সেমিকন্ডাক্টরের গাঠনিক বৈশিষ্ট্য। Structural properties of semiconductors

  

সেমিকন্ডাক্টরের গাঠনিক বৈশিষ্ট্য

আমরা জানি পরমাণুর মৌলিক উপাদান তিনটি-

• ইলেকট্রন।
• প্রোটন ও
• নিউট্রন।

বোর মডেল হতে আমরা দেখতে পাই, পরমানুর কেন্দ্রে প্রোটন ও নিউট্রন এদের একএে নিউক্লিয়াস বলে এবং চারপাশের স্থির কক্ষপথে ইলেকট্রন ঘূর্ণায়মান।

উপরের চিএে, সিলিকনের বোর মডেলে ১৪ টি ইলেকট্রন ও জার্মেনিয়াম এর ৩২ টি ইলেকট্রন রয়েছে। সিলিকন এবং জার্মেনিয়ামের শেষ কক্ষপথে চারটি করে ইলেকট্রন রয়েছে। এই শেষ কক্ষপথের ইলেকট্রন গুলোকে Valance Electrons বলা হয়। এই ইলেকট্রন গুলোকে সরাতে যে শক্তির প্রয়োজন তা তুলনা মূলক ভাবে অন্য ইলেকট্রন গুলোর চেয়ে কম।

এতক্ষন একটি পরমাণু সম্পর্কে জানলাম কিন্তু যদি একটি সিলিকন বা জার্মেনিয়ামের ক্রিস্টাল হয় তাহলে গঠন কেমন হবে?

পিওর সিলিকন বা জার্মেনিয়ামের ক্রিস্টালে চারটি valance  ইলেকট্রন একে অপরের সাথে বন্ধনে আবদ্ধ থাকে। এভাবে ইলেকট্রন শেয়ারের মধ্যমে বন্ধন গঠন করাকে সমযোজী বন্ধন বলা হয়। আমরা জানি সমযোজী বন্ধনে কোন মুক্ত ইলেকট্রন থাকে না। মুক্ত ইলেকট্রন না থাকলে তড়িৎ প্রবাহিত হবে কিভাবে? সমযোজী বন্ধন শক্তিশালী হলেও বাইরের কোন উৎস হতে প্রয়োজনীয় Kinetic energy পেলে বন্ধন ভেঙ্গে যায় এবং ইলেকট্রন মুক্ত হয়ে যায়।

গাঠনিক বৈশিষ্ট্য

অর্ধপরিবাহীর দুটি গুরুত্বপূর্ণ বৈশিষ্ট্য ভূমিকায় উল্লেখ করা হয়েছে। প্রথমত, পরিবাহী পদার্থে যেখানে তাপমাত্রা বাড়ালে পরিবাহিতা হ্রাস পায় অর্ধপরিবাহীর ক্ষেত্রে সেখানে তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে পরিবাহিতা বৃদ্ধি পায়। দ্বিতীয় সামান্য অপদ্রব্য যোগ করলে এদের পরিবাহিতা উল্লেখযোগ্য পরিমাণ বৃদ্ধি পায়। দ্বিতীয় বৈশিষ্ট্যটি ডোপায়ন নিয়ে আলোচনা করতে গিয়ে ব্যাখ্যা করা হবে। এখানে অর্ধপরিবাহীর অভ্যন্তরীণ গঠন ব্যাখ্যা করার মাধ্যমে প্রথম বৈশিষ্ট্যটি বিস্তারিত বলা হবে।

পরিবাহী পদার্থের সর্ববহিঃস্থ শক্তিস্তরে একটি, দুটি বা সর্বোচ্চ তিনটি ইলেকট্রন থাকে। বহিঃস্তরের এই ইলেকট্রনগুলো পরমাণু কেন্দ্রের সাথে বেশ দুর্বলভাবে সংযুক্ত থাকে। এই সর্ববহিঃস্থ তথা যোজন স্তরের ইলেকট্রনগুলো অন্য পরমাণুর অসম্পূর্ণ কক্ষপথ পূর্ণ করার জন্য নিজ পরমাণু ছেড়ে চলে যায়। এভাবে আয়নিক বন্ধন গঠিত হয়। এভাবে পরিবাহীর অভ্যন্তরের ইলেকট্রনগুলো এক পরমাণু থেকে আরেক পরমাণুতে ভ্রমণ করতে পারে। আর এ কারণেই এদের মধ্য দিয়ে বিদ্যুৎ প্রবাহিত হয়, ইলেকট্রনের প্রবাহই তো আসলে বিদ্যুৎ। মূলত যোজন ইলেকট্রনের স্বাধীন চলাচলেই পরিবহন ঘটে। কিন্তু, অপরিবাহী পদার্থের সর্ববহিঃস্থ শক্তিস্তর ইলেকট্রন দ্বারা প্রায় পূর্ণ থাকে। উল্লেখ্য, বহিঃস্থ স্তরে আটটি ইলেকট্রন থাকলে তা সুস্থিতি লাভ করে; আর অপরিবাহীতে আটটি বা এর কাছাকাছি সংখ্যক ইলেকট্রন থাকে। তাই এদের যোজন ইলেকট্রন পরিবহনে অংশ নিতে পারেনা, তারা নিজ নিজ পরমাণুতে দৃঢ়ভাবে আবদ্ধ থাকে।

সেমিকন্ডাক্টরের ইতিহাস। History of Semiconductors

সেমিকন্ডাক্টর কাকে বলে । কত প্রকার ও কি কি ? What is Semiconductor & Type of Semiconductor