কন্ডাক্টর, সেমিকোন্ডাক্টর এবং ইনসুলেটর এর ব্যান্ড তত্ত্ব - ( দ্বিতীয় পর্ব )

পরিবাহিতার উপর ভিত্তি করে পদার্থকে তিন ভাগে ভাগ করা হয়েছে। ব্যান্ড তত্ত্বের সাহায্যে পদার্থের পরিবাহিতা সহজে ব্যাখ্যা করা যায় এবং এই তিন প্রকার পদার্থের মধ্যে পার্থক্য খুব সহজে উপস্থাপন করা সম্ভব। নিচে কন্ডাক্টর, সেমিকোন্ডাক্টর এবং ইনসুলেটর এর বৈশিষ্ট্য ইলেকট্রিক্যাল ব্যান্ড তত্ত্বের সাহায্যে উপস্থাপন করা হলো। 

কন্ডাক্টর, সেমিকোন্ডাক্টর এবং ইনসুলেটর এর ব্যান্ড তত্ত্বের দ্বিতীয় পর্বে আপনাদের সবাইকে স্বাগতম। দ্বিতীয় পর্ব শুরু করার পূর্বে কন্ডাক্টর, সেমিকোন্ডাক্টর এবং ইনসুলেটর এর ব্যান্ড তত্ত্ব - ( প্রথম পর্ব ) পড়ে নেয়ার অনুরোধ করছি।

ইনসুলেটর এর ব্যান্ড তত্ত্ব

ব্যান্ড তত্ত্ব অনুযায়ী ইনসুলেটর বা অপরিবাহী পদার্থে ভ্যালেন্স ইলেক্ট্রনের ( ভ্যালেন্স ব্যান্ডে থাকা ইলেক্ট্রনের)  শক্তি এবং যে শক্তিতে ইলেকট্রনগুলি পদার্থের মধ্য দিয়ে অবাধে চলাচল করতে পারে (কন্ডাকশন ব্যান্ডে থাকা ইলেক্ট্রনের শক্তি) তার মধ্যে একটি বৃহত ব্যবধান রয়েছে যাকে এনার্জি গ্যাপ বা ফরবিডেন এনার্জি গ্যাপ বলে। কোনো ইন্সুলেটরের এনার্জি গ্যাপ সাধারণত 9 eV এর বেশি হয়। তবে তাপ, চাপ, আলো প্রভৃতির প্রতি সংবেদনশীলতার উপর নির্ভর করে এর ব্যতিক্রম হতে পারে।

সেমিকন্ডাক্টর এর ব্যান্ড তত্ত্ব

সেমিকন্ডাক্টর এর ক্ষেত্রে কন্ডাকশন ব্যান্ড এবং ভ্যালেন্স ব্যান্ড এর মধ্যে ব্যবধান অর্থাৎ এনার্জি গ্যাপ ইনসুলেটর এর তুলনায় অনেক কম থাকে। সাধারণত এনার্জি গ্যাপ 4 eV-এর কম ( গড়ে 1 eV ধরা হয় )  হয়ে থাকে।

সেমিকন্ডাক্টর বা অর্ধপরিবাহীর ক্ষেত্রে 0 K তাপমাত্রায় কন্ডাকশন ব্যান্ডে কোন ইলেকট্রন থাকে না, উচ্চতর তাপমাত্রায় একটি সীমিত সংখ্যক ইলেকট্রন কন্ডাকশন ব্যান্ডে পৌছে। ফলে কক্ষ তাপমাত্রায় সেমিকন্ডাক্টরগুলি ভোল্টেজ প্রয়োগে অল্পমাত্রায় কারেন্ট সরবরাহ করতে পারে। ভেজাল মিশ্রণ  বা ডোপিং এর মাধ্যমে সেমিকন্ডাক্টরে অতিরিক্ত শক্তির স্তর যুক্ত করা যায়। ফলে সেমিকন্ডাক্টর সমূহ আগের চেয়ে বেশি কারেন্ট সরবরাহ করতে পারে।

কন্ডাক্টর এর ব্যান্ড তত্ত্ব

ব্যান্ড তত্ত্ব অনুযায়ী ০ K তাপমাত্রায় কন্ডাক্টর বা পরিবাহী পদার্থের ইলেকট্রনসমূহের কন্ডাকশন ব্যান্ড এবং ভ্যালেন্স ব্যান্ডের মধ্যে কোনো এনার্জি গ্যাপ থাকে না। বরং ব্যান্ড দুটি একটির সাথে অন্যটি ওভারল্যাপ অবস্থায় থাকে। এক্ষেত্রে তাপমাত্রা বাড়লে বরং কন্ডাকশন ব্যান্ডের ইলেকট্রন আরো উচ্চতর শক্তিস্তরে গমন করে। ফলে উচ্চ তাপমাত্রায় কন্ডাকটর বা পরিবাহী পদার্থের পরিবাহিতা হ্রাস পায়। 

কন্ডাক্টর, সেমিকোন্ডাক্টর এবং ইনসুলেটর এর ভ্যালেন্স ব্যান্ড, কন্ডাকশন ব্যান্ড এবং এনার্জি গ্যাপ সম্পর্কে ধারণা প্রদান করার জন্য উপর একটি চিত্র উপস্থাপন করা হয়েছে।

পরবর্তী পোস্টে সেমিকোন্ডাক্টর হিসেবে সিলিকন ও জার্মেনিয়াম এর এনার্জি গ্যাপ এবং ভেজাল মিশ্রণ বা ডোপিং নিয়ে আলোচনা করব।