ডোনর এবং অ্যাকসেপ্টর পদার্থ অর্ধপরিবাহীতে

ডোপিং সংজ্ঞা

ডোপিং হল একটি অর্ধপরিবাহীতে অশুদ্ধতা যোগ করার প্রক্রিয়া যা তার পরিবাহী বৈশিষ্ট্য পরিবর্তন করে।

ডোনর অশুদ্ধতা

ডোনর অশুদ্ধতা হল পেন্টাভ্যালেন্ট পরমাণু, যা অর্ধপরিবাহীতে যোগ করা হয়, যা অতিরিক্ত মুক্ত ইলেকট্রন যোগ করে এবং n-ধরনের অর্ধপরিবাহী তৈরি করে।

n-ধরনের অর্ধপরিবাহী

যখন n-ধরনের বা ডোনর অশুদ্ধতা একটি অর্ধপরিবাহীতে যোগ করা হয়, তখন জালি গঠনের নিষিদ্ধ শক্তি ফাঁক কমে যায়। ডোনর পরমাণু পরিবহন ব্যান্ডের ঠিক নিচে নতুন শক্তি স্তর যোগ করে। এই স্তরগুলি বিচ্ছিন্ন হয়, কারণ অশুদ্ধতা পরমাণুগুলি দূরে থাকে এবং সর্বনিম্ন পরিমাণে মিথস্ক্রিয়া করে। জার্মানিয়ামে শক্তি ফাঁক 0.01 eV এবং সিলিকনে 0.05 eV এ থাকে ঘরের তাপমাত্রায়। তাই, ঘরের তাপমাত্রায়, ডোনর পরমাণু থেকে পঞ্চম ইলেকট্রন পরিবহন ব্যান্ডে প্রবেশ করে। ইলেকট্রনের সংখ্যা বৃদ্ধি হওয়ায় হোলের সংখ্যা কমে যায়।

একটি n-ধরনের অর্ধপরিবাহীতে একক আয়তনে হোলের সংখ্যা একই তাপমাত্রায় একই আয়তনের অভ্যন্তরীণ অর্ধপরিবাহীর তুলনায় আরও কম হয়। এটি অতিরিক্ত ইলেকট্রনের কারণে হয়, এবং এটি পরিস্কার বা অভ্যন্তরীণ অর্ধপরিবাহীর তুলনায় ইলেকট্রন-হোল জোড়ার পুনর্মিলনের হার বেশি হয়।

p-ধরনের অর্ধপরিবাহী

যদি পেন্টাভ্যালেন্ট অশুদ্ধতা পরিবর্তে ত্রিবালেন্ট অশুদ্ধতা অভ্যন্তরীণ অর্ধপরিবাহীতে যোগ করা হয়, তাহলে অতিরিক্ত ইলেকট্রনের পরিবর্তে ক্রিস্টালে অতিরিক্ত হোল তৈরি হবে। কারণ, যখন ত্রিবালেন্ট অশুদ্ধতা অর্ধপরিবাহী ক্রিস্টালে যোগ করা হয়, তখন ত্রিবালেন্ট পরমাণুগুলি চতুর্বালেন্ট অর্ধপরিবাহী পরমাণুগুলির স্থান দখল করে। ত্রিবালেন্ট অশুদ্ধতা পরমাণুর তিনটি (3) বালেন্ট ইলেকট্রন তিনটি পার্শ্ববর্তী অর্ধপরিবাহী পরমাণুর সাথে বন্ধন করে। তাই, চতুর্থ পার্শ্ববর্তী অর্ধপরিবাহী পরমাণুর একটি বন্ধনে ইলেকট্রনের অভাব হয়, যা ক্রিস্টালে একটি হোল তৈরি করে। কারণ ত্রিবালেন্ট অশুদ্ধতা অর্ধপরিবাহী ক্রিস্টালে অতিরিক্ত হোল যোগ করে, এবং এই হোলগুলি ইলেকট্রন গ্রহণ করতে পারে, এই অশুদ্ধতাগুলিকে গ্রহণকারী অশুদ্ধতা বলা হয়। যেহেতু হোলগুলি বাস্তব উপাদানে ধনাত্মক চার্জ বহন করে, তাই এই অশুদ্ধতাগুলিকে ধনাত্মক-ধরনের বা p-ধরনের অশুদ্ধতা বলা হয় এবং p-ধরনের অশুদ্ধতা সহ অর্ধপরিবাহীকে p-ধরনের অর্ধপরিবাহী বলা হয়।

অর্ধপরিবাহীতে ত্রিবালেন্ট অশুদ্ধতা যোগ করলে বালেন্ট ব্যান্ডের ঠিক উপরে একটি বিচ্ছিন্ন শক্তি স্তর তৈরি হয়। বালেন্ট ব্যান্ড এবং এই নতুন শক্তি স্তরের মধ্যে ছোট ফাঁক ইলেকট্রনকে সামান্য বাহ্যিক শক্তির সাথে উচ্চ স্তরে সহজে চলাচল করতে দেয়। যখন একটি ইলেকট্রন এই নতুন স্তরে চলে যায়, তখন বালেন্ট ব্যান্ডে একটি খালি জায়গা, বা হোল, প্রতিস্থাপিত হয়।

যখন আমরা অর্ধপরিবাহীতে n-ধরনের অশুদ্ধতা যোগ করি, তখন ক্রিস্টালে অতিরিক্ত ইলেকট্রন থাকবে, কিন্তু এটি বোঝায় না যে হোল থাকবে না। ঘরের তাপমাত্রায় অর্ধপরিবাহীর অভ্যন্তরীণ প্রকৃতির কারণে, অর্ধপরিবাহীতে সবসময় কিছু ইলেকট্রন-হোল জোড়া থাকে। n-ধরনের অশুদ্ধতা যোগ করার ফলে, ইলেকট্রন ঐ ইলেকট্রন-হোল জোড়াতে যোগ হয় এবং হোলের সংখ্যা অতিরিক্ত ইলেকট্রনের কারণে কমে যায়। তাই, n-ধরনের অর্ধপরিবাহীতে মোট ঋণাত্মক চার্জ বাহক বা মুক্ত ইলেকট্রনের সংখ্যা হোলের তুলনায় বেশি হবে। এই কারণে n-ধরনের অর্ধপরিবাহীতে, ইলেকট্রনকে বেশি চার্জ বাহক এবং হোলকে কম চার্জ বাহক বলা হয়। একইভাবে, p-ধরনের অর্ধপরিবাহীতে, হোলকে বেশি চার্জ বাহক এবং ইলেকট্রনকে কম চার্জ বাহক বলা হয়।

গ্রহণকারী অশুদ্ধতা

গ্রহণকারী অশুদ্ধতা হল ত্রিবালেন্ট পরমাণু, যা অর্ধপরিবাহীতে যোগ করা হয়, যা অতিরিক্ত হোল তৈরি করে এবং p-ধরনের অর্ধপরিবাহী গঠন করে।