সেমিকন্ডাক্টর পদার্থবিজ্ঞান কী?

সেমিকন্ডাক্টর পদার্থবিজ্ঞান কী?

সেমিকন্ডাক্টর পদার্থবিজ্ঞানের সংজ্ঞা

সেমিকন্ডাক্টর পদার্থবিজ্ঞান হল তামা এবং অপচালকের মধ্যবর্তী তারতম্যের বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা বিশিষ্ট পদার্থগুলির অধ্যয়ন, যা মূলত সিলিকন এবং জার্মানিয়াম দ্বারা গঠিত।

সেমিকন্ডাক্টরের বৈশিষ্ট্য

সেমিকন্ডাক্টরগুলির মধ্যম প্রতিরোধ এবং তাপমাত্রার ঋণাত্মক সহগ থাকে, যার অর্থ তাদের প্রতিরোধ বৃদ্ধি পাওয়া তাপমাত্রার সাথে হ্রাস পায়।

কোভ্যালেন্ট বন্ধন

সেমিকন্ডাক্টর পরমাণুর বালেন্স ইলেকট্রনগুলি সেমিকন্ডাক্টর ক্রিস্টালের পরমাণুগুলির মধ্যে বন্ধনে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। পরমাণুগুলির মধ্যে বন্ধন ঘটে কারণ প্রতিটি পরমাণু তার বাইরের সেলে আটটি ইলেকট্রন রাখার প্রবণতা রাখে।

প্রতিটি সেমিকন্ডাক্টর পরমাণুতে চারটি বালেন্স ইলেকট্রন থাকে এবং এটি পাশের পরমাণুগুলি থেকে চারটি ইলেকট্রন ভাগ করে নিয়ে তার বাইরের সেলে আটটি ইলেকট্রন পূর্ণ করতে পারে। এই ইলেকট্রন ভাগ করার ফলে কোভ্যালেন্ট বন্ধন তৈরি হয়।

প্রতিটি সেমিকন্ডাক্টর পরমাণু ক্রিস্টালের চারটি পাশের পরমাণুর সাথে চারটি কোভ্যালেন্ট বন্ধন তৈরি করে। অর্থাৎ, প্রতিটি পাশের সেমিকন্ডাক্টর পরমাণুর সাথে একটি কোভ্যালেন্ট বন্ধন তৈরি হয়। নিচের চিত্রে জার্মানিয়াম ক্রিস্টালে তৈরি হওয়া কোভ্যালেন্ট বন্ধন দেখানো হয়েছে।

জার্মানিয়াম ক্রিস্টালে, প্রতিটি পরমাণুর শেষ কক্ষে আটটি ইলেকট্রন থাকে। কিন্তু একটি একক জার্মানিয়াম পরমাণুতে ৩২টি ইলেকট্রন থাকে। প্রথম কক্ষে ২টি ইলেকট্রন, দ্বিতীয় কক্ষে ৮টি ইলেকট্রন, তৃতীয় কক্ষে ১৮টি ইলেকট্রন এবং চতুর্থ বা বাইরের কক্ষে ৪টি ইলেকট্রন থাকে।

কিন্তু জার্মানিয়াম ক্রিস্টালে, প্রতিটি পরমাণু চারটি পাশের পরমাণু থেকে ৪টি বালেন্স ইলেকট্রন ভাগ করে নিয়ে তার বাইরের কক্ষে আটটি ইলেকট্রন পূর্ণ করে। এভাবে, ক্রিস্টালের প্রতিটি পরমাণুর বাইরের কক্ষে আটটি ইলেকট্রন থাকে।

কোভ্যালেন্ট বন্ধন গঠনের ফলে প্রতিটি বালেন্স ইলেকট্রন একটি পরমাণুর সাথে সম্পর্কিত হয়, এবং আদর্শ সেমিকন্ডাক্টর ক্রিস্টালে কোনো মুক্ত ইলেকট্রন থাকে না। এই বন্ধনগুলির কারণে পরমাণুগুলি ক্রমিকভাবে সাজানো হয়, যা সেমিকন্ডাক্টরের ক্রিস্টাল গঠন তৈরি করে।

শক্তি ব্যান্ড তত্ত্ব

সেমিকন্ডাক্টরগুলিতে বালেন্স এবং পরিবাহী ব্যান্ডের মধ্যে একটি ছোট শক্তি ফাঁক থাকে, যা শক্তি প্রয়োগ করলে ইলেকট্রনগুলি চলাচল করতে এবং বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা করতে সক্ষম হয়।

সেমিকন্ডাক্টরের প্রকারভেদ

• অন্তর্নিহিত সেমিকন্ডাক্টর (Intrinsic Semiconductor)

• বহিঃনিহিত সেমিকন্ডাক্টর (Extrinsic Semiconductor)

• N-ধরন এবং P-ধরনের সেমিকন্ডাক্টর (N-type and P-type Semiconductor)