basic electronics pdf

সেমিকন্ডাক্টর সম্পর্কে ধারণা 

অতিসংক্ষিপ্ত প্রশ্নোত্তরঃ--

১ নং প্রশ্ন :- সেমিকন্ডাক্টর কী? অথবা, সেমিকন্ডাক্টর বলতে কী বুঝায়? অথবা, সেমিকন্ডাক্টর কাকে বলে?

উত্তরঃ যে সকল পদার্থের বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা পরিবাহী এবং অপরিবাহীর মাঝামাঝি, তাকে সেমিকন্ডাক্টর বলে।যেমন - জার্মেনিয়াম (Ge), সিলিকন (Si), কার্বন (C) ইত্যাদি।

২নং প্রশ্ন :- সেমিকন্ডাক্টরের ইলেকট্রনিক সংজ্ঞা দাও।

উত্তরঃ যে সমস্ত পদার্থের পরমাণুর সর্বশেষ (Outer most orbit) কক্ষপথে ঠিক ৪ (চার)টি ইলেকট্রন থাকে, তাদেরকে সেমিকন্ডাক্টর পদার্থ বলে।সেমিকন্ডাক্টরের পরিবাহিতা (Conductivity) /ohm/cm.

৩ নং প্রশ্ন :- সচরাচর ব্যবহৃত দুটি সেমিকন্ডাক্টরের নাম লেখ।

উত্তরঃ সচরাচর ব্যবহৃত দুটি সেমিকন্ডাক্টর হচ্ছে যথাক্রমে – সিলিকন (Si) এবং  জার্মেনিয়াম (Ge)।

৪ নং প্রশ্ন :- একটি ত্রিযোজী ও একটি পঞ্চযোজী মৌলের নাম লেখ।

উত্তরঃ ত্রিযোজী মৌল হচ্ছে –  গ্যালিয়াম (Gallium) এবং পঞ্চযোজী মৌল হচ্ছে – আর্সেনিক (Arsenic)।

read also:-social science pdf

read also:-applied mechanics

৫ নং প্রশ্ন :- হােল ও ইলেকট্রন কী?

অথবা, হােল ও ইলেকট্রন কাকে বলে?

অথবা, হােল ও ইলেকট্রন বলতে কী বুঝায়?

উত্তরঃ পরমাণুর বাহিরের শক্তিস্তর বা ভ্যালেন্স ব্যান্ড থেকে

যখন বাহ্যিক শক্তির কারণে কোন ইলেকট্রনের বিচ্যুতি

ঘটে, তখন যে খালি স্থানের সৃষ্টি হয়, সেই খালি স্থানকে

হােল (Hole) বলা হয়।

হােল ধনাত্মক (Positive, +Ve) চার্জ বহন করে।

ইলেকট্রন হচ্ছে পরমাণুর ক্ষুদ্রতম কণিকা, যা ঋণাত্মক

(Negative, -Ve) চার্জ বহন করে।

প্রত্যেক পদাথের পরমাণুতে ইলেকট্রন থাকে।

পরমাণুতে ইলেট্রনগুলাে নিউক্লিয়াসকে কেন্দ্র করে 2n

সূত্রানুসারে বিভিন্ন কক্ষপথে বৃত্তাকারে বা।

উপবৃত্তাকারে ঘুরতে থাকে।

৬ নং প্রশ্ন :-ডােপিং কাকে বলে?

অথবা, ডােপিং কী? কেন করা হয়?

অথবা, ডােপিং কী? ডােপিং কেন করা হয়?

অথবা, ডােপিং বলতে কী বুঝ?

উত্তরঃ খাটি সেমিকন্ডাক্টরে অপদ্রব্য বা ভেজাল পরমাণু

মেশানাের পদ্ধতি বা কৌশলকে ডােপিং বলা হয়। পিউর বা

খাটি সেমিকন্ডাক্টরের পরিবাহিতা বৃদ্ধির জন্য ডােপিং করা হয়।

৭ নং প্রশ্ন :- Free electron কাকে বলে?

উত্তরঃ মৌল বা পরমাণুসমূহ যখন পরস্পরের মধ্যে বিভিন্ন

বন্ধনের মাধ্যমে আবদ্ধ হয় বা অষ্টক তত্ত্ব পূর্ণ করে তখন

যদি কোনইলেকট্রন বন্ধনের দ্বারা আবদ্ধ না হয়, তাহলে

উক্ত ইলেকট্রনটি মুক্ত (বা Free) থেকে যায় অথবা বন্ধনের

দ্বারা আবদ্ধ কোন ইলেকট্রন যদি এক্সটারনাল এনার্জির

কারণে বন্ধন ভেঙ্গে মুক্ত হয়ে যায়, তখন ঐ ইলেকট্রনকে

মুক্ত বলা হয়। এ ধরনের মুক্ত ইলেকট্রন সাধারণত কন্ডাকশন ব্যান্ডে অবস্থান করে।

৮ নং প্রশ্ন :-দুটি ত্রিযােজী মৌলের নাম লেখ।

উত্তরঃ বােরন (B) এবং গ্যালিয়াম (Ga)।

৯ নং প্রশ্ন :-ফরবিডেন ব্যান্ড কাকে বলে?

উত্তরঃ ভ্যালেন্স ব্যান্ড ও কন্ডাকশন ব্যান্ড এর মধ্যবর্তী যে ফাকা

স্থান বা গ্যাপ (দূরত্ব), যা চার্জ ক্যারিয়ার স্থানান্তরে বিভিন্ন

পরিমাণে বাধা প্রদান করে থাকে, সেই গ্যাপ বা ফাকা দূরত্বকে

ফরবিডেন ব্যান্ড বলা হয়।

১০ নং প্রশ্ন :- এনার্জি ব্যান্ড কী? এটি কত প্রকার ও কী কী?

অথবা, এনার্জি ব্যান্ড কী?

অথবা, এনার্জি ব্যান্ড বলতে কী বুঝ?

উত্তরঃ পরমাণুতে ইলেকট্রনসমূহ নিউক্লিয়াসকে কেন্দ্র করে 2n

সূত্রানুসারে বিভিন্ন কক্ষপথে বা অরবিটে (বা শেলে) বা শক্তিস্তরে

বিন্যস্ত হয়ে বৃত্তাকারে বা উপবৃত্তাকারে আবর্তন করে।

ইলেকট্রনের পরিমাণ দ্বারা এই কক্ষপথগুলাের শক্তি নির্ধারণ হয়। এ শক্তিস্তরগুলােকে এনার্জি ব্যান্ড বলা হয়।

এটি দু'প্রকার, যথা- ভ্যালেন্স ব্যান্ড ও কন্ডাকশন ব্যান্ড।

১১ নং প্রশ্ন :-ভ্যালেন্স ইলেকট্রন কী?

অথবা, ভ্যালেন্স ইলেকট্রন বলতে কী বুঝায়?

উত্তরঃ পরমাণুর বাহিরের শক্তিস্তরে বা সর্বশেষ অর্বিটে যে সমস্ত

ইলেকট্রন অবস্থান করে, তাদেরকে ভ্যালেন্স ইলেকট্রন বলা হয়।

কোন পরমাণুর যােজ্যতা, ভ্যালেন্স ইলেট্রনের মাধ্যমে নির্ধারণ

হয়। এজন্য ভ্যালেন্স ইলেকট্রনকে যােজ্যতা ইলেকট্রনও বলা হয়।

১২ নং প্রশ্ন :- ইনট্রিনসিক এবং এক্সট্রিনসিক সেমিকন্ডাক্টরের সংজ্ঞা দাও।

উত্তরঃ ইনট্রিনসিক (Intrinsic) বা খাটি সেমিকন্ডাক্টরঃ-

সিলিকন ও জার্মেনিয়ামকে মূলত ইনট্রিনসিক সেমিকন্ডাক্টর বলা হয়; কারণ এদের সাথে কোন অপদ্রব্য বা অন্য কোন মৌল মিশ্রিত বা সম্পৃক্ত থাকে না। অর্থাৎ প্রকৃতিতে যে সমস্ত সেমিকন্ডাক্টর পাওয়া যায়, যাদের সাথে কোন ভেজাল বা অপদ্রব্য যুক্ত থাকে না, তাদেরকে খাটি বা ইনট্রিনসিক সেমিকন্ডাক্টর বলে;

যেমন- সিলিকন, জার্মেনিয়াম, কার্বন ইত্যাদি।

এক্সট্রিনসিক (ভেজাল/Extrinsic) সেমিকন্ডাক্টরঃ-

খাটি সেমিকন্ডাক্টরে উপযুক্ত পরিমাণ অপদ্রব্য বা অন্য কোন পদার্থ ভেজাল হিসেবে মিশ্রিত করার পর যে সেমিকন্ডাক্টর উৎপন্ন হয় বা তৈরি হয়, তাকে এক্সট্রিনসিক সেমিকন্ডাক্টর বলে; যেমন- পি-টাইপ সেমিকন্ডাক্টর এবং এন-টাইপ সেমিকন্ডাক্টর।

১৩ নং প্রশ্ন :- জার্মেনিয়াম ও সিলিকনের কোভ্যালেন্ট বন্ড ভেঙ্গে দেয়ার

জন্য প্রয়ােজনীয় এনার্জি কত?

উত্তরঃ জার্মেনিয়ামের ক্ষেত্রে 0.72eV এবং সিলিকনের ক্ষেত্রে

1.1eV।

১৪ নং প্রশ্ন :- জার্মেনিয়াম অপেক্ষা সিলিকন বেশি ব্যবহৃত হয় কেন? *

উত্তরঃ জার্মেনিয়াম অপেক্ষা সিলিকন অনেক বেশি তাপ সহ্য করতে পারে। এছাড়া জার্মেনিয়াম এর চেয়ে সিলিকন সহজলভ্য। ১৫ নং প্রশ্ন :- মেজোরিটি চার্জ ক্যারিয়ার বলতে কী বুঝায়?

অথবা, মেজোরিটি চার্জ ক্যারিয়ার কী?

উত্তর একটি ভেজাল সেমিকন্ডাক্টরে দুই ধরনের চার্জ ক্যারিয়ারই

বিদ্যমান থাকে, তার মধ্যে পরিমাণে বেশি বা সংখ্যাধিক্য চার্জ

ক্যারিয়ারকে মেজোরিটি চার্জ ক্যারিয়ার বলে।

N-Type সেমিকন্ডাক্টরে ইলেকট্রন এবং P-Type সেমিকন্ডাক্টরে

হােল হল মেজোরিটি চার্জ ক্যারিয়ার।

১৬ নং প্রশ্ন :- সেমিকন্ডাক্টর কত প্রকার ও কী কী? যে-কোন দু'প্রকারের

সংজ্ঞা দাও। অথবা, সেমিকন্ডাক্টরের প্রকারভেদ লেখ।

উত্তরঃ সেমিকন্ডাক্টর দু'ধরনের, যথা-

১। খাটি সেমিকন্ডাক্টর (Intrinsic semiconductor) (যেমন- Si, Ge, C)

২। ভেজাল সেমিকন্ডাক্টর (Extrinisic semiconductor)

ভেজাল সেমিকন্ডাক্টর আবার দু'ধরনের, যথা-

(ক) পি-টাইপ সেমিকন্ডাক্টর (P-Type semiconductor)

(খ) এন-টাইপ সেমিকন্ডাকটর (N-Type semiconductor)।

পি-টাইপ সেমিকন্ডাক্টর (P-Type semiconductor) ঃ পিউর সিলিকন বা জার্মেনিয়াম পরমাণুর সাথে একটি ত্রিযােজী পরমাণু অদ্রব্য বা ভেজাল হিসেবে যুক্ত করলে বা মেশানাের পরে যে সেমিকন্ডাক্টর তৈরি হয়, তাকে পি-টাইপ সেমিকন্ডাক্টর বলে। এন-টাইপ সেমিকন্ডাক্টর (N-Type semiconductor) ঃ পিউর সিলিকন বা জার্মেনিয়াম পরমাণুর সাথে একটি পঞ্চযােজী পরমাণু ভেজাল হিসেবে মেশানাের পর যে সেমিকন্ডাক্টর তৈরি হয়, তাকে এন-টাইপ সেমিকন্ডাক্টর বলে।

১৭ নং প্রশ্ন :- পরিবাহী বলতে কী বুঝায়?

উত্তরঃ যে সমস্ত পদার্থে প্রচুর পরিমাণে মুক্ত ইলেক্ট্রন (Free electron) থাকে, যার ফলে ইলেকট্রিক্যাল কন্ডাকশন কোন বাধাবিঘ্ন ছাড়াই হয়ে থাকে, সে সমস্ত পদার্থকে পরিবাহী বলে। ইলেকট্রনিক তত্ত্ব অনুসারে, যে সমস্ত পদার্থে তার পরমাণুর বাহিরের শক্তিস্তরে ৪টির কম (১টি বা ২টি বা তিনটি) ইলেকট্রন থাকে, সে সমস্ত পদার্থকে পরিবাহী বলে।

১৮ নং প্রশ্ন :- মাইনােরিটি ক্যারিয়ার বলতে কী বুঝায়?

উত্তরঃকোন পদার্থে যদি দু ধরনের চার্জ ক্যারিয়ার বিদ্যমান থাকে, তাহলে উক্ত দু'ধরনের ক্যারিয়ার-এর মধ্যে যেটির পরিমাণ কম, তাকে মাইনােরিটি ক্যারিয়ার বলা হয় । N-Type সেমিকন্ডাক্টরে হােল এবং P-Type সেমিকন্ডাক্টরে ইলেকট্রন হল

মাইনােরিটি চার্জ ক্যারিয়ার।

১৯ নং প্রশ্ন :- এন-টাইপ সেমিকন্ডাক্টরে ভেজাল হিসেবে কোন্ ধরনের মৌল ব্যবহৃত হয়?

উত্তরঃ এন-টাইপ সেমিকন্ডাক্টরে ভেজাল হিসেবে পঞ্চযােজী মৌল ব্যবহৃত হয়।

২০ নং প্রশ্ন :- সেমিকন্ডাক্টরে ভ্যালেন্স ইলেকট্রনের সংখ্যা কত?

উত্তরঃ সেমিকন্ডাক্টরে ভ্যালেন্স ইলেকট্রনের সংখ্যা ৪(চার)টি। ২১ নং প্রশ্ন :- ডায়ােড, ট্রানজিস্টর ও ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট তৈরি করতে সিলিকন-এর ব্যবহার সর্বাধিক হওয়ার কারণ কী?

উত্তরঃ সিলিকন ছাড়া অন্যান্য সেমিকন্ডাক্টর যেমন-

জার্মেনিয়াম, কার্বন ইত্যাদি অধিক তাপ (94°C এর চেয়ে বেশি) সহ্য করতে পারে না। অধিক তাপমাত্রায় এদের ধর্ম বা বৈশিষ্ট্য বা আচরণ পরিবর্তন হয়ে যায়। কিন্তু সিলিকন অধিক

তাপমাত্রা (142°C) সহ্য করতে পারে এবং উক্ত তাপমাত্রায় সিলিকনের ধর্ম বা বৈশিষ্ট্য পরিবর্তন হয় না। এজন্য ডায়ােড, ট্রানজিস্টর এবং ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট (IC) তৈরিতে সিলিকন সর্বাধিক ব্যবহার হয়।

২২ নং প্রশ্ন :- চারটি সেমিকন্ডাক্টর পদার্থের নাম লেখ।*

উত্তরঃ তিনটি সেমিকন্ডাক্টর পদার্থ হল- সিলিকন (Si), জার্মেনিয়াম (Ge) এবং কার্বন (C), গ্যালিয়াম আর্সেনাইড (GaAs)।

২৩ নং প্রশ্ন :- “ওয়ার্ক ফাংশন” কাকে বলে?

উত্তরঃ পরমশূন্য তাপমাত্রায় (-273°C) কোন কঠিন পদার্থ থেকে একটি ইলেকট্রন বিচ্যুতির জন্য বা স্থানান্তরের জন্য

সর্বনিম্ন যে পরিমাণ এনার্জি শোষণ করে বা যে পরিমাণ কাজ করে, তাকে ঐ পদার্থের “ওয়ার্ক ফাংশন” বলা হয়।

২৪ নং প্রশ্ন :- সমযােজী বন্ধন বলতে কী বুঝায়?

অথবা, কো-ভ্যালেন্ট বন্ড বলতে কী বুঝায়?

উত্তরঃ ইলেকট্রন শেয়ারের মাধ্যমে যে বন্ধনের সৃষ্টি হয় তাকে সমযােজী বন্ধন বলে।

২৫ নং প্রশ্ন :- ভ্যালেন্স ইলেকট্রন বলতে কী বুঝায়?

উত্তরঃ কোন পদার্থের পরমাণুর ভ্যালেন্স ইলেকট্রনসমূহ যে শক্তি সংরক্ষণ করে থাকে সে পরিমাণ শক্তি স্তরকেই ভ্যালেন্স

ব্যান্ড বলে। ভ্যালেন্স ব্যান্ডের মধ্যস্থিত ইলেকট্রনকে ভ্যালেন্স ইলেকট্রন বলে।

২৬ নং প্রশ্ন :- ভ্যালেন্স ব্যান্ড কাকে বলে? *

উত্তরঃ পদার্থের পরমাণুর ভ্যালেন্স ইলেকট্রনগুলাে যে শক্তিস্তরে অবস্থান করে, তাকে ভ্যালেন্স ব্যান্ড বলে। ২

২৭ নং প্রশ্ন :- চারটি সেমিকন্ডাক্টরের নাম লেখ।

উত্তরঃ কার্বন (C), সিলিকন (Si), জার্মেনিয়াম (Ge) ও গ্যালিয়াম আর্সেনাইট (GaAs)।

২৮ নং প্রশ্ন :- জার্মেনিয়াম-এর চেয়ে সিলিকন বেশি ব্যবহৃত হয় কেন?

উত্তরঃ জার্মেনিয়াম-এর চেয়ে সিলিকন বেশি ব্যবহৃত হওয়ার কারণ-

১। জার্মেনিয়াম অপেক্ষা সিলিকন বেশি তাপ সহ্য করতে পারে। ২। জার্মেনিয়াম-এর তুলনায় সিলিকন সহজলভ্য।

৩। জার্মেনিয়ামের তুলনায় সিলিকনের লিকেজ কারেন্ট কম।

সংক্ষিপ্ত প্রশ্নোত্তরঃ--

১। সেমিকন্ডাক্টরের ৪টি সুবিধা লেখ।

উত্তরঃ নিম্নে সেমিকন্ডাক্টরের চারটি সুবিধা দেয়া হল ঃ

১। সেমিকন্ডাক্টরে কম পাওয়ার লস হয়।।

২। এটি ভঙ্গুর নয়।

৩। সেমিকন্ডাক্টরের আয়ুষ্কাল অনেক বেশি।

৪। এটি দ্বারা তৈরি ডিভাইস খুব ছােট হয়।

২। সেমিকন্ডাক্টরের উপর তাপমাত্রার প্রভাব লেখ।

উত্তরঃ (i) তাপমাত্রা বৃদ্ধি পেলে সেমিকন্ডাক্টরের কন্ডাকটিভিটি বৃদ্ধি পায়।

(ii) তাপমাত্রা বৃদ্ধি পেলে কোভ্যালেন্ট বন্ড ভেঙ্গে ফ্রি ইলেকট্রনের সৃষ্টি হয়।

(i) তাপমাত্রা বৃদ্ধি পেলে কন্ডাকশন ব্যান্ডে ইলেকট্রনের পরিমাণ বৃদ্ধি পায়।

(iv) তাপমাত্রা বৃদ্ধি পেলে রেজিস্ট্যান্স কমে এবং তাপমাত্রা কমলে রেজিস্ট্যান্স বাড়ে।

৩। কন্ডাক্টর, সেমিকন্ডাক্টর এবং ইনসুলেটরের মধ্যে পার্থক্য লেখ।

অথবা, কন্ডাক্টর, সেমিকন্ডাক্টর ও ইনসুলেটরের ২টি করে বৈশিষ্ট্য লেখ।

উত্তরঃ নিম্নে কন্ডাক্টর, সেমিকন্ডাক্টর এবং ইনসুলেটরের মধ্যে পার্থক্য দেয়া হলঃ

বৈশিষ্ট্য।	কন্ডাক্টর	সেমিকন্ডাক্টর	ইনসুলেটর
কন্ডাকটিভিটি	সবচেয়ে বেশি	কন্ডাক্টর ও ইনসুলেটর মাঝামাঝি	সবচেয়ে কম
রেজিস্টিভিটি	10-6𝞨-cm থেকে10-4𝞨-cm রেঞ্জের হয়।	10-4𝞨-cmথেকে103𝞨-cm রেঞ্জের হয়।	1010𝞨-cm থেকে1022𝞨-cm রেঞ্জের হয়।
ভ্যালেন্স ইলেকট্রন	চার এর কম	৪ (চার) টি	চারটির বেশি
টেম্পারেচার কো-ইফিসিয়েন্ট অব রেজিস্ট্যান্স	পজিটিভ (+Ve)	নেগেটিভ (-ve)	নেগেটিভ (-ve)
এনার্জি গ্যাপ	কন্ডাকশন ব্যান্ড ও ভ্যালেন্স ব্যান্ড Overlap অবস্থায় থাকে	≌ 1ev	≌ 15v
মুক্ত ইলেকট্রন	প্রচুর	কক্ষতাপমাত্রায় অল্প পরিমাণ মুক্ত ইলেকট্রন থাকে	নাই বললেই চলে

৪। কোভ্যালেন্ট বন্ড কী? চিত্রসহ জার্মেনিয়ামের কোভ্যালেন্ট বন্ড বর্ণনা কর। অথবা, কো-ভ্যালেন্ট ব্যাভ কী?

উত্তরঃ আমরা জানি, প্রকৃতিতে সকল মৌলই তার পরমাণুর বাহিরের শক্তিস্তরকে ৮ (আট) টি ইলেকট্রন দ্বারা পূর্ণ করতে চায়। স্বাভাবিকভাবে মৌলের পরমাণুসমূহ পাশাপাশি অবস্থান করলে এক পরমাণু অন্য পরমাণুর ইলেকট্রন গ্রহণ করে অথবা অন্য পরমাণুকে ইলেকট্রন দান করে বা উভয় পরমাণু ইলেকট্রন শেয়ার করে তাদের বাহিরের শক্তিস্তর বা ভ্যালেন্স ব্যান্ড ৮ (আট) টি ইলেকট্রন দ্বারা পূর্ণ করে নিরপেক্ষ হয়। যদি একটি পরমাণুর ভ্যালেন্স ইলেকট্রন অন্য একটি পরমাণুর ভ্যালেন্স ইলেকট্রন এর সাথে শেয়ার করে বন্ধন সৃষ্টি করে, তখন এ বন্ধনকে কোভ্যালেন্ট বন্ড বলে। সেমিকন্ডাক্টরে প্রত্যেকের ভালেন্স ইলেকট্রন ৪ (চার)টি। তাই, মৌল শেয়ারিং পদ্ধতিতে বন্ধন সৃষ্টি করে সর্বশেষ আর্বিটে আটটি ইলেকট্রন পূর্ণ করে।

৫। কন্ডাক্টর ও সেমিকন্ডাক্টরের এনার্জি লেভেল ডায়াগ্রাম ব্যাখ্যা কর।

উত্তরঃ

কন্ডাক্টরঃ-

(১) এদের ভ্যালেন্স ব্যান্ড ও কন্ডাকশন ব্যান্ডের মধ্যে কোন অবস্থানগত পার্থক্য নেই, অর্থাৎ একটির উপর অপরটি স্থাপিত বা অবস্থিত। ফলে ভ্যালেন্স ব্যান্ড থেকে কন্ডাকশন ব্যান্ডে ইলেকট্রন চলাচলে কোন বাধার সৃষ্টি হয় না এবং কোন,

ইলেকট্রিক্যাল এনার্জিও লস হয় না।

(২) ভ্যালেন্স ব্যান্ড ও কন্ডাকশন ব্যান্ডের মাঝে কোন গ্যাপ নেই। (৩) ভাল পরিবাহী পদার্থে ফরবিডেন এনার্জি গ্যাপ না থাকায় হােলের সৃষ্টি হয় না। ফলে এ সমস্ত পদার্থে শুধুমাত্র ইলেকট্রন।

প্রবাহের দ্বারাই কারেন্ট কন্ডাকশন হয়।

সেমিকন্ডাক্টরঃ-

(১) এর ভ্যালেন্স ব্যান্ড ইলেকট্রন দ্বারা আংশিকভাবে পূর্ণ থাকে বা প্রায় পূর্ণ থাকে। 

(২) এর কন্ডাকশন ব্যান্ড ইলেকট্রন থেকে প্রায় খালি থাকে।

(৩) এর ভ্যালেন্স ব্যান্ড ও কন্ডাকশন ব্যান্ডের মধ্যবর্তী ফরবিডেন এনার্জি গ্যাপ খুব কম থাকে (প্রায় 1ev গ্যাপ থাকে)

0°K তাপমাত্রায় কন্ডাকশন ব্যান্ডে কোন ইলেকট্রন থাকে না এবং ভ্যালেন্স ব্যান্ড সম্পূর্ণভাবে ইলেকট্রন দ্বারা পূর্ণ থাকে।

৬। একটি সিলিকন পরমাণুর পারমাণবিক গঠনচিত্র অঙ্কন করে বর্ণনা কর।

উত্তরঃ পাশের চিত্রে সিলিকন পরমাণুর গঠনচিত্র দেখানাে হয়েছে।

সিলিকনের পারমাণবিক সংখ্যা = 14 অর্থাৎ সিলিকনের ইলেকট্রন14 এবং এর প্রােটন সংখ্যাও 14।

এই 14টি ইলেকট্রন 2n সূত্রানুসারে বিভিন্ন শক্তিস্তরে বিন্যস্ত হয়। প্রথম শক্তিস্তরে 2.12 = 2টি, দ্বিতীয় শক্তিস্তরে 2.2 = ৪টি এবং অবশিষ্ট [14 - (2 + ৪)] = 4টি ইলেট্রন তৃতীয় বা বাহিরের শক্তিস্তরে (Outer most orbit-এ) বিন্যস্ত হয়। যেহেতু বাহিরের বা সর্বশেষ শক্তিস্তরে 4 টি ইলেকট্রন থাকে, সেহেতু সিলিকন একটি সেমিকন্ডাক্টর পদার্থ।

৭। Doping কেন করা হয়? Doping-এর প্রয়ােজনীয়তা লেখ।

অথবা, ডােপিং এর প্রয়ােজনীয়তা লেখ।

অথবা, ডােপিং কেন করা হয়?

উত্তরঃ খাঁটি সেমিকন্ডাক্টরের পরিবাহিতা বৃদ্ধি করার জন্য Doping করা হয়। অর্থাৎ Doping করলে সেমিকন্ডাক্টরের রেজিস্টিভিটি হ্রাস পায়, ফলে কারেন্ট প্রবাহ বৃদ্ধি পায়। সেমিকন্ডাক্টরে বিভিন্ন মাত্রায় Doping করে বিভিন্ন বৈশিষ্ট্যের ডিভাইস তৈরি করা হয়। বিভিন্ন প্রয়ােজনে সার্কিটে বিভিন্ন ধরনের/চাহিদার কারেন্ট প্রবাহ ঘটাতে হয়, যার কারণে Doping-এর মাধ্যমে Device-এর Controling বৈশিষ্ট্য পরিবর্তন করে ভিন্ন ভিন্ন ধরনের ডিভাইস তৈরি করা হয় এবং এদেরকে বিভিন্ন উদ্দেশ্যে ব্যবহার করা হয়।

 ৮। পি-টাইপ সেমিকন্ডাক্টর কীভাবে গঠিত হয়, চিত্রসহ লেখ। অথবা, পি-টাইপ সেমিকন্ডাক্টর তৈরির পদ্ধতি বর্ণনা কর।

অথবা, চিত্রসহ পি-টাইপ সেমিকন্ডাক্টরের গঠন সংক্ষিপ্তভাবে বর্ণনা কর। অথবা, P-type semiconductor-এর গঠন প্রক্রিয়া লেখ।

উত্তর পিউর সিলিকন বা জার্মেনিয়াম পরমাণুর সাথে একটি ত্রিযােজী পরমাণু অপদ্রব্য বা ভেজাল হিসেবে যুক্ত করলে বা মিশানাে হলে তার তিনটি ভ্যালেন্স ইলেকট্রন নিকটবর্তী তিনটি সিলিকনের ভ্যালেন্স ইলেকট্রনের সাথে শেয়ারিং-এর মাধ্যমে কো ভ্যালেন্ট বন্ড সৃষ্টি করে। কিন্তু তার যােজ্যতা ইলেকট্রনের ঘাটতি থাকায় ৪র্থ সিলিকনটির সাথে বন্ধন সৃষ্টি করতে পারে না

, ফলে একটি ফাঁকা স্থান বা হােলের সৃষ্টি হয়। এরূপে প্রতিটি ত্রিযােজী পরমাণু মেশানাের ফলে একটি করে হােলের সৃষ্টি হয়। আর এই হােল পজিটিভ চার্জ বহন করে বলে উৎপাদিত বা গঠিত নতুন সেমিকন্ডাক্টরকে বলা হয় পি-টাইপ (Positivetype) সেমিকন্ডাক্টর। অধিক ডােপিং-এর ফলে অধিক হােল উৎপত্তি হয়। এজন্য পি-টাইপ সেমিকন্ডাক্টরের মেজোরিটি চার্জ ক্যারিয়ার হচ্ছে হােল এবং মাইনােরিটি চার্জ ক্যারিয়ার হচ্ছে ইলেকট্রন । ত্রিযােজী পরমাণুকে গ্রহীতা (Acceptor) পরমাণুও বলা হয়, কারণ রিকম্বিনেশনের সময় প্রত্যেকটি হােল একটি করে ইলেকট্রন গ্রহণ করে। এরূপ Acceptor Atom হল অ্যালুমিনিয়াম, বোরন এবং গ্যালিয়াম।

৯। এন-টাইপ সেমিকন্ডাক্টর কীভাবে গঠিত হয়, চিত্রসহ আলােচনা কর।

অথবা, N-Type সেমিকন্ডাক্টর কীভাবে গঠিত হয়?

অথবা, N-type semiconductor-এর সচিত্র গঠন বর্ণনা কর।

উত্তরঃ যখন পিউর সিলিকন কৃস্টালে একটি পঞ্চযােজী পরমাণু ভেজাল হিসেবে প্রবেশ করানাে হয় বা মেশানাে হয়, তখন পঞ্চযােজী পরমাণুর ৪টি ইলেকট্রন নিকটতম চারটি সিলিকন পরমাণুর ভ্যালেন্স ইলেকট্রনের সঙ্গে শেয়ারিং এর মাধ্যমে কোভ্যালেন্স বন্ড সৃষ্টি করে তার ভ্যালেন্স ব্যান্ডকে আটটি ইলেকট্রন দ্বারা পূর্ণ করে। ফলে পঞ্চযােজী (Central atom-এর) পরমাণুর একটি অতিরিক্ত ইলেকট্রন মুক্ত হয়ে যায়, তখন এই মুক্ত ইলেকট্রনটি কন্ডাকশন ব্যান্ড অরবিটে চলে (Travel) যায়। এভাবে ডােপিং এর পরিমাণ বৃদ্ধি করে কন্ডাকশন ব্যান্ডের ইলেকট্রন বৃদ্ধি করা যায়। ফলে মেজোরিটি চার্জ ক্যারিয়ার হয়ে যায় ইলেকট্রন; অন্যদিকে থার্মাল এনার্জির অধীনে উৎপাদিত হােলের পরিমাণ হয় নগণ্য। ইলেকট্রন যেহেতু নেগেটিভ (-ve) চার্জ বহন করে, এজন্য এরূপে গঠিত Extrinsic সেমিকন্ডাক্টরকে এন-টাইপ (Negative type) সেমিকন্ডাক্টর বলা হয়।

পঞ্চযােজী পরমাণুকে দাতা (Donor) পরমাণু বলা হয়, কারণ এরা কন্ডাকশন ব্যান্ডে ইলেকট্রন উৎপন্ন করে থাকে। Donor atom/impurity-গুলাে হচ্ছে আর্সেনিক, অ্যান্টিমনি এবং ফসফরাস।

১০। একটি জার্মেনিয়াম পরমাণুর পারমাণবিক গঠন চিত্রসহ আলোচনা কর।

উত্তরঃ আমরা জানি, জার্মেনিয়ামের পারমাণবিক সংখ্যা 32। এই ইলেকট্রনসমূহ 2n° সূত্রানুসারে বিভিন্ন অর্বিটে ভাগ হবে। ১ম শক্তিস্তরে 2.12 = 2টি, ২য় শক্তিস্তরে 2.25 = ৪টি, তৃতীয় শক্তিস্তরে 2.3 = 18টি এবং অবশিষ্ট [32 - (2 + ৪ + 18)] = 4টি ইলেকট্রন ৪র্থ বা বাহিরের শক্তিস্তরে বিন্যস্ত হবে। সুতরাং জার্মেনিয়ামের ভ্যালেন্স (যােজ্যতা)। ইলেকট্রন 4টি। অতএব, জার্মেনিয়ামও সেমিকন্ডাক্টর পদার্থ।

১১। সেমিকন্ডাক্টর-এর বৈশিষ্ট্য উল্লেখ কর।

অথবা, সেমিকন্ডাক্টরের বৈশিষ্ট্যগুলাে কী কী?

অথবা, Semiconductor-এর বৈশিষ্ট্য লেখ।

উত্তরঃ সেমিকন্ডাক্টরের বৈশিষ্ট্যসমূহঃ

(a) এর ভ্যালেন্স ব্যান্ড ইলেকট্রন দ্বারা আংশিকভাবে পূর্ণ থাকে।। (b) এর কন্ডাকশন ব্যান্ড ইলেকট্রন থেকে প্রায় খালি থাকে।

(c) এর ভ্যালেন্স ব্যান্ড ও কন্ডাকশন ব্যান্ডের মধ্যবর্তী ফরবিডেন এনার্জি গ্যাপ খুব সরু থাকে (প্রায় 1ev গ্যাপ থাকে।)

0°k তাপমাত্রায় কন্ডাকশন ব্যান্ডে কোন ইলেকট্রন থাকে না এবং ভ্যালেন্ড ব্যান্ড সম্পূর্ণভাবে ইলেকট্রন দ্বারা পূর্ণ থাকে

এবং তাপমাত্রা বৃদ্ধি পেলে সেমিকন্ডাক্টরের পরিবাহিতা বৃদ্ধি পায় এবং রেজিস্টিভিটি হ্রাস পায়।

১২। হােল কীভাবে সৃষ্টি হয় এবং হােল কারেন্ট কীভাবে প্রবাহিত হয়, সচিত্র লেখ।

উত্তরঃ পরমশূন্য তাপমাত্রা থেকে অধিক (কক্ষ তাপমাত্রায়) তাপমাত্রায় খাঁটি সেমিকন্ডাক্টরের কো ভ্যালেন্ট বন্ড ভেঙে যায়। এবং কিছু ইলেকট্রন সেমিকন্ডাক্টর ক্রিস্টাল থেকে অন্যত্র চলে যায় (Move করে)। ফলে যে স্থান থেকে ইলেকট্রন Move করে । অন্যত্র চলে গেল সে স্থানে একটি হােলের (ফাঁকা স্থান) সৃষ্টি হয়। হােল পজিটিভ (+ve) চার্জ বহন করে। অর্থাৎ ভ্যালেন্স ব্যান্ড থেকে ইলেকট্রন কন্ডাকশন ব্যান্ডে যাওয়ায় ভ্যালেন্স ব্যান্ডে হােলের সৃষ্টি হয়। নিম্নের দেখা যাচ্ছে যে, A থেকে একটি ইলেকট্রন অন্যত্র চলে যাওয়ায় A-তে হােলের সৃষ্টি হল। তখন B থেকে একটি ইলেকট্রন জ্যাম্প (Jump) করে খালি স্থান A-তে চলে গেল তারপর C থেকে একটি ইলেকট্রন Jump করে B এর খালিস্থানে (Hole-এ) চলে গেল এবং এভাবে ইলেকটন Move করে খালিস্থান (Hole)-এ Move করতে থাকবে। এভাবে ইলেকট্রন চলাচলের কারণে সর্বশেষ G অবস্থানে একটি হােলের সৃষ্টি হবে। অর্থাৎ নেগেটিভ চার্জ (Electron) G থেকে A-তে Move করায় G অবস্থানে খালিস্থানের (Hole) সৃষ্টি হয়।

১৩। জার্মেনিয়াম এবং সিলিকন পরমাণুর পরিমাণবিক গঠনচিত্র অঙ্কন কর।

অথবা, Germanium পরমাণুর ইলেকট্রন বিন্যাস দেখাও।

উত্তরঃ) নিম্নে জার্মেনিয়াম এবং সিলিকন পরমাণুর গঠনচিত্র দেখানাে হলঃ-

১৪। কন্ডাক্টর, সেমিকন্ডাক্টর ও ইনসুলেটরের এনার্জি লেভেল ডায়াগ্রাম অঙ্কন কর।

অথবা, সেমিকন্ডাক্টরের এনার্জি ব্যান্ড ডায়াগ্রাম আঁক।

উত্তরঃ নিম্নে কন্ডাক্টর, সেমিকন্ডাক্টর ও ইনসুলেটরের এনার্জি লেভেল ডায়াগ্রাম অঙ্কন করা হলঃ-

১৫। যৌগিক সেমিকন্ডাক্টর (GaAs)-এর ধর্মগুলাে লেখ।

অথবা, গ্যালিয়াম আর্সেনাইড এর বৈশিষ্ট্যগুলাে লেখ।

১। লাইট ইমিটিং ডায়ােডে গ্যালিয়াম আর্সেনাইড ব্যবহার করলে লাল রঙের আলাে পাওয়া যায়।

২। এটি কক্ষ তাপমাত্রাতেই নিঃশেষিত অবস্থায় থাকে।

৩। এ জাতীয় অর্ধপরিবাহীর এনার্জি গ্যাপ 1.34 ইলেকট্রন ভােল্ট।

৪। এর পারমাণবিক দূরত্ব 2.44।

৫। এর ইলেকট্রনের গতি 8500/cmNolt/sec.

৬। এর হােলসমূহের চলাচল 450/cmNolt/sec.

৭। এটি মাত্র 1.22 ভােল্ট ফরােয়ার্ড বায়াসে আলােকশক্তি বিকিরণ করে।

৮। 1 গিগাহার্টজ পর্যন্ত ফ্রিকুয়েন্সির মডুলেশন সিগন্যালে তা কাজ করতে পারে।

৯। ইনফ্রারেড আলােকরশ্মির জন্য এর ওয়েভলেংথ 900°A (প্রায়)।

১৬। “কোন পদার্থই ইনসুলেটর নয়”- ব্যাখ্যা কর।

উত্তর কোন পদার্থের পরিবাহিতা এর কন্ডাকশন ব্যান্ডে অবস্থিত ইলেকট্রনের পরিমাণের উপর নির্ভর করে। কিন্তু কক্ষ তাপমাত্রায় ইনসুলেটরের কন্ডাকশন ব্যান্ডে কোন ইলেকট্রন থাকে না এবং ভ্যালেন্স ব্যান্ড এবং কন্ডাকশন ব্যান্ডের মধ্যবর্তী এনার্জি গ্যাপ অত্যন্ত বেশি (প্রায় 15eV)। ফলে ইনসুলেটরের মধ্য দিয়ে কক্ষ তাপমাত্রায় কোন কারেন্ট প্রবাহিত হয় না। কিন্তু পর্যাপ্ত তাপমাত্রা বা ভােল্টেজ প্রয়ােগ করলে ভ্যালেন্স ব্যান্ডের ইলেকট্রনসমূহ এনার্জাইজড হয় এবং যখন এই এনার্জি ব্যান্ড গ্যাপ এনার্জি থেকে বেশি হয় তখন ব্যালেন্স ইলেকট্রনসমূহ কন্ডাকশন ব্যান্ডে প্রবেশ করে। ফলে তখন ইনসুলেটরও কন্ডাক্টরের ন্যায় আচরণ করে। তাই বলা যায়, কোন পদার্থই ইনসুলেটর নয়।।

রচনামুলক প্রশ্নাবলিঃ

১। কন্ডাক্টর, সেমিকন্ডাক্টর ও ইনসুলেটরের এনার্জি ব্যান্ড ডায়াগ্রামসহ পার্থক্য বর্ণনা কর।

অথবা, কন্ডাক্টর, সেমিকন্ডাক্টর ও ইনসুলেটরের এনার্জি ব্যান্ড ডায়াগ্রামসহ কার্যপ্রণালি বর্ণনা কর।

অথবা, কন্ডাক্টর,সেমিকন্ডাক্টর ও ইনসুলেটরের এনার্জি ব্যান্ড ডায়াগ্রামের বর্ণনা দাও।

অথবা, কন্ডাক্টর, সেমিকন্ডাক্টর ও ইনসুলেটর এর এনার্জি লেভেল ডায়াগ্রাম অঙ্কন করে সংক্ষিপ্ত বর্ণনা দাও।

অথবা, এনার্জি ব্যান্ড ডায়াগ্রামসহ কন্ডাক্টর, সেমিকন্ডাক্টর ও ইনসুলেটর এর সংজ্ঞাসহ ব্যাখ্যা দাও।

উত্তর সংকেতঃ২.৩ নং অনুচ্ছেদ দ্রষ্টব্য।

২। কীভাবে পি-টাইপ ও এন-টাইপ সেমিকন্ডাক্টর তৈরি করা হয়, সচিত্র আলোচনা কর।

অথবা, P-type ও N-type সেমিকন্ডাক্টরের গঠন প্রণালি বর্ণনা কর।

অথবা, পি-টাইপ ও এন-টাইপ সেমিকন্ডাক্টর তৈরি পদ্ধতি চিত্রসহ আলোচনা কর।

 ৩। N-Type Semiconductor-এর তৈরি পদ্ধতি লেখ।

উত্তর সংকেতঃ ২.৭ নং অনুচ্ছেদ দ্রষ্টব্য।

৪। কার্বন, গ্যালিয়াম আর্সেনাইড ও গ্যালিয়াম ফসফাইডের বৈশিষ্ট্য লেখ।

উত্তর সংকেতঃ ২.৪ নং অনুচ্ছেদ দ্রষ্টব্য।

৫।বিশুদ্ধ অর্ধপরিবাহী পদার্থে হােল এবং ফ্রি ইলেকট্রনের উৎপত্তি চিত্রসহ ব্যাখ্যা কর।

উত্তর সংকেতঃ ২.৬ নং অনুচ্ছেদ দ্রষ্টব্য।

৬। সেমিকন্ডাক্টরের মাঝ দিয়ে কারেন্ট প্রবাহের ওপর তাপমাত্রার প্রভাব বর্ণনা কর।

উত্তর সংকেতঃ ২.২ নং অনুচ্ছেদ দ্রষ্টব্য।