আধুনিক প্রযুক্তি সেমিকন্ডাক্টর নামক এক শ্রেণীর উপকরণের কারণে সম্ভব হয়েছে। সমস্ত সক্রিয় উপাদান, ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট, মাইক্রোচিপ, ট্রানজিস্টর এবং অনেক সেন্সর সেমিকন্ডাক্টর উপকরণ দিয়ে তৈরি।
যদিও ইলেক্ট্রনিক্সে সিলিকন সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত সেমিকন্ডাক্টর উপাদান, জার্মেনিয়াম, গ্যালিয়াম আর্সেনাইড, সিলিকন কার্বাইড এবং জৈব সেমিকন্ডাক্টর সহ বিভিন্ন অর্ধপরিবাহী ব্যবহার করা হয়। প্রতিটি উপাদানের সুবিধা রয়েছে যেমন খরচ-থেকে-পারফরম্যান্স অনুপাত, উচ্চ-গতি অপারেশন, উচ্চ-তাপমাত্রা সহনশীলতা, বা একটি সংকেতের পছন্দসই প্রতিক্রিয়া।
অর্ধপরিবাহী
সেমিকন্ডাক্টর দরকারী কারণ প্রকৌশলীরা উত্পাদন প্রক্রিয়া চলাকালীন বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্য এবং আচরণ নিয়ন্ত্রণ করে। সেমিকন্ডাক্টর বৈশিষ্ট্য ডোপিং নামক একটি প্রক্রিয়ার মাধ্যমে অর্ধপরিবাহীতে অল্প পরিমাণে অমেধ্য যোগ করে নিয়ন্ত্রিত হয়। বিভিন্ন অমেধ্য এবং ঘনত্ব বিভিন্ন প্রভাব তৈরি করে। ডোপিং নিয়ন্ত্রণ করে, সেমিকন্ডাক্টরের মধ্য দিয়ে যেভাবে বৈদ্যুতিক প্রবাহ চলে তা নিয়ন্ত্রণ করা যায়।
একটি সাধারণ পরিবাহীতে, তামার মতো, ইলেকট্রন কারেন্ট বহন করে এবং চার্জ বাহক হিসাবে কাজ করে। অর্ধপরিবাহীতে, উভয় ইলেকট্রন এবং গর্ত (ইলেকট্রনের অনুপস্থিতি) চার্জ বাহক হিসাবে কাজ করে। সেমিকন্ডাক্টরের ডোপিং নিয়ন্ত্রণ করে পরিবাহিতা এবং চার্জ বাহককে ইলেক্ট্রন বা গর্ত ভিত্তিক করার জন্য তৈরি করা হয়।
দুই ধরনের ডোপিং আছে:
- N-টাইপ ডোপ্যান্ট, সাধারণত ফসফরাস বা আর্সেনিক, পাঁচটি ইলেকট্রন থাকে, যা একটি অর্ধপরিবাহীতে যোগ করা হলে একটি অতিরিক্ত বিনামূল্যের ইলেকট্রন প্রদান করে। যেহেতু ইলেকট্রনের ঋণাত্মক চার্জ থাকে, তাই এইভাবে ডোপ করা উপাদানকে N-টাইপ বলা হয়।
- P-টাইপ ডোপ্যান্ট, যেমন বোরন এবং গ্যালিয়ামে তিনটি ইলেকট্রন থাকে, যার ফলে সেমিকন্ডাক্টর ক্রিস্টালে একটি ইলেকট্রনের অনুপস্থিতি হয়। এটি একটি গর্ত বা একটি ধনাত্মক চার্জ তৈরি করে, তাই নাম পি-টাইপ৷
এন-টাইপ এবং পি-টাইপ ডোপ্যান্ট, এমনকি অল্প পরিমাণেও, একটি সেমিকন্ডাক্টরকে একটি শালীন পরিবাহী করে তোলে। যাইহোক, এন-টাইপ এবং পি-টাইপ সেমিকন্ডাক্টর বিশেষ নয় এবং শুধুমাত্র শালীন কন্ডাক্টর। যখন এই প্রকারগুলি একে অপরের সংস্পর্শে রাখা হয়, একটি P-N জংশন তৈরি করে, তখন একটি অর্ধপরিবাহী ভিন্ন এবং দরকারী আচরণ পায়৷
P-N জংশন ডায়োড
A P-N জংশন, প্রতিটি উপাদান আলাদাভাবে ভিন্ন, একটি পরিবাহীর মতো কাজ করে না। কারেন্টকে উভয় দিকে প্রবাহিত করার অনুমতি দেওয়ার পরিবর্তে, একটি P-N জংশন কারেন্টকে শুধুমাত্র একটি দিকে প্রবাহিত করতে দেয়, একটি মৌলিক ডায়োড তৈরি করে।
P-N জংশন জুড়ে একটি ভোল্টেজকে সামনের দিকে প্রয়োগ করা (ফরোয়ার্ড বায়াস) N-টাইপ অঞ্চলের ইলেকট্রনগুলিকে P-টাইপ অঞ্চলের গর্তগুলির সাথে একত্রিত করতে সহায়তা করে।ডায়োডের মাধ্যমে কারেন্টের প্রবাহকে (বিপরীত পক্ষপাত) বিপরীত করার চেষ্টা করা ইলেকট্রন এবং ছিদ্রগুলিকে আলাদা করে দেয়, যা সংযোগস্থল জুড়ে বিদ্যুৎ প্রবাহকে বাধা দেয়। অন্যান্য উপায়ে P-N জংশনগুলিকে একত্রিত করা অন্যান্য সেমিকন্ডাক্টর উপাদানগুলির দরজা খুলে দেয়, যেমন ট্রানজিস্টর৷
ট্রান্সিস্টর
একটি মৌলিক ট্রানজিস্টর একটি ডায়োডে ব্যবহৃত দুটির পরিবর্তে তিনটি এন-টাইপ এবং পি-টাইপ উপাদানের সংযোগের সংমিশ্রণ থেকে তৈরি করা হয়। এই উপকরণগুলিকে একত্রিত করলে NPN এবং PNP ট্রানজিস্টর পাওয়া যায়, যেগুলি বাইপোলার জংশন ট্রানজিস্টর (BJT) নামে পরিচিত। কেন্দ্র, বা বেস, অঞ্চল BJT ট্রানজিস্টরকে একটি সুইচ বা পরিবর্ধক হিসাবে কাজ করতে দেয়৷
NPN এবং PNP ট্রানজিস্টরগুলি পিছনে পিছনে দুটি ডায়োডের মতো দেখায়, যা সমস্ত কারেন্টকে উভয় দিকে প্রবাহিত হতে বাধা দেয়। যখন কেন্দ্র স্তরটি সামনের দিকে পক্ষপাতী হয় যাতে কেন্দ্র স্তরের মধ্য দিয়ে একটি ছোট কারেন্ট প্রবাহিত হয়, তখন কেন্দ্র স্তরের সাথে গঠিত ডায়োডের বৈশিষ্ট্যগুলি পুরো ডিভাইস জুড়ে একটি বৃহত্তর কারেন্ট প্রবাহিত করার অনুমতি দেয়।এই আচরণটি একটি ট্রানজিস্টরকে ছোট স্রোত প্রসারিত করার ক্ষমতা দেয় এবং একটি সুইচ হিসাবে কাজ করে যা একটি বর্তমান উত্স চালু বা বন্ধ করে।
অনেক ধরণের ট্রানজিস্টর এবং অন্যান্য সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইসগুলি বিভিন্ন উপায়ে P-N জংশনগুলিকে একত্রিত করার ফলে, উন্নত, বিশেষ-ফাংশন ট্রানজিস্টর থেকে নিয়ন্ত্রিত ডায়োড পর্যন্ত। P-N জংশনের সতর্ক সংমিশ্রণ থেকে তৈরি কয়েকটি উপাদান নিচে দেওয়া হল:
- DIAC
- লেজার ডায়োড
- আলো-নির্গত ডায়োড (LED)
- জেনার ডায়োড
- ডার্লিংটন ট্রানজিস্টর
- ক্ষেত্র-প্রভাব ট্রানজিস্টর (MOSFET সহ)
- IGBT ট্রানজিস্টর
- সিলিকন নিয়ন্ত্রিত সংশোধনকারী
- ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট
- মাইক্রোপ্রসেসর
- ডিজিটাল মেমরি (RAM এবং ROM)
সেন্সর
অর্ধপরিবাহী যে বর্তমান নিয়ন্ত্রণের অনুমতি দেয়, সেমিকন্ডাক্টরগুলিরও এমন বৈশিষ্ট্য রয়েছে যা কার্যকর সেন্সর তৈরি করে।এগুলিকে তাপমাত্রা, চাপ এবং আলোর পরিবর্তনের জন্য সংবেদনশীল করা যেতে পারে। অর্ধপরিবাহী সেন্সরের জন্য প্রতিরোধের পরিবর্তন হল সবচেয়ে সাধারণ ধরনের প্রতিক্রিয়া।
অর্ধপরিবাহী বৈশিষ্ট্য দ্বারা সম্ভব করা সেন্সরগুলির মধ্যে রয়েছে:
- হল এফেক্ট সেন্সর (চৌম্বক ক্ষেত্র সেন্সর)
- থার্মিস্টর (প্রতিরোধী তাপমাত্রা সেন্সর)
- CCD/CMOS (চিত্র সেন্সর)
- ফটোডিওড (লাইট সেন্সর)
- ফটোরিসিস্টর (আলো সেন্সর)
- পিজোরেসিটিভ (চাপ/স্ট্রেন সেন্সর)
