संगणकाच्या मायक्रोप्रोसेसर आणि मेमरीमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या **इंटिग्रेटेड सर्किट (IC Chips)** प्रामुख्याने खालीलपैकी कोणत्या अर्धवाहक (Semiconductor) मूलद्रव्यापासून तयार केल्या जातात?
EN
Integrated Circuit (IC) chips and microprocessors used in computing systems are predominantly fabricated from which semiconductor chemical element?
योग्य उत्तर पर्याय (२) सिलिकॉन (Silicon) आहे.
स्पष्टीकरण:
•
सिलिकॉन (Silicon - Si):
•
सिलिकॉन हे आवर्तसारणीतील १४ व्या क्रमांकाचे मूलद्रव्य (Group 14) असून ते एक सर्वोत्तम अर्धवाहक (Semiconductor) आहे.
•
पृथ्वीच्या कवचात ऑक्सिजननंतर सिलिकॉन हे दुसऱ्या क्रमांकाचे सर्वाधिक आढळणारे मूलद्रव्य आहे.
•
आयसी चिप्ससाठी सिलिकॉनच का वापरतात?
१.
सिलिकॉनची ऊर्जा बँडगॅप (Bandgap = $1.1\text{ eV}$) सामान्य तापमानाला अतिशय स्थिर कार्यक्षमता देते.
२.
सिलिकॉनवर सहजपणे सिलिकॉन डायऑक्साइड ($SiO_2$) चा अत्यंत उत्कृष्ट विसंवाहक थर (Insulating layer) तयार करता येतो.
३.
जर्मेनियमच्या तुलनेत ते स्वस्त आणि उच्च तापमानालाही सुरक्षितपणे कार्य करते.
•
म्हणूनच जगभरातील संगणक चिप उद्योगाच्या केंद्राला 'सिलिकॉन व्हॅली' (Silicon Valley - कॅलिफोर्निया) आणि भारताच्या IT राजधानीला 'भारताची सिलिकॉन व्हॅली' (बंगळुरू) म्हटले जाते.
इतर पर्यायांचे विश्लेषण (Distractor Analysis):
•
पर्याय १ (Iron Oxide): चुंबकीय फिती (Magnetic tapes) आणि हार्ड डिस्कच्या लेपनासाठी वापरले जाते.
•
पर्याय ३ (Graphite): कार्बनचे अपरूप आहे; विद्युत सुवाहक असले तरी सेमीकंडक्टर नाही.
•
पर्याय ४ (Silica): सिलिकॉन डायऑक्साइड ($SiO_2$ - वाळू), हे संयुग आहे मूलद्रव्य नाही.
MPSC परीक्षा टीप
परीक्षेसाठी महत्त्वपूर्ण संकल्पना व शॉर्टकट
अर्धवाहक भौतिकशास्त्र (Semiconductors):
•
प्रमुख अर्धवाहके: सिलिकॉन (Si) आणि जर्मेनियम (Ge).
| • सिलिकॉनचा अणुक्रमांक: १४ | संयुजा (Valency): ४ (Tetravalent). |
|---|
•
डोपिंग (Doping): अर्धवाहकाची विद्युत वाहकता वाढवण्यासाठी त्यात आर्सेनिक, फॉस्फरस (N-type) किंवा बोरॉन, ॲल्युमिनियम (P-type) मिसळणे.
translate
English Explanation / स्पष्टीकरण:
The correct answer is Option (2) Silicon.
Explanation:
•
Silicon (Si, Atomic Number 14):
•
A group-14 metalloid that serves as the universal foundational material for microelectronic Integrated Circuits (ICs), planar transistors, and microprocessors.
•
Why Silicon Dominates Microelectronics:
1.
Optimal Bandgap: An indirect bandgap of $1.12\text{ eV}$ at room temperature, allowing it to switch efficiently at elevated operating temperatures without thermal breakdown (unlike Germanium, $0.66\text{ eV}$).
2.
Native Oxide: Readily forms high-quality, stable Silicon Dioxide ($SiO_2$), an exceptional dielectric insulator critical for MOSFET gate fabrication.
3.
Abundance: Second most abundant element in Earth's crust (~28%), rendering ultra-pure electronic-grade monocrystalline wafers economically viable.
•
This prominence inspired geographical naming such as California's Silicon Valley and India's Silicon Valley of India (Bengaluru).
Distractor Analysis:
•
Option 1 (Iron oxide): Ferromagnetic coating traditionally layered onto magnetic storage tapes and spinning platters.
•
Option 3 (Graphite): Carbon allotrope and electrical conductor; not a traditional semiconductor substrate.
•
Option 4 (Silica): Chemical compound silicon dioxide ($SiO_2$); chips are etched from pure elemental silicon, not silica.
MPSC EXAM TIP
High-Yield Exam Strategy Tip
Semiconductor Chemistry & Physics for MPSC:
•
Primary Semiconductors: Silicon (Si, $Z=14$) and Germanium (Ge, $Z=32$).
•
Doping Types:
•
N-type: Doped with pentavalent impurities (P, As, Sb) $\rightarrow$ majority carriers: electrons.
•
P-type: Doped with trivalent impurities (B, Al, In) $\rightarrow$ majority carriers: holes.