સેમિકન્ડક્ટર ઉદ્યોગ મુખ્યત્વે ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ, કન્ઝ્યુમર ઇલેક્ટ્રોનિક્સ, કોમ્યુનિકેશન સિસ્ટમ્સ, ફોટોવોલ્ટેઇક પાવર જનરેશન, લાઇટિંગ એપ્લિકેશન્સ, હાઇ-પાવર પાવર કન્વર્ઝન અને અન્ય ક્ષેત્રો પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે. ટેક્નોલોજી કે આર્થિક વિકાસના પરિપ્રેક્ષ્યમાં સેમિકન્ડક્ટરનું મહત્વ ઘણું છે
આજે મોટાભાગના ઇલેક્ટ્રોનિક ઉત્પાદનો, જેમ કે કમ્પ્યુટર્સ, મોબાઇલ ફોન્સ અથવા ડિજિટલ રેકોર્ડર, તેમના મુખ્ય એકમો તરીકે સેમિકન્ડક્ટર સાથે ખૂબ જ ગાઢ સંબંધ ધરાવે છે. સામાન્ય સેમિકન્ડક્ટર મટિરિયલ્સમાં સિલિકોન, જર્મેનિયમ, ગેલિયમ આર્સેનાઇડ વગેરેનો સમાવેશ થાય છે. વિવિધ સેમિકન્ડક્ટર મટિરિયલ્સમાં, સિલિકોન વ્યવસાયિક ઉપયોગોમાં સૌથી વધુ પ્રભાવશાળી છે.
સેમિકન્ડક્ટર ઓરડાના તાપમાને વાહક અને ઇન્સ્યુલેટર વચ્ચે વાહકતા ધરાવતી સામગ્રીનો સંદર્ભ આપે છે. રેડિયો, ટેલિવિઝન અને તાપમાન માપનમાં તેના વ્યાપક ઉપયોગને કારણે, સેમિકન્ડક્ટર ઉદ્યોગમાં પ્રચંડ અને સતત બદલાતી વિકાસ ક્ષમતા છે. સેમિકન્ડક્ટર્સની નિયંત્રણક્ષમ વાહકતા તકનીકી અને આર્થિક બંને ક્ષેત્રોમાં નિર્ણાયક ભૂમિકા ભજવે છે.
સેમિકન્ડક્ટર ઉદ્યોગના અપસ્ટ્રીમમાં IC ડિઝાઇન કંપનીઓ અને સિલિકોન વેફર મેન્યુફેક્ચરિંગ કંપનીઓ છે. IC ડિઝાઇન કંપનીઓ ગ્રાહકની જરૂરિયાતો અનુસાર સર્કિટ ડાયાગ્રામ ડિઝાઇન કરે છે, જ્યારે સિલિકોન વેફર ઉત્પાદક કંપનીઓ કાચા માલ તરીકે પોલિક્રિસ્ટલાઇન સિલિકોનનો ઉપયોગ કરીને સિલિકોન વેફર બનાવે છે. મિડસ્ટ્રીમ IC મેન્યુફેક્ચરિંગ કંપનીઓનું મુખ્ય કાર્ય IC ડિઝાઇન કંપનીઓ દ્વારા ડિઝાઇન કરાયેલ સર્કિટ ડાયાગ્રામને સિલિકોન વેફર ઉત્પાદક કંપનીઓ દ્વારા ઉત્પાદિત વેફર્સમાં ટ્રાન્સપ્લાન્ટ કરવાનું છે. પૂર્ણ થયેલ વેફરને પછી ડાઉનસ્ટ્રીમ IC પેકેજીંગ અને ટેસ્ટીંગ ફેક્ટરીઓમાં પેકેજીંગ અને પરીક્ષણ માટે મોકલવામાં આવે છે.
પ્રકૃતિમાં રહેલા પદાર્થોને તેમની વાહકતાના આધારે ત્રણ શ્રેણીઓમાં વિભાજિત કરી શકાય છે: વાહક, અવાહક અને સેમિકન્ડક્ટર. સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રી ઓરડાના તાપમાને વાહક અને અવાહક સામગ્રી વચ્ચે વાહકતા સાથે કાર્યાત્મક સામગ્રીના પ્રકારનો સંદર્ભ આપે છે. બે પ્રકારના ચાર્જ કેરિયર્સ, ઇલેક્ટ્રોન અને છિદ્રોના ઉપયોગ દ્વારા વહન પ્રાપ્ત થાય છે. ઓરડાના તાપમાને વિદ્યુત પ્રતિકારકતા સામાન્ય રીતે 10-5 અને 107 ઓહ્મ · મીટરની વચ્ચે હોય છે. સામાન્ય રીતે, વધતા તાપમાન સાથે પ્રતિકારકતા વધે છે; જો સક્રિય અશુદ્ધિઓ ઉમેરવામાં આવે છે અથવા પ્રકાશ અથવા કિરણોત્સર્ગ સાથે ઇરેડિયેટ કરવામાં આવે છે, તો વિદ્યુત પ્રતિકારકતા તીવ્રતાના ઘણા ઓર્ડર દ્વારા બદલાઈ શકે છે. સિલિકોન કાર્બાઇડ ડિટેક્ટરનું ઉત્પાદન 1906માં કરવામાં આવ્યું હતું. 1947માં ટ્રાન્ઝિસ્ટરની શોધ પછી, સેમિકન્ડક્ટર મટિરિયલ્સ, સામગ્રીના સ્વતંત્ર ક્ષેત્ર તરીકે, ઘણી પ્રગતિ કરી છે અને ઇલેક્ટ્રોનિક ઉદ્યોગ અને હાઇ-ટેક ક્ષેત્રોમાં અનિવાર્ય સામગ્રી બની છે. સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રીની વાહકતા તેમની લાક્ષણિકતાઓ અને પરિમાણોને કારણે ચોક્કસ ટ્રેસ અશુદ્ધિઓ માટે અત્યંત સંવેદનશીલ છે. ઉચ્ચ શુદ્ધતા ધરાવતી સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રીને આંતરિક સેમિકન્ડક્ટર કહેવામાં આવે છે, જે ઓરડાના તાપમાને ઊંચી વિદ્યુત પ્રતિકારકતા ધરાવે છે અને તે વીજળીના નબળા વાહક છે. ઉચ્ચ-શુદ્ધતા સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રીમાં યોગ્ય અશુદ્ધિઓ ઉમેર્યા પછી, અશુદ્ધ અણુઓ દ્વારા વાહક વાહકોની જોગવાઈને કારણે સામગ્રીની વિદ્યુત પ્રતિકારકતા ઘણી ઓછી થાય છે. આ પ્રકારના ડોપેડ સેમિકન્ડક્ટરને ઘણીવાર અશુદ્ધતા સેમિકન્ડક્ટર તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. અશુદ્ધતા સેમિકન્ડક્ટર કે જે વાહકતા માટે વહન બેન્ડ ઇલેક્ટ્રોન પર આધાર રાખે છે તેને એન-ટાઈપ સેમિકન્ડક્ટર કહેવામાં આવે છે, અને જે વેલેન્સ બેન્ડ હોલ વાહકતા પર આધાર રાખે છે તેને પી-ટાઈપ સેમિકન્ડક્ટર કહેવામાં આવે છે. જ્યારે વિવિધ પ્રકારના સેમિકન્ડક્ટર સંપર્કમાં આવે છે (PN જંકશન બનાવે છે) અથવા જ્યારે સેમિકન્ડક્ટર ધાતુઓના સંપર્કમાં આવે છે, ત્યારે ઇલેક્ટ્રોન (અથવા છિદ્ર) સાંદ્રતામાં તફાવતને કારણે પ્રસરણ થાય છે, સંપર્ક બિંદુ પર અવરોધ બનાવે છે. તેથી, આ પ્રકારના સંપર્કમાં એકલ વાહકતા હોય છે. PN જંકશનની યુનિડાયરેક્શનલ વાહકતાનો ઉપયોગ કરીને, વિવિધ કાર્યો સાથે સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણો બનાવી શકાય છે, જેમ કે ડાયોડ, ટ્રાન્ઝિસ્ટર, થાઇરિસ્ટોર્સ, વગેરે. વધુમાં, સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રીની વાહકતા ગરમી, પ્રકાશ, જેવી બાહ્ય પરિસ્થિતિઓમાં થતા ફેરફારો પ્રત્યે અત્યંત સંવેદનશીલ હોય છે. ઇલેક્ટ્રિસિટી, મેગ્નેટિઝમ વગેરે. તેના આધારે માહિતીના રૂપાંતરણ માટે વિવિધ સંવેદનશીલ ઘટકોનું ઉત્પાદન કરી શકાય છે. સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રીના લાક્ષણિક પરિમાણોમાં બેન્ડગેપ પહોળાઈ, પ્રતિકારકતા, વાહક ગતિશીલતા, બિન-સંતુલન વાહક જીવનકાળ અને અવ્યવસ્થા ઘનતાનો સમાવેશ થાય છે. બેન્ડગેપ પહોળાઈ સેમિકન્ડક્ટરની ઈલેક્ટ્રોનિક સ્થિતિ અને અણુ રૂપરેખાંકન દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે, જે અણુઓમાં વેલેન્સ ઈલેક્ટ્રોન માટે જરૂરી ઊર્જાને પ્રતિબિંબિત કરે છે જે આ સામગ્રીને બંધાયેલી સ્થિતિમાંથી મુક્ત સ્થિતિમાં ઉત્તેજિત કરવા માટે બનાવે છે. વિદ્યુત પ્રતિકારકતા અને વાહક ગતિશીલતા સામગ્રીની વાહકતાને પ્રતિબિંબિત કરે છે. બિન-સંતુલન વાહક જીવનકાળ બાહ્ય અસરો (જેમ કે પ્રકાશ અથવા ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર) હેઠળ બિન-સંતુલન સ્થિતિમાંથી સંતુલન સ્થિતિમાં સંક્રમણ કરતી સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રીમાં આંતરિક વાહકોની છૂટછાટની લાક્ષણિકતાઓને પ્રતિબિંબિત કરે છે. સ્ફટિકોમાં ડિસલોકેશન એ સૌથી સામાન્ય પ્રકારની ખામી છે. અવ્યવસ્થા ઘનતાનો ઉપયોગ સેમિકન્ડક્ટર સિંગલ ક્રિસ્ટલ સામગ્રીની જાળીની અખંડિતતાની ડિગ્રીને માપવા માટે થાય છે, પરંતુ આકારહીન સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રી માટે, આ પરિમાણ હાજર નથી. સેમિકન્ડક્ટર મટિરિયલ્સના લાક્ષણિક પરિમાણો માત્ર સેમિકન્ડક્ટર મટિરિયલ્સ અને અન્ય બિન સેમિકન્ડક્ટર મટિરિયલ્સ વચ્ચેના તફાવતોને જ પ્રતિબિંબિત કરી શકતા નથી, પરંતુ વધુ મહત્ત્વની વાત એ છે કે, તે વિવિધ સેમિકન્ડક્ટર મટિરિયલ્સની લાક્ષણિકતાઓ અને વિવિધ પરિસ્થિતિઓમાં સમાન સામગ્રીના જથ્થાત્મક તફાવતોને પણ પ્રતિબિંબિત કરી શકે છે.
