ভ্যালেন্স ইলেকট্রন এবং বৈদ্যুতিক পরিবহন কি?

ভ্যালেন্স ইলেকট্রন এবং বৈদ্যুতিক পরিচালন কি?

ভ্যালেন্স ইলেকট্রনের সংজ্ঞা

একটি পরমাণু নিউক্লিয়াস দ্বারা গঠিত, যাতে প্রোটন এবং নিউট্রন থাকে, এবং এর চারপাশে ইলেকট্রন থাকে। নিউক্লিয়াস ধনাত্মক চার্জযুক্ত, এবং ইলেকট্রন ঋণাত্মক চার্জযুক্ত। পরমাণুগুলি তাদের প্রোটন এবং ইলেকট্রনের সংখ্যা সমান হওয়ায় তারা বৈদ্যুতিকভাবে নিরপেক্ষ।

একটি পরমাণুর ইলেকট্রনগুলি তাদের শক্তি স্তরের উপর ভিত্তি করে শেলে সাজানো থাকে। নিউক্লিয়াসের সবচেয়ে কাছের শেলটি সবচেয়ে কম শক্তিযুক্ত, আর সবচেয়ে দূরের শেলটি সবচেয়ে বেশি শক্তিযুক্ত। প্রতিটি শেলের ইলেকট্রনের জন্য একটি সর্বোচ্চ ধারণ ক্ষমতা রয়েছে: প্রথম শেলটি 2 পর্যন্ত, দ্বিতীয় শেলটি 8 পর্যন্ত, এবং এভাবে চলতে থাকে।

ভ্যালেন্স ইলেকট্রনগুলি পরমাণুর সবচেয়ে বাইরের শেলের ইলেকট্রন। তারা রাসায়নিক বন্ধনে অংশ নেয় এবং বৈদ্যুতিক বা চৌম্বকীয় ক্ষেত্রের দ্বারা প্রভাবিত হতে পারে। ভ্যালেন্স ইলেকট্রনের সংখ্যা 1 থেকে 8 পর্যন্ত পরিবর্তিত হয়, এটি উপাদানের উপর নির্ভর করে।

ভ্যালেন্স ইলেকট্রনগুলি একটি উপাদানের পদার্থিক, রাসায়নিক এবং বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্য নির্ধারণে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। একই ভ্যালেন্স ইলেকট্রন সম্পন্ন উপাদানগুলি সাধারণত একই প্রকারের প্রতিক্রিয়াশীলতা এবং বন্ধন প্রকার দেখায়। ভ্যালেন্স ইলেকট্রনের সংখ্যার পার্থক্য বিভিন্ন বৈদ্যুতিক পরিচালন এবং উপাদানের প্রকারের ফলে হয়।

বৈদ্যুতিক পরিচালন

বৈদ্যুতিক পরিচালন একটি উপাদান কতটা ভালভাবে বৈদ্যুতিক প্রবাহ পরিচালন করতে পারে তার পরিমাপ। বৈদ্যুতিক প্রবাহ সাধারণত চলমান বৈদ্যুতিক চার্জ, সাধারণত মুক্ত ইলেকট্রন বা আয়ন দ্বারা বহন করা হয়। উচ্চ পরিচালন উপাদানগুলি সহজে প্রবাহ পরিচালন করে, আর কম পরিচালন উপাদানগুলি তা প্রতিরোধ করে।

একটি উপাদানের বৈদ্যুতিক পরিচালন তার তাপমাত্রা, গঠন, উপাদান, এবং পরিশুদ্ধতা সহ বিভিন্ন কারণের উপর নির্ভর করে। তবে, সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ কারণগুলির মধ্যে একটি হল উপাদানের মধ্যে মুক্ত ইলেকট্রনের সংখ্যা এবং তাদের আচরণ।

মুক্ত ইলেকট্রনগুলি তাদের প্যারেন্ট পরমাণুগুলির সাথে দৃঢ়ভাবে বাঁধা না থাকা ভ্যালেন্স ইলেকট্রন, যারা উপাদানের মধ্যে স্বাধীনভাবে চলাচল করতে পারে। এই ইলেকট্রনগুলি একটি প্রযুক্ত বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র বা বিভব পার্থক্যের প্রতিক্রিয়া দেখায় এবং একটি দিকে সরে যায়, যা একটি বৈদ্যুতিক প্রবাহ তৈরি করে।

একটি উপাদানের মধ্যে মুক্ত ইলেকট্রনের সংখ্যা এবং তাদের আচরণ উপাদানের উপাদান পরমাণুগুলির ভ্যালেন্স ইলেকট্রনের সংখ্যার উপর নির্ভর করে। সাধারণত, কম ভ্যালেন্স ইলেকট্রন সম্পন্ন উপাদানগুলির মধ্যে বেশি মুক্ত ইলেকট্রন থাকে, আর বেশি ভ্যালেন্স ইলেকট্রন সম্পন্ন উপাদানগুলির মধ্যে কম মুক্ত ইলেকট্রন থাকে।

উপাদানগুলিকে তাদের বৈদ্যুতিক পরিচালন এবং তাদের ভ্যালেন্স ইলেকট্রনের সংখ্যার উপর ভিত্তি করে তিনটি প্রধান গ্রুপে শ্রেণীবদ্ধ করা যায়: পরিচালক, অর্ধপরিচালক, এবং বর্জ্যকারী।

পরিচালক

পরিচালক উপাদানগুলি উচ্চ বৈদ্যুতিক পরিচালন রাখে কারণ তাদের মধ্যে অনেক মুক্ত ইলেকট্রন রয়েছে যারা সহজে বৈদ্যুতিক প্রবাহ বহন করতে পারে। পরিচালক উপাদানগুলি সাধারণত তাদের পরমাণুতে 1, 2, বা 3 ভ্যালেন্স ইলেকট্রন রয়েছে। এই ভ্যালেন্স ইলেকট্রনগুলি উচ্চ শক্তি স্তরে থাকে এবং তাদের প্যারেন্ট পরমাণুগুলির সাথে দুর্বলভাবে বাঁধা থাকে। এরা সহজে তাদের পরমাণু থেকে বিচ্ছিন্ন হতে পারে বা একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র বা বিভব পার্থক্য প্রয়োগ করা হলে উপাদানের মধ্যে চলাচল করতে পারে।

অধিকাংশ ধাতু বৈদ্যুতিক প্রবাহের ভাল পরিচালক কারণ তাদের পরমাণুতে কম ভ্যালেন্স ইলেকট্রন রয়েছে। উদাহরণস্বরূপ, তামার একটি ভ্যালেন্স ইলেকট্রন, ম্যাগনেসিয়ামের দুটি ভ্যালেন্স ইলেকট্রন, এবং অ্যালুমিনিয়ামের তিনটি ভ্যালেন্স ইলেকট্রন রয়েছে। এই ধাতুগুলির ক্রিস্টাল গঠনে অনেক মুক্ত ইলেকট্রন রয়েছে যারা একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র প্রয়োগ করা হলে স্বাধীনভাবে চলাচল করতে পারে।

কিছু অধাতু নির্দিষ্ট শর্তে পরিচালক হিসাবে কাজ করতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, গ্রাফাইট (কার্বনের একটি রূপ) তার পরমাণুতে চারটি ভ্যালেন্স ইলেকট্রন রয়েছে, কিন্তু তার মধ্যে তিনটি অন্য কার্বন পরমাণুগুলির সাথে বন্ধন করে হেক্সাগোনাল ল্যাটিসে। চতুর্থ ভ্যালেন্স ইলেকট্রন একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র প্রয়োগ করা হলে ল্যাটিসের মধ্যে মুক্তভাবে চলাচল করতে পারে।

অর্ধপরিচালক

অর্ধপরিচালক উপাদানগুলি মধ্যম বৈদ্যুতিক পরিচালন রাখে কারণ তাদের মধ্যে কিছু মুক্ত ইলেকট্রন নির্দিষ্ট শর্তে বৈদ্যুতিক প্রবাহ বহন করতে পারে। অর্ধপরিচালক উপাদানগুলি সাধারণত তাদের পরমাণুতে চারটি ভ্যালেন্স ইলেকট্রন রয়েছে, যেমন কার্বন, সিলিকন, এবং জার্মেনিয়াম। এই ভ্যালেন্স ইলেকট্রনগুলি অন্য পরমাণুগুলির সাথে নিয়মিত ল্যাটিস গঠনে বন্ধন করে। তবে, ঘরের তাপমাত্রায়, এই ভ্যালেন্স ইলেকট্রনগুলির মধ্যে কিছু যথেষ্ট শক্তি পাওয়ার মাধ্যমে তাদের বন্ধন থেকে মুক্ত হয়ে মুক্ত ইলেকট্রন হয়। এই মুক্ত ইলেকট্রনগুলি একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র প্রয়োগ করা হলে বৈদ্যুতিক প্রবাহ বহন করতে পারে।

তবে, একটি পরিশুদ্ধ অর্ধপরিচালকের মধ্যে মুক্ত ইলেকট্রনের সংখ্যা খুব কম, এবং বৈদ্যুতিক পরিচালন খুব খারাপ। তাই, অর্ধপরিচালকগুলিকে সাধারণত অধিক বা কম ভ্যালেন্স ইলেকট্রন সম্পন্ন বিদেশী পরমাণু দিয়ে ডোপড করা হয়। এটি অর্ধপরিচালকে মুক্ত ইলেকট্রনের অতিরিক্ত বা অভাব তৈরি করে, যা তার বৈদ্যুতিক পরিচালন বাড়ায়।

ডোপিং দুই প্রকারের: n-টাইপ এবং p-টাইপ। n-টাইপ ডোপিংয়ে, পাঁচটি ভ্যালেন্স ইলেকট্রন সম্পন্ন বিদেশী পরমাণু, যেমন ফসফরাস বা আর্সেনিক, অর্ধপরিচালকে যোগ করা হয়। এই পরমাণুগুলি অর্ধপরিচালকে একটি অতিরিক্ত ভ্যালেন্স ইলেকট্রন দান করে, যা একটি নেগেটিভ চার্জ বাহক তৈরি করে যা ইলেকট্রন নামে পরিচিত। p-টাইপ ডোপিংয়ে, তিনটি ভ্যালেন্স ইলেকট্রন সম্পন্ন বিদেশী পরমাণু, যেমন বোরন বা গ্যালিয়াম, অর্ধপরিচালকে যোগ করা হয়। এই পরমাণুগুলি অর্ধপরিচালক থেকে একটি ভ্যালেন্স ইলেকট্রন গ্রহণ করে, যা একটি পজিটিভ চার্জ বাহক তৈরি করে যা হোল নামে পরিচিত।

অর্ধপরিচালকগুলি বিভিন্ন ইলেকট্রনিক ডিভাইসে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়, যেমন ট্রানজিস্টর, ডায়োড, সৌর কোষ, আলোক উৎপাদক ডায়োড (LED), লেজার, এবং সমন্বিত সার্কিট। এই ডিভাইসগুলি অর্ধপরিচালকের অনন্য বৈশিষ্ট্যগুলি ব্যবহার করে, যেমন তাদের পরিচালক এবং বর্জ্যকারী অবস্থার মধ্যে পরিবর্তনের ক্ষমতা, আলো এবং তাপমাত্রার প্রতি সংবেদনশীলতা, এবং অন্যান্য উপাদানের সাথে সামঞ্জস্য।

বর্জ্যকারী

বর্জ্যকারী উপাদানগুলি কম বৈদ্যুতিক পরিচালন রাখে কারণ তাদের মধ্যে খুব কম বা কোনও মুক্ত ইলেকট্রন নেই যারা বৈদ্যুতিক প্রবাহ বহন করতে পারে। বর্জ্যকারী উপাদানগুলি সাধারণত তাদের পরমাণুতে 5 বা তার বেশি ভ্যালেন্স ইলেকট্রন রয়েছে। এই ভ্যালেন্স ইলেকট্রনগুলি তাদের প্যারেন্ট পরমাণুগুলির সাথে দৃঢ়ভাবে বাঁধা থাকে এবং তাদের বিচ্ছিন্ন বা উত্তেজিত করতে অনেক শক্তি প্রয়োজন। তাই, বর্জ্যকারী উপাদানগুলি একটি প্রযুক্ত বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র বা বিভব পার্থক