পদার্থ বিজ্ঞান প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর সিলিকন কেলাসের সাথে শেষ কক্ষপথে পাঁচটি ইলেকট্রনবিশিষ্ট পরমাণু (যেমন ফসফরাস) মিশিয়ে যে সেমিকন্ডাক্টর তৈরি করা হয়, তাকে n ধরনের সেমিকন্ডাক্টর বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর সিলিকন কেলাসে প্রতিটি পরমাণু চারদিকে চারটি ভিন্ন সিলিকন পরমাণুর সাথে যুক্ত থাকে। প্রতিটি পরমাণু তার চারটি বহিঃস্থ ইলেকট্রন পাশের পরমাণুর সাথে ভাগাভাগি করে ব্যবহার করে। এতে প্রতিটি পরমাণুর নিজের চারটি এবং ভাগাভাগি করা চারটি মিলিয়ে মোট আটটি ইলেকট্রন তার শেষ কক্ষপথে আছে বলে মনে হয়। এজন্য পরমাণুগুলো স্থিতিশীল থাকে।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর নমুনা $A$: ফসফরাসের পঞ্চম ইলেকট্রনটি বন্ধনে ব্যবহৃত হয় না এবং প্রায় মুক্তভাবে ঘুরতে পারে। ফসফরাস পরমাণু ধনাত্মক আয়নে পরিণত হয়। চার্জ পরিবহন করে মুক্ত ইলেকট্রন। তাই $A$ হলো n ধরনের সেমিকন্ডাক্টর।
   নমুনা $B$: বোরনের শেষ কক্ষপথে একটি ইলেকট্রনের জায়গা ফাঁকা থাকে (হোল), যা পাশের পরমাণুর ইলেকট্রন এসে পূরণ করে। বোরন পরমাণু ঋণাত্মক আয়নে পরিণত হয়। চার্জ পরিবহন করে ধনাত্মক চার্জযুক্ত হোল। তাই $B$ হলো p ধরনের সেমিকন্ডাক্টর।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর বিশুদ্ধ সিলিকন কেলাসে ইলেকট্রনগুলো পরমাণুর বন্ধনে আটকে থাকে। তাপমাত্রা বাড়ালে একটি-দুটি ইলেকট্রন মুক্ত হয় এবং তখন খানিকটা পরিবাহীর মতো আচরণ করে। কিন্তু মুক্ত চার্জবাহকের সংখ্যা খুবই কম এবং তা তাপমাত্রার ওপর নির্ভরশীল, ফলে এটিকে নিয়ন্ত্রিতভাবে ব্যবহার করা কঠিন। তাই বিশুদ্ধ অবস্থায় এটি ততটা উপযোগী নয়। সামান্য পাঁচ বা তিন ইলেকট্রনবিশিষ্ট পরমাণু মিশিয়ে চার্জবাহক বাড়ালে সেমিকন্ডাক্টর কার্যকর পরিবাহীর মতো আচরণ করে এবং ব্যবহারযোগ্য হয়।
   $B$ এ বিদ্যুৎ পরিবহন: বোরন পরমাণুর শেষ কক্ষপথে একটি ইলেকট্রনের জন্য ফাঁকা জায়গা বা হোল থাকে। পাশের সিলিকন পরমাণুর একটি ইলেকট্রন এসে এই হোল পূরণ করলে সেখানে নতুন হোল তৈরি হয়। আবার তার পাশের পরমাণুর ইলেকট্রন এসে সেটি পূরণ করে। এভাবে মনে হয় যেন একটি ধনাত্মক চার্জযুক্ত ফাঁকা জায়গা বা হোল পরমাণু থেকে পরমাণুতে ঘুরে বেড়াচ্ছে। এই হোলগুলোই ধনাত্মক চার্জ বহন করে বিদ্যুৎ পরিবহন করে, আর বোরন পরমাণু ঋণাত্মক আয়ন হিসেবে স্থির থাকে।