \text{ cm}^{-3}$
होल सांद्रता $(n_h)$ = $5 \times 10^{12} \text{ cm}^{-3}$
चूंकि $n_e > n_h$,मुक्त इलेक्ट्रॉनों की संख्या होल्स की संख्या से काफी अधिक है।
एक अर्धचालक में,यदि इलेक्ट्रॉनों की सांद्रता होल्स की सांद्रता से अधिक होती है,तो इसे $N$-प्रकार का अर्धचालक कहा जाता है।
अतः,सही विकल्प $B$ है।

(B) $P$-प्रकार के अर्धचालक में,त्रिसंयोजक (trivalent) अशुद्धि परमाणुओं को एक आंतरिक अर्धचालक (जैसे $Si$ या $Ge$) में मिलाया जाता है।
इन त्रिसंयोजक परमाणुओं में तीन वैलेंस इलेक्ट्रॉन होते हैं,जो तीन पड़ोसी परमाणुओं के साथ सहसंयोजक बंध बनाते हैं।
चौथा बंध अधूरा रह जाता है,जिससे एक रिक्ति (vacancy) बनती है जिसे 'होल' कहा जाता है।
यह होल एक इलेक्ट्रॉन की अनुपस्थिति को दर्शाता है,जो इलेक्ट्रॉनिक आवेश के बराबर परिमाण वाले धनात्मक आवेश वाहक के रूप में कार्य करता है।
अतः,सही विकल्प $(b)$ है।

(B) $N$-प्रकार का अर्धचालक बनाने के लिए,हमें जर्मेनियम $(Ge)$ जैसे शुद्ध अर्धचालक में एक पंचसंयोजी (pentavalent) अशुद्धि ($5$ संयोजी इलेक्ट्रॉन वाला तत्व) मिलानी पड़ती है।
जब एक पंचसंयोजी परमाणु (जैसे फास्फोरस,आर्सेनिक या एंटीमनी) मिलाया जाता है,तो इसके $4$ संयोजी इलेक्ट्रॉन पड़ोसी जर्मेनियम परमाणुओं के साथ सहसंयोजक बंध बनाते हैं,जबकि $5$वां इलेक्ट्रॉन विद्युत चालन के लिए मुक्त रहता है।
इसलिए,अशुद्धि परमाणु की संयोजकता $5$ होनी चाहिए।

(A) जब आर्सेनिक $(As)$ जैसी पंचसंयोजी (pentavalent) अशुद्धि को सिलिकॉन $(Si)$ में मिलाया जाता है,तो यह क्रिस्टल जालक में मुक्त इलेक्ट्रॉन प्रदान करती है।
इस प्रक्रिया को डोपिंग कहा जाता है,जिससे $n$-प्रकार का अर्धचालक बनता है।
इन अतिरिक्त आवेश वाहकों की उपलब्धता के कारण पदार्थ की विद्युत चालकता काफी बढ़ जाती है।

(A) $P$-प्रकार का अर्धचालक प्राप्त करने के लिए,हमें आंतरिक अर्धचालक $(Si)$ में एक त्रिसंयोजी अशुद्धि परमाणु को मिलाना (डोप करना) होगा।
$Si$ आवर्त सारणी के समूह $14$ से संबंधित है और इसमें $4$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं।
एल्युमीनियम $(Al)$ समूह $13$ से संबंधित है और इसमें $3$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं।
जब $Al$ को $Si$ में मिलाया जाता है,तो यह क्रिस्टल जालक में एक होल (रिक्ति) बनाता है,जो आवेश वाहक के रूप में कार्य करता है,जिसके परिणामस्वरूप $P$-प्रकार का अर्धचालक प्राप्त होता है।
फास्फोरस एक पंचसंयोजी अशुद्धि है जिसका उपयोग $N$-प्रकार के अर्धचालक के लिए किया जाता है।

(C) एक $N-$ प्रकार का अर्धचालक विद्युत रूप से उदासीन होता है।
डोपिंग प्रक्रिया के दौरान,आंतरिक अर्धचालक (जैसे सिलिकॉन या जर्मेनियम) में पंचसंयोजी अशुद्धि परमाणुओं (जैसे फास्फोरस या आर्सेनिक) को मिलाया जाता है।
चूंकि अशुद्धि परमाणु स्वयं विद्युत रूप से उदासीन होते हैं और मूल अर्धचालक क्रिस्टल भी उदासीन होता है,इसलिए मुक्त इलेक्ट्रॉनों की अधिकता होने के बावजूद,परिणामी $N-$ प्रकार का अर्धचालक कुल मिलाकर विद्युत रूप से उदासीन ही रहता है।

(B) अर्धचालक,चाहे वे $N-$प्रकार के हों या $P-$प्रकार के,विद्युत रूप से तटस्थ होते हैं।
डोपिंग की प्रक्रिया के दौरान,आंतरिक अर्धचालक क्रिस्टल में तटस्थ अशुद्धि परमाणु मिलाए जाते हैं।
चूंकि मिलाए गए अशुद्धि परमाणुओं और मूल क्रिस्टल परमाणुओं में प्रोटॉन की कुल संख्या इलेक्ट्रॉनों की कुल संख्या के बराबर होती है,इसलिए परिणामी अर्धचालक पदार्थ का शुद्ध आवेश शून्य रहता है।

(C) जर्मेनियम $(Ge)$ आवर्त सारणी के समूह $14$ का एक चतुःसंयोजी अर्धचालक तत्व है।
फास्फोरस $(P)$ आवर्त सारणी के समूह $15$ का एक पंचसंयोजी अशुद्धि परमाणु है।
जब एक चतुःसंयोजी अर्धचालक में पंचसंयोजी अशुद्धि मिलाई जाती है,तो यह चालन के लिए एक अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन प्रदान करता है।
इसके परिणामस्वरूप इलेक्ट्रॉनों की अधिकता हो जाती है,जिससे $N$-प्रकार का अर्धचालक बनता है।
अतः,सही विकल्प $C$ है।

(C) एक नैज अर्धचालक में,पदार्थ शुद्ध होता है और इसमें कोई डोपेंट नहीं होता है।
कमरे के तापमान पर तापीय ऊर्जा के कारण कुछ संयोजी इलेक्ट्रॉन अपने सहसंयोजक बंधों को तोड़कर चालन बैंड में चले जाते हैं,जिससे पीछे एक रिक्ति छूट जाती है जिसे होल कहा जाता है।
चूंकि प्रत्येक इलेक्ट्रॉन-होल जोड़ी एक साथ उत्पन्न होती है,इसलिए मुक्त इलेक्ट्रॉनों की संख्या $({n_e})$ होल्स की संख्या $({n_h})$ के बराबर होनी चाहिए।
इसलिए,एक नैज अर्धचालक में ${n_e} = {n_h}$ होता है।

(B) $P$-प्रकार का अर्धचालक बनाने के लिए,सिलिकॉन (जो चतुर्संयोजक है) जैसे शुद्ध अर्धचालक में त्रिसंयोजक अशुद्धि परमाणुओं को मिलाया जाना चाहिए।
इन त्रिसंयोजक परमाणुओं में $3$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं।
जब वे क्रिस्टल जालक में सिलिकॉन परमाणु की जगह लेते हैं,तो वे एक रिक्ति या 'होल' बनाते हैं क्योंकि वे आसपास के सिलिकॉन परमाणुओं के साथ केवल $3$ सहसंयोजक बंध बना सकते हैं।
दिए गए विकल्पों में से,बोरोन $(B)$ एक त्रिसंयोजक तत्व है (समूह $13$ का तत्व),जबकि फास्फोरस $(P)$ और एंटीमनी $(Sb)$ पंचसंयोजक हैं (समूह $15$ के तत्व) और कॉपर $(Cu)$ एक संक्रमण धातु है।
इसलिए,$P$-प्रकार का अर्धचालक बनाने के लिए बोरोन सही अशुद्धि है।

(D) नैज (Intrinsic) अर्धचालकों में,तापीय उत्तेजना के कारण इलेक्ट्रॉन और होल दोनों आवेश वाहक के रूप में कार्य करते हैं।
$P-$ प्रकार के अर्धचालकों में,होल बहुसंख्यक आवेश वाहक होते हैं।
इसलिए,होल नैज और $P-$ प्रकार के अर्धचालक दोनों में आवेश वाहक होते हैं।
अतः,सही विकल्प $(d)$ है।

(D) बाह्य अर्धचालकों में,डोपिंग सांद्रता मुख्य अर्धचालक परमाणुओं की संख्या की तुलना में बहुत कम होती है।
आमतौर पर,प्रत्येक $10^{6}$ से $10^{8}$ मुख्य परमाणुओं के लिए एक अशुद्धि परमाणु मिलाया जाता है।
इसलिए,अशुद्धि परमाणुओं और शुद्ध अर्धचालक परमाणुओं का अनुपात लगभग $10^{-6}$ से $10^{-8}$ के बीच होता है।
दिए गए विकल्पों में से,$10^{-7}$ इस अनुपात को दर्शाने वाला सबसे उपयुक्त मान है।

(B) एक अर्धचालक में,होल संयोजी बैंड (valence band) में इलेक्ट्रॉन की अनुपस्थिति को दर्शाता है। जब कोई इलेक्ट्रॉन संयोजी बैंड से चालन बैंड (conduction band) में जाता है या किसी अशुद्धि परमाणु द्वारा ग्रहण कर लिया जाता है,तो वह सहसंयोजक बंधन संरचना में एक रिक्ति छोड़ देता है। इस रिक्ति को होल कहा जाता है,जो एक धनात्मक आवेश वाहक के रूप में कार्य करता है। इसलिए,$P-$ प्रकार के अर्धचालक में होल एक अनुपस्थित इलेक्ट्रॉन होता है।

(D) $P$-प्रकार के अर्धचालकों में,डोपिंग त्रिसंयोजक अशुद्धियों के साथ की जाती है,जो वैलेंस बैंड में होल की अधिकता पैदा करती है।
इसलिए,होल बहुसंख्यक आवेश वाहक होते हैं।
थर्मल उत्तेजना के कारण,चालन बैंड में इलेक्ट्रॉनों की एक छोटी संख्या भी मौजूद होती है,जो अल्पसंख्यक आवेश वाहक के रूप में कार्य करते हैं।
अतः,सही क्रम होल और इलेक्ट्रॉन है।

(C) जर्मेनियम समूह $14$ का एक तत्व है जिसके पास $4$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं।
एंटीमनी $(Sb)$ समूह $15$ का एक तत्व है,जिसका अर्थ है कि इसमें $5$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं।
जब एंटीमनी को डोपेंट के रूप में जर्मेनियम में मिलाया जाता है,तो इसके $4$ संयोजी इलेक्ट्रॉन आसपास के जर्मेनियम परमाणुओं के साथ सहसंयोजक बंध बनाते हैं।
$5$वां इलेक्ट्रॉन ढीले ढंग से बंधा रहता है और एक मुक्त आवेश वाहक बन जाता है।
चूंकि मिलाई गई अशुद्धि अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन प्रदान करती है,यह एक दाता अशुद्धि के रूप में कार्य करती है,जिसके परिणामस्वरूप $N$-प्रकार का अर्धचालक बनता है।
$N$-प्रकार के अर्धचालक में,कमरे के तापमान पर मुक्त इलेक्ट्रॉनों की संख्या होल्स की संख्या से काफी अधिक होती है।

(D) एक बाह्य अर्धचालक,आंतरिक अर्धचालक में अशुद्धियाँ मिलाकर बनाया जाता है। बाह्य अर्धचालक दो प्रकार के होते हैं:
$1$. $P$-प्रकार का अर्धचालक: त्रिसंयोजी (trivalent) अशुद्धि परमाणुओं को मिलाकर बनाया जाता है। इस स्थिति में,होल्स बहुसंख्यक आवेश वाहक होते हैं,इसलिए $N_h \gg N_e$ होता है।
$2$. $N$-प्रकार का अर्धचालक: पंचसंयोजी (pentavalent) अशुद्धि परमाणुओं को मिलाकर बनाया जाता है। इस स्थिति में,इलेक्ट्रॉन बहुसंख्यक आवेश वाहक होते हैं,इसलिए $N_e \gg N_h$ होता है।
अतः,$N_h$ और $N_e$ के बीच का संबंध अर्धचालक में मिलाई गई अशुद्धि के प्रकार पर निर्भर करता है। इसलिए,विकल्प $(d)$ सही है।

(B) इंडियम $(In)$ समूह $13$ का तत्व है,जिसका अर्थ है कि यह त्रिसंयोजक है (इसमें $3$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं)।
जर्मेनियम $(Ge)$ समूह $14$ का तत्व है,जो चतुःसंयोजक है (इसमें $4$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं)।
जब त्रिसंयोजक इंडियम को चतुःसंयोजक जर्मेनियम में अशुद्धि के रूप में मिलाया जाता है,तो यह क्रिस्टल जालक में इलेक्ट्रॉनों की कमी पैदा करता है,जिसे होल (hole) कहा जाता है।
चूंकि होल धनात्मक आवेश वाहक के रूप में कार्य करते हैं,इसलिए परिणामी अर्धचालक $P-$ प्रकार का अर्धचालक बन जाता है।

(C) एंटीमनी $(Sb)$ एक पंचसंयोजी (pentavalent) तत्व है (आवर्त सारणी का समूह $15$)।
जब एंटीमनी के परमाणुओं को शुद्ध जर्मेनियम (समूह $14$ का तत्व) में अशुद्धि के रूप में मिलाया जाता है,तो वे क्रिस्टल जालक में अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन प्रदान करते हैं।
चूंकि अशुद्धि परमाणु चालन बैंड (conduction band) में इलेक्ट्रॉन दान करते हैं,इसलिए परिणामी पदार्थ $N$-प्रकार का अर्धचालक होता है।

(A) $N-$प्रकार का अर्धचालक बनाने के लिए,एक आंतरिक अर्धचालक (जैसे जर्मेनियम $(Ge)$) में एक पंचसंयोजी (pentavalent) अशुद्धि (आवर्त सारणी के समूह $15$ का तत्व) मिलाना आवश्यक है।
आर्सेनिक $(As)$ एक पंचसंयोजी तत्व है,जिसका अर्थ है कि इसमें $5$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं।
जब आर्सेनिक को जर्मेनियम में डोप किया जाता है,तो इसके $4$ संयोजी इलेक्ट्रॉन आसपास के जर्मेनियम परमाणुओं के साथ सहसंयोजक बंध बनाते हैं और $5$वां इलेक्ट्रॉन एक मुक्त आवेश वाहक बन जाता है,जो $N-$प्रकार की चालकता में योगदान देता है।
इसलिए,आर्सेनिक सही अशुद्धि है।

(D) $N-$ प्रकार के अर्धचालक में,बहुसंख्यक आवेश वाहक (majority charge carriers) इलेक्ट्रॉन होते हैं और अल्पसंख्यक आवेश वाहक (minority charge carriers) होल्स होते हैं।
जब अर्धचालक को गर्म किया जाता है,तो तापीय ऊर्जा क्रिस्टल जालक में सहसंयोजक बंधों को तोड़ने के लिए पर्याप्त ऊर्जा प्रदान करती है।
प्रत्येक टूटा हुआ बंध एक इलेक्ट्रॉन-होल युग्म बनाता है।
इसलिए,तापीय उत्पादन के कारण इलेक्ट्रॉनों की संख्या और होल्स की संख्या दोनों समान मात्रा में बढ़ती हैं।
अतः,सही विकल्प $(d)$ है।

(C) $P$-प्रकार का अर्धचालक प्राप्त करने के लिए,आंतरिक अर्धचालक (जैसे जर्मेनियम या सिलिकॉन) को त्रिसंयोजक अशुद्धि परमाणु के साथ डोप किया जाना चाहिए।
दिए गए विकल्पों में से,आर्सेनिक $(As)$,एंटीमनी $(Sb)$ और फास्फोरस $(P)$ पंचसंयोजक तत्व (समूह $15$) हैं,जिनका उपयोग $N$-प्रकार के अर्धचालक बनाने के लिए किया जाता है।
इंडियम $(In)$ एक त्रिसंयोजक तत्व (समूह $13$) है,जो जर्मेनियम में मिलाए जाने पर इलेक्ट्रॉनों (होल) की कमी पैदा करता है,जिससे $P$-प्रकार का अर्धचालक बनता है।
इसलिए,सही विकल्प $C$ है।

(C) $P-$ प्रकार का अर्धचालक तब बनता है जब एक आंतरिक अर्धचालक (जैसे $Si$ या $Ge$,जो समूह $14$ के तत्व हैं) में त्रिसंयोजी (trivalent) अशुद्धि (समूह $13$ के तत्व) मिलाई जाती है।
$Al$ (एल्युमीनियम) और $B$ (बोरोन) त्रिसंयोजी तत्व हैं।
$As$ (आर्सेनिक) और $P$ (फास्फोरस) पंचसंयोजी (pentavalent) तत्व हैं,जो $N-$ प्रकार के अर्धचालक बनाते हैं।
इसलिए,$Si$ में $Al$ मिलाने पर (विकल्प $B$) और $Ge$ में $B$ मिलाने पर (विकल्प $C$) $P-$ प्रकार के अर्धचालक प्राप्त होते हैं।
अतः,सही संयोजन $B$ और $C$ है।

(A) $P-$प्रकार के अर्धचालक में,डोपिंग त्रिसंयोजी (trivalent) अशुद्धियों का उपयोग करके की जाती है,जो होल्स की अधिकता पैदा करती है।
चूंकि होल्स बहुसंख्यक आवेश वाहक (majority charge carriers) होते हैं,इसलिए $P-$प्रकार के अर्धचालक में धारा मुख्य रूप से होल्स द्वारा प्रवाहित होती है।
अतः,विकल्प $A$ सही है।

(D) $N$-प्रकार के अर्धचालक में,आंतरिक अर्धचालक (जैसे सिलिकॉन या जर्मेनियम) में पंचसंयोजी अशुद्धि परमाणुओं (जैसे फास्फोरस या आर्सेनिक) को मिलाया जाता है।
ये अशुद्धि परमाणु चालन बैंड में अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन प्रदान करते हैं।
इसलिए,$N$-प्रकार के अर्धचालकों में,इलेक्ट्रॉन बहुसंख्यक आवेश वाहक होते हैं,जबकि होल अल्पसंख्यक आवेश वाहक होते हैं।

(A) फास्फोरस एक पंचसंयोजी (pentavalent) अशुद्धि है (समूह $15$ का तत्व)।
जब एक अर्धचालक को पंचसंयोजी अशुद्धि के साथ डोप किया जाता है,तो यह $n$-प्रकार का अर्धचालक बन जाता है।
$n$-प्रकार के अर्धचालक में,इलेक्ट्रॉनों की संख्या $({n_e})$ होलों की संख्या $({n_h})$ से बहुत अधिक होती है क्योंकि अशुद्धि परमाणु चालन बैंड (conduction band) में अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन प्रदान करते हैं।
इसलिए,${n_e} \gg {n_h}$।

(C) $N-$ प्रकार के अर्धचालक प्राप्त करने के लिए,शुद्ध सिलिकॉन (समूह $14$ का तत्व) में एक पंचसंयोजी (pentavalent) अशुद्धि (समूह $15$ का तत्व),जैसे कि फास्फोरस $(P)$ को मिलाया जाता है।
$P-$ प्रकार के अर्धचालक प्राप्त करने के लिए,शुद्ध सिलिकॉन में एक त्रिसंयोजी (trivalent) अशुद्धि (समूह $13$ का तत्व),जैसे कि इंडियम $(In)$ को मिलाया जाता है।
इसलिए,सही संयोजन $N-$ प्रकार के लिए फास्फोरस और $P-$ प्रकार के लिए इंडियम है।

(D) $N-$ प्रकार का अर्धचालक प्राप्त करने के लिए,जर्मेनियम (समूह $14$ का तत्व) जैसे आंतरिक अर्धचालक में एक पंचसंयोजी (pentavalent) अशुद्धि (समूह $15$ का तत्व) मिलाई जानी चाहिए।
पंचसंयोजी अशुद्धियों में $5$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं।
जब इन्हें जर्मेनियम क्रिस्टल जालक में मिलाया जाता है,तो $4$ इलेक्ट्रॉन पड़ोसी जर्मेनियम परमाणुओं के साथ सहसंयोजक बंध बनाते हैं और $5$वां इलेक्ट्रॉन एक मुक्त आवेश वाहक (इलेक्ट्रॉन) बन जाता है।
फास्फोरस $(P)$ और आर्सेनिक $(As)$ दोनों पंचसंयोजी तत्व हैं।
इसलिए,जर्मेनियम में फास्फोरस या आर्सेनिक के साथ डोपिंग करने से $N-$ प्रकार का अर्धचालक प्राप्त होता है।
अतः,सही विकल्प $(d)$ है।

(D) अर्धचालक में इलेक्ट्रॉनों को बहुसंख्यक आवेश वाहक के रूप में प्राप्त करने के लिए,हमें $n$-प्रकार का अर्धचालक बनाने की आवश्यकता होती है।
यह एक आंतरिक अर्धचालक ($Si$ या $Ge$ जैसे) में पंचसंयोजी अशुद्धि परमाणुओं ($P$,$As$,या $Sb$ जैसे) को मिलाकर प्राप्त किया जाता है।
इन पंचसंयोजी परमाणुओं में $5$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं,जहाँ $4$ इलेक्ट्रॉन मेजबान परमाणुओं के साथ सहसंयोजक बंध बनाते हैं और $5$वां इलेक्ट्रॉन विद्युत चालन के लिए मुक्त हो जाता है,जिससे इलेक्ट्रॉन बहुसंख्यक आवेश वाहक बन जाते हैं।

(C) $P$-प्रकार के अर्धचालक एक आंतरिक अर्धचालक (जैसे सिलिकॉन या जर्मेनियम) में त्रिसंयोजक (trivalent) अशुद्धि परमाणुओं को मिलाकर बनाए जाते हैं। दिए गए विकल्पों में से,बोरॉन $(B)$ एक त्रिसंयोजक तत्व है (समूह $13$),जबकि आर्सेनिक $(As)$,फास्फोरस $(P)$ और बिस्मथ $(Bi)$ पंचसंयोजक (pentavalent) तत्व हैं (समूह $15$)। इसलिए,बोरॉन मिलाने से कोटर (holes) उत्पन्न होते हैं,जिसके परिणामस्वरूप $P$-प्रकार का अर्धचालक बनता है।

(B) एक आंतरिक अर्धचालक में,कमरे के तापमान पर तापीय ऊर्जा वैलेंस बैंड से इलेक्ट्रॉनों को कंडक्शन बैंड में उत्तेजित करने के लिए पर्याप्त होती है।
कंडक्शन बैंड में उत्तेजित प्रत्येक इलेक्ट्रॉन के लिए,वैलेंस बैंड में एक होल का निर्माण होता है।
इसलिए,इलेक्ट्रॉनों का संख्या घनत्व $(n_e)$ होल्स के संख्या घनत्व $(n_h)$ के बराबर होता है,अर्थात $n_e = n_h = n_i$,जहाँ $n_i$ आंतरिक वाहक सांद्रता है।

(C) $N$-प्रकार का अर्धचालक बनाने के लिए,$Si$ (सिलिकॉन) जैसे आंतरिक अर्धचालक में एक पंचसंयोजी (pentavalent) अशुद्धि (समूह $15$ का तत्व) मिलाना आवश्यक है।
$As$ (आर्सेनिक) एक पंचसंयोजी तत्व है,जिसका अर्थ है कि इसमें $5$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं।
जब $As$ को $Si$ में डोप किया जाता है,तो इसके $4$ संयोजी इलेक्ट्रॉन $Si$ परमाणुओं के साथ सहसंयोजक बंध बनाते हैं,और $5$वां इलेक्ट्रॉन एक मुक्त आवेश वाहक बन जाता है,जो $N$-प्रकार की चालकता में योगदान देता है।
$Al$ (एल्युमिनियम) और $B$ (बोरोन) त्रिसंयोजी (trivalent) अशुद्धियाँ (समूह $13$) हैं और इनका उपयोग $P$-प्रकार के अर्धचालक बनाने के लिए किया जाता है।

(C) एक अत्यंत शुद्ध (नैज) अर्धचालक के विद्युत गुणों को संशोधित करने के लिए उसमें जानबूझकर विशिष्ट अशुद्धियों की थोड़ी मात्रा मिलाने की प्रक्रिया को डोपिंग कहा जाता है।
इन अशुद्धियों को मिलाने से,आवेश वाहकों (इलेक्ट्रॉनों या होल्स) की सांद्रता बढ़ जाती है,जो अर्धचालक की चालकता को काफी बढ़ा देती है।
अतः,सही विकल्प $C$ है।

(B) जर्मेनियम $(Ge)$ एक चतुःसंयोजक (tetravalent) अर्धचालक है। फास्फोरस $(P)$ और एंटीमनी $(Sb)$ दोनों पंचसंयोजक (pentavalent) तत्व हैं (समूह $15$ के तत्व)। जब एक चतुःसंयोजक अर्धचालक में पंचसंयोजक अशुद्धि मिलाई जाती है,तो यह चालन के लिए एक अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन प्रदान करता है। इसके परिणामस्वरूप $N$-प्रकार का अर्धचालक बनता है।

(B) जर्मेनियम $(Ge)$ समूह $14$ का एक तत्व है जिसमें $4$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं।
गैलियम $(Ga)$ समूह $13$ का एक तत्व है,जिसका अर्थ है कि इसमें $3$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं।
जब जर्मेनियम जैसे चतुःसंयोजी अर्धचालक में गैलियम जैसी त्रिसंयोजी अशुद्धि मिलाई जाती है,तो यह क्रिस्टल जालक में एक रिक्ति या 'होल' बनाता है।
चूंकि इस डोप्ड अर्धचालक में अधिकांश आवेश वाहक होल (धनात्मक आवेश वाहक) होते हैं,इसलिए यह पदार्थ $P-$ प्रकार के अर्धचालक के रूप में व्यवहार करता है।

(B) दाता अशुद्धियाँ वे तत्व हैं जिनमें $5$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं,जिन्हें पंचसंयोजक तत्व (जैसे फास्फोरस,आर्सेनिक,एंटीमनी) के रूप में जाना जाता है।
जब इन परमाणुओं को सिलिकॉन या जर्मेनियम जैसे अर्धचालक में डोप किया जाता है,तो उनके $4$ संयोजी इलेक्ट्रॉन मेजबान परमाणुओं के साथ सहसंयोजक बंधन बनाते हैं,जबकि $5$वां इलेक्ट्रॉन विद्युत चालन के लिए मुक्त रहता है।
चूंकि ये परमाणु चालन बैंड में एक अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन दान करते हैं,इसलिए इन्हें दाता-प्रकार की अशुद्धियाँ कहा जाता है।

(B) सेमीकंडक्टर भौतिकी में,होल को वैलेंस बैंड में इलेक्ट्रॉन की अनुपस्थिति के रूप में परिभाषित किया जाता है।
चूंकि एक इलेक्ट्रॉन पर $-e$ का ऋणात्मक आवेश होता है,इसलिए इलेक्ट्रॉन की अनुपस्थिति एक रिक्ति बनाती है जो एक धनात्मक आवेश वाहक के रूप में कार्य करती है।
होल पर आवेश का परिमाण इलेक्ट्रॉन पर आवेश के परिमाण के बिल्कुल बराबर होता है,जो $+e$ है।
यह प्रोटॉन के आवेश के बराबर है,जो भी $+e$ होता है।
इसलिए,होल पर आवेश प्रोटॉन के आवेश के बराबर होता है।

(C) जर्मेनियम $(Ge)$ एक चतुःसंयोजी अर्धचालक है। फास्फोरस $(P)$ एक पंचसंयोजी अशुद्धि (दाता परमाणु) है।
जब $Ge$ को $P$ के साथ डोप किया जाता है,तो प्रत्येक $P$ परमाणु क्रिस्टल जालक में एक अतिरिक्त मुक्त इलेक्ट्रॉन प्रदान करता है।
ये मुक्त इलेक्ट्रॉन ऋणात्मक विद्युत आवेश वाहकों के रूप में कार्य करते हैं।
इसलिए,डोप्ड सामग्री में होल्स की तुलना में ऋणात्मक आवेश वाहक (इलेक्ट्रॉन) अधिक होते हैं,जो इसे $n$-प्रकार का अर्धचालक बनाता है।
चूंकि क्रिस्टल समग्र रूप से विद्युत रूप से तटस्थ रहता है,इसलिए विकल्प $(c)$ वाहक सांद्रता का सबसे उपयुक्त विवरण है।

(A) $p$-प्रकार के अर्धचालक में, होल्स की सांद्रता $(n_h)$ स्वीकर्ता परमाणुओं की सांद्रता $(N_A)$ के लगभग बराबर होती है।
दिया गया है: $n_h \approx N_A = 10^{21} /m^3$.
इलेक्ट्रॉन-होल युग्मों की आंतरिक सांद्रता $n_i = 10^{19} /m^3$ है।
अर्धचालकों के लिए द्रव्यमान क्रिया के नियम (law of mass action) का उपयोग करने पर: $n_e \cdot n_h = n_i^2$.
मान रखने पर: $n_e \cdot 10^{21} = (10^{19})^2$.
$n_e \cdot 10^{21} = 10^{38}$.
$n_e = 10^{38} / 10^{21} = 10^{17} /m^3$.
अतः, इलेक्ट्रॉनों की सांद्रता $10^{17} /m^3$ है।

(A) $N$-प्रकार के अर्धचालक में,शुद्ध अर्धचालक (जैसे $Si$ या $Ge$) में पंचसंयोजी अशुद्धि परमाणु मिलाए जाते हैं।
ये अशुद्धि परमाणु चालन बैंड में अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन प्रदान करते हैं।
इन दाता इलेक्ट्रॉनों के ऊर्जा स्तरों को दाता ऊर्जा स्तर $(E_d)$ कहा जाता है।
ये दाता ऊर्जा स्तर चालन बैंड $(E_c)$ के ठीक नीचे स्थित होते हैं,जो आमतौर पर $Ge$ के लिए $0.01 \ eV$ और $Si$ के लिए $0.05 \ eV$ की दूरी पर होते हैं।
इसलिए,दाता स्तर चालन बैंड के निचले हिस्से के ठीक नीचे स्थित होता है।

(D) $P-$प्रकार का अर्धचालक बनाने के लिए,जर्मेनियम $(Ge)$ जैसे आंतरिक अर्धचालक में त्रिसंयोजक (trivalent) अशुद्धि परमाणु मिलाए जाने चाहिए।
गैलियम $(Ga)$,बोरोन $(B)$ और एल्युमीनियम $(Al)$ सभी आवर्त सारणी के समूह $13$ के तत्व हैं,जिसका अर्थ है कि उनके पास $3$ संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं।
जब इन परमाणुओं को जर्मेनियम में मिलाया जाता है,तो वे क्रिस्टल जालक में कोटर (holes) बनाते हैं,जिसके परिणामस्वरूप $P-$प्रकार की चालकता प्राप्त होती है।
इसलिए,दिए गए सभी विकल्प सही हैं।

(D) एक बाह्य अर्धचालक,चाहे वह $N$-प्रकार का हो या $P$-प्रकार का,एक शुद्ध (नैज) अर्धचालक में थोड़ी मात्रा में अशुद्धि मिलाकर बनाया जाता है।
यद्यपि अशुद्धि परमाणु अतिरिक्त आवेश वाहक (इलेक्ट्रॉन या होल) प्रदान करते हैं,लेकिन क्रिस्टल जालक में जोड़े जाने से पहले अशुद्धि परमाणु स्वयं विद्युत रूप से उदासीन होते हैं।
जब ये परमाणु जालक में शामिल हो जाते हैं,तो पूरे क्रिस्टल संरचना में प्रोटॉन की कुल संख्या इलेक्ट्रॉनों की कुल संख्या के बराबर होती है।
इसलिए,एक बाह्य अर्धचालक का कुल आवेश शून्य रहता है,जिससे यह विद्युत रूप से उदासीन बना रहता है।

(A) एक अर्धचालक में,जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है,अधिक सहसंयोजक बंध टूटते हैं,जिससे आवेश वाहकों की संख्या घनत्व $(n_e)$ में वृद्धि होती है। अतः,$n_e$ बढ़ता है।
हालाँकि,अनुगमन वेग $(v_d)$ संबंध $v_d = \mu E$ द्वारा दिया जाता है,जहाँ $\mu$ गतिशीलता (mobility) है। गतिशीलता विश्रांति काल $(\tau)$ के व्युत्क्रमानुपाती होती है,जो तापमान बढ़ने के कारण अधिक बार होने वाली टक्करों के कारण घट जाती है। इसलिए,गतिशीलता $\mu$ घट जाती है,जिससे अनुगमन वेग $v_d$ कम हो जाता है।
अतः,$n_e$ बढ़ता है और $v_d$ घटता है।

(B) $N$-प्रकार के अर्धचालक में,दाता अशुद्धि ऊर्जा स्तर चालन बैंड $(CB)$ के ठीक नीचे स्थित होता है।
यह इलेक्ट्रॉनों को दाता स्तर से चालन बैंड में आसानी से उत्तेजित होने की अनुमति देता है,जिससे अर्धचालक की चालकता बढ़ जाती है।
दिए गए आरेखों को देखने पर,विकल्प $B$ सही ढंग से अशुद्धि ऊर्जा स्तर को चालन बैंड $(CB)$ के ठीक नीचे दर्शाता है।

(B) गतिशीलता $(\mu)$ को प्रति इकाई विद्युत क्षेत्र में अपवाह वेग (drift velocity) के रूप में परिभाषित किया जाता है, जो $\mu = \frac{e\tau}{m^*}$ द्वारा दिया जाता है, जहाँ $\tau$ विश्रांति काल (relaxation time) है और $m^*$ प्रभावी द्रव्यमान है। होल्स की तुलना में इलेक्ट्रॉनों का प्रभावी द्रव्यमान कम होता है और वे क्रिस्टल जालक में कम प्रकीर्णन (scattering) का अनुभव करते हैं। परिणामस्वरूप, इलेक्ट्रॉनों का विश्रांति काल अधिक और प्रभावी द्रव्यमान कम होता है, जिससे उनकी गतिशीलता होल्स की तुलना में अधिक होती है।

(D) $N$-प्रकार के अर्धचालक की चालकता $\sigma$ का सूत्र है: $\sigma = e n_e \mu_e$,जहाँ $e$ इलेक्ट्रॉन का आवेश है,$n_e$ इलेक्ट्रॉन सांद्रता (अशुद्धि सांद्रता) है,और $\mu_e$ इलेक्ट्रॉन गतिशीलता है।
दिया गया है: $\sigma = 6.24 \ mho/cm$,$\mu_e = 3900 \ cm^2/V \cdot s$,और $e = 1.6 \times 10^{-19} \ C$.
$n_e$ के लिए सूत्र को व्यवस्थित करने पर:
$n_e = \frac{\sigma}{e \mu_e}$
मान रखने पर:
$n_e = \frac{6.24}{1.6 \times 10^{-19} \times 3900}$
$n_e = \frac{6.24}{6240 \times 10^{-19}}$
$n_e = \frac{6.24}{6.24 \times 10^{-16}}$
$n_e = 10^{16} \ cm^{-3}$.

(B) सही उत्तर $B$ $(N-type)$ है।
जब सिलिकॉन या जर्मेनियम जैसे आंतरिक अर्धचालक में पंचसंयोजी अशुद्धि (दाता अशुद्धि) मिलाई जाती है,तो यह क्रिस्टल जालक में अतिरिक्त मुक्त इलेक्ट्रॉन प्रदान करती है।
ये इलेक्ट्रॉन बहुसंख्यक आवेश वाहकों के रूप में कार्य करते हैं।
चूंकि आवेश वाहक ऋणात्मक रूप से आवेशित इलेक्ट्रॉन होते हैं,इसलिए परिणामी अर्धचालक को $N-type$ अर्धचालक के रूप में जाना जाता है।