بہت سے ناخواندہ یہ مانتے ہیں کہ کوانٹم میکانکس محض ایک ریاضیاتی کھیل ہے جس کی کوئی عملی قیمت نہیں ہے۔ ہاہاہا، آئیے کمپیوٹر چپس کے لیے ایک اجداد تلاش کرتے ہیں، براہ کرم مظاہرے پر ایک نظر ڈالیں:
بہت سے ناخواندہ یہ مانتے ہیں کہ کوانٹم میکانکس محض ایک ریاضیاتی کھیل ہے جس کی کوئی عملی قیمت نہیں ہے۔ ہاہاہا، آئیے کمپیوٹر چپس کے لیے ایک اجداد تلاش کرتے ہیں، براہ کرم مظاہرے پر ایک نظر ڈالیں:
کنڈکٹر، ہم سمجھ سکتے ہیں، انسولیٹر، ہم بھی سمجھ سکتے ہیں۔ پہلی بار، میرے دوست فزکس سے الجھ گئے ہیں، اور مجھے ڈر ہے کہ یہ سیمی کنڈکٹرز ہیں۔ اس لیے میں فزکس کے تمام اساتذہ کی طرف سے یہ قرض ادا کروں گا۔
جب ایٹم ٹھوس بنتے ہیں تو بہت سے ایک جیسے الیکٹران آپس میں مل جاتے ہیں، لیکن کوانٹم میکینکس کا خیال ہے کہ دو ایک جیسے الیکٹران ایک ہی مدار میں نہیں رہ سکتے۔ لہذا، ان الیکٹرانوں کو ایک ہی مدار میں لڑنے سے روکنے کے لیے، بہت سے مداری کئی مداروں میں تقسیم ہو جاتے ہیں۔ بہت سارے مداریوں کو ایک ساتھ نچوڑنے کے ساتھ، وہ حادثاتی طور پر قریب آتے ہیں اور وسیع بڑے مداری بن جاتے ہیں۔ اس قسم کا وسیع مدار بہت سے باریک مداروں کو ایک ساتھ نچوڑ کر تشکیل پاتا ہے جسے انرجی بینڈ کہا جاتا ہے۔
کچھ وسیع مدار الیکٹرانوں سے بھرے ہوتے ہیں، جس کی وجہ سے وہ حرکت نہیں کر پاتے۔ کچھ وسیع مدار بہت خالی ہوتے ہیں، جو الیکٹران کو آزادانہ طور پر حرکت کرنے دیتے ہیں۔ الیکٹران حرکت کر سکتے ہیں اور میکروسکوپی طور پر بجلی چلاتے دکھائی دیتے ہیں۔ اس کے برعکس، اگر الیکٹران حرکت نہیں کر سکتے تو وہ بجلی نہیں چلا سکتے۔
ٹھیک ہے، آئیے چیزوں کو سادہ رکھیں اور "پرائس بینڈ، فل بینڈ، حرام بینڈ، اور گائیڈ بینڈ" کے تصورات کا ذکر نہ کریں۔ دائرے پر توجہ مرکوز کرنے کے لیے تیار ہوں!
کچھ مکمل مدار خالی مدار کے بہت قریب ہوتے ہیں، اور الیکٹران آسانی سے مکمل مدار سے خالی مدار میں منتقل ہو سکتے ہیں، جس سے وہ آزادانہ طور پر حرکت کر سکتے ہیں۔ یہ ایک موصل ہے۔ monovalent دھاتوں کی چالکتا اصول تھوڑا مختلف ہے.
لیکن اکثر دو وسیع مداروں کے درمیان فاصلہ ہوتا ہے، اور الیکٹران اسے اکیلے پار نہیں کر سکتے، اس لیے وہ بجلی نہیں چلاتے۔ لیکن اگر خلا کی چوڑائی 5 ev کے اندر ہے، تو الیکٹران میں اضافی توانائی شامل کرنے سے خالی مدار کو بھی عبور کیا جا سکتا ہے اور اس کے پار آزادانہ طور پر منتقل ہو سکتا ہے، جو کہ ترسیلی ہے۔ اس قسم کا ٹھوس جس کی چوڑائی 5 ev سے زیادہ نہ ہو کبھی کنڈکٹیو ہوتی ہے اور کبھی نہیں، اس لیے اسے سیمی کنڈکٹر کہا جاتا ہے۔
اگر فرق 5 ev سے زیادہ ہے، تو اسے بنیادی طور پر روکنا ہوگا۔ عام حالات میں، الیکٹران کراس نہیں کر سکتے، جو ایک انسولیٹر ہے۔ بلاشبہ، اگر توانائی کافی زیادہ ہے، تو 5 ev کے فرق کو چھوڑ دیں، یہاں تک کہ 50 ev بھی گزر سکتے ہیں، جیسے کہ ہائی وولٹیج بجلی ہوا سے گزرتی ہے۔
اس وقت، کوانٹم میکینکس کے ذریعہ تیار کردہ بینڈ تھیوری نے تقریباً شکل اختیار کر لی ہے۔ بینڈ تھیوری منظم طریقے سے کنڈکٹرز، انسولیٹروں، اور سیمی کنڈکٹرز کے درمیان ضروری فرق کی وضاحت کرتا ہے، جو کہ مکمل اور خالی مداروں کے درمیان فرق پر منحصر ہے، اور تعلیمی لحاظ سے، والینس اور کنڈکشن بینڈ کے درمیان بینڈ گیپ کی چوڑائی پر۔
جب ایٹم ٹھوس بنتے ہیں تو بہت سے ایک جیسے الیکٹران آپس میں مل جاتے ہیں، لیکن کوانٹم میکینکس کا خیال ہے کہ دو ایک جیسے الیکٹران ایک ہی مدار میں نہیں رہ سکتے۔ لہذا، ان الیکٹرانوں کو ایک ہی مدار میں لڑنے سے روکنے کے لیے، بہت سے مداری کئی مداروں میں تقسیم ہو جاتے ہیں۔ بہت سارے مداریوں کو ایک ساتھ نچوڑنے کے ساتھ، وہ حادثاتی طور پر قریب آتے ہیں اور وسیع بڑے مداری بن جاتے ہیں۔ اس قسم کا وسیع مدار بہت سے باریک مداروں کو ایک ساتھ نچوڑ کر تشکیل پاتا ہے جسے انرجی بینڈ کہا جاتا ہے۔
کچھ وسیع مدار الیکٹرانوں سے بھرے ہوتے ہیں، جس کی وجہ سے وہ حرکت نہیں کر پاتے۔ کچھ وسیع مدار بہت خالی ہوتے ہیں، جو الیکٹران کو آزادانہ طور پر حرکت کرنے دیتے ہیں۔ الیکٹران حرکت کر سکتے ہیں اور میکروسکوپی طور پر بجلی چلاتے دکھائی دیتے ہیں۔ اس کے برعکس، اگر الیکٹران حرکت نہیں کر سکتے تو وہ بجلی نہیں چلا سکتے۔
ٹھیک ہے، آئیے چیزوں کو سادہ رکھیں اور "پرائس بینڈ، فل بینڈ، حرام بینڈ، اور گائیڈ بینڈ" کے تصورات کا ذکر نہ کریں۔ دائرے پر توجہ مرکوز کرنے کے لیے تیار ہوں!
کچھ مکمل مدار خالی مدار کے بہت قریب ہوتے ہیں، اور الیکٹران آسانی سے مکمل مدار سے خالی مدار میں منتقل ہو سکتے ہیں، جس سے وہ آزادانہ طور پر حرکت کر سکتے ہیں۔ یہ ایک موصل ہے۔ monovalent دھاتوں کی چالکتا اصول تھوڑا مختلف ہے.
لیکن اکثر دو وسیع مداروں کے درمیان فاصلہ ہوتا ہے، اور الیکٹران اسے اکیلے پار نہیں کر سکتے، اس لیے وہ بجلی نہیں چلاتے۔ لیکن اگر خلا کی چوڑائی 5 ev کے اندر ہے، تو الیکٹران میں اضافی توانائی شامل کرنے سے خالی مدار کو بھی عبور کیا جا سکتا ہے اور اس کے پار آزادانہ طور پر منتقل ہو سکتا ہے، جو کہ ترسیلی ہے۔ اس قسم کا ٹھوس جس کی چوڑائی 5 ev سے زیادہ نہ ہو کبھی کنڈکٹیو ہوتی ہے اور کبھی نہیں، اس لیے اسے سیمی کنڈکٹر کہا جاتا ہے۔
اگر فرق 5 ev سے زیادہ ہے، تو اسے بنیادی طور پر روکنا ہوگا۔ عام حالات میں، الیکٹران کراس نہیں کر سکتے، جو ایک انسولیٹر ہے۔ بلاشبہ، اگر توانائی کافی زیادہ ہے، تو 5 ev کے فرق کو چھوڑ دیں، یہاں تک کہ 50 ev بھی گزر سکتے ہیں، جیسے کہ ہائی وولٹیج بجلی ہوا سے گزرتی ہے۔
اس وقت، کوانٹم میکینکس کے ذریعہ تیار کردہ بینڈ تھیوری نے تقریباً شکل اختیار کر لی ہے۔ بینڈ تھیوری منظم طریقے سے کنڈکٹرز، انسولیٹروں، اور سیمی کنڈکٹرز کے درمیان ضروری فرق کی وضاحت کرتا ہے، جو کہ مکمل اور خالی مداروں کے درمیان فرق پر منحصر ہے، اور تعلیمی لحاظ سے، والینس اور کنڈکشن بینڈ کے درمیان بینڈ گیپ کی چوڑائی پر۔
