Field effect (semiconductor)
পদার্থবিজ্ঞানে, ক্ষেত্র প্রভাব একটি বাহ্যিক বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের প্রয়োগ দ্বারা একটি উপাদানের বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা মড্যুলেশন বোঝায়। একটি ধাতুতে, প্রয়োগকৃত ক্ষেত্রগুলিতে প্রতিক্রিয়াশীল ইলেকট্রনের ঘনত্ব এত বেশি যে একটি বাহ্যিক বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র উপাদানটির মধ্যে খুব অল্প দূরত্বে প্রবেশ করতে পারে। যাইহোক, একটি অর্ধপরিবাহীতে ইলেকট্রনের (এবং সম্ভবত গর্ত) কম ঘনত্ব যা একটি প্রয়োগকৃত ক্ষেত্রের প্রতি সাড়া দিতে পারে তা যথেষ্ট ছোট যে ক্ষেত্রটি উপাদানটির মধ্যে বেশ দূরে প্রবেশ করতে পারে। এই ক্ষেত্রের অনুপ্রবেশ তার পৃষ্ঠের কাছাকাছি অর্ধপরিবাহীর পরিবাহিতা পরিবর্তন করে এবং এটিকে ক্ষেত্র প্রভাব বলা হয়। ক্ষেত্রের প্রভাব স্কটকি ডায়োড এবং ক্ষেত্র-প্রভাব ট্রানজিস্টরগুলির ক্রিয়াকলাপের উপর ভিত্তি করে, বিশেষত এম. ও. এস. এফ. ই. টি, জে. এফ. ই. টি এবং এম. ই. এস. এফ. ই. টি। পৃষ্ঠের পরিবাহিতা এবং ব্যান্ড বাঁকানো পৃষ্ঠের পরিবাহিতা পরিবর্তন ঘটে কারণ প্রয়োগকৃত ক্ষেত্রটি পৃষ্ঠ থেকে যথেষ্ট গভীরতায় ইলেকট্রনগুলির জন্য উপলব্ধ শক্তির মাত্রা পরিবর্তন করে এবং ফলস্বরূপ পৃষ্ঠ অঞ্চলে শক্তির স্তরের দখল পরিবর্তন করে। এই ধরনের প্রভাবগুলির একটি সাধারণ চিকিত্সা একটি ব্যান্ড-বাঁকানো চিত্রের উপর ভিত্তি করে তৈরি করা হয় যা উপাদানের গভীরতার ফাংশন হিসাবে ব্যান্ড প্রান্তের শক্তির অবস্থানগুলি দেখায়। একটি উদাহরণ ব্যান্ড-বাঁকানো চিত্রটি চিত্রে দেখানো হয়েছে। সুবিধার জন্য, শক্তি eV-তে প্রকাশ করা হয় এবং ভোল্টেজ ভোল্টে প্রকাশ করা হয়, প্রাথমিক চার্জের জন্য একটি ফ্যাক্টর q-এর প্রয়োজনীয়তা এড়ানো হয়। চিত্রে, একটি দ্বি-স্তর কাঠামো দেখানো হয়েছে, যা বাম হাতের স্তর হিসাবে একটি নিরোধক এবং ডান হাতের স্তর হিসাবে একটি অর্ধপরিবাহী নিয়ে গঠিত। এই ধরনের কাঠামোর একটি উদাহরণ হল এম. ও. এস ক্যাপাসিটর, একটি ধাতব গেট যোগাযোগ দ্বারা গঠিত একটি দ্বি-টার্মিনাল কাঠামো, একটি দেহ যোগাযোগ সহ একটি অর্ধপরিবাহী বস্তু (যেমন সিলিকন) এবং একটি মধ্যবর্তী নিরোধক স্তর (যেমন সিলিকন ডাই অক্সাইড, তাই উপাধি ও)। বাম প্যানেলগুলি পরিবহন ব্যান্ডের সর্বনিম্ন শক্তি স্তর এবং ভ্যালেন্স ব্যান্ডের সর্বোচ্চ শক্তি স্তর দেখায়। এই স্তরগুলি একটি ধনাত্মক ভোল্টেজ V প্রয়োগের মাধ্যমে "বাঁকানো" হয়। প্রচলিত নিয়ম অনুসারে, ইলেকট্রনের শক্তি দেখানো হয়, তাই পৃষ্ঠে প্রবেশকারী একটি ধনাত্মক ভোল্টেজ পরিবাহিতা প্রান্তকে কমিয়ে দেয়। একটি ড্যাশড লাইন দখলের পরিস্থিতিকে চিত্রিত করেঃ এই ফার্মি স্তরের নীচে রাজ্যগুলি দখল হওয়ার সম্ভাবনা বেশি, পরিবহন ব্যান্ডটি ফার্মি স্তরের কাছাকাছি চলে যায়, যা ইঙ্গিত করে যে আরও বেশি ইলেকট্রন অন্তরকের কাছাকাছি পরিবাহী ব্যান্ডে রয়েছে। বাল্ক অঞ্চল চিত্রের উদাহরণটি প্রয়োগকৃত ক্ষেত্রের সীমার বাইরে বাল্ক উপাদানের ফার্মি স্তরকে ভ্যালেন্স ব্যান্ড প্রান্তের কাছাকাছি অবস্থিত হিসাবে দেখায়। দখলদারিত্ব স্তরের জন্য এই অবস্থানটি অর্ধপরিবাহীতে অমেধ্য প্রবর্তন করে সাজানো হয়। এই ক্ষেত্রে অমেধ্যগুলি তথাকথিত গ্রহণকারী যা ভ্যালেন্স ব্যান্ড থেকে ইলেকট্রনগুলিকে নেতিবাচকভাবে চার্জ করা, অর্ধপরিবাহী উপাদানের মধ্যে এম্বেড করা স্থির আয়নগুলিতে ভিজিয়ে রাখে। অপসারিত ইলেকট্রনগুলি ভ্যালেন্স ব্যান্ড স্তর থেকে টানা হয়, ভ্যালেন্স ব্যান্ডে শূন্যপদ বা ছিদ্র রেখে। ক্ষেত্র-মুক্ত অঞ্চলে আধান নিরপেক্ষতা বিরাজ করে কারণ একটি ঋণাত্মক গ্রহণকারী আয়ন পোষক উপাদানের মধ্যে একটি ধনাত্মক ঘাটতি তৈরি করেঃ একটি ছিদ্র হল একটি ইলেকট্রনের অনুপস্থিতি, এটি একটি ধনাত্মক আধানের মতো আচরণ করে। যেখানে কোনও ক্ষেত্র উপস্থিত নেই, সেখানে নিরপেক্ষতা অর্জন করা হয় কারণ ঋণাত্মক গ্রহণকারী আয়নগুলি ধনাত্মক ছিদ্রগুলির সঠিক ভারসাম্য বজায় রাখে। পৃষ্ঠের অঞ্চল পরবর্তী ব্যান্ড বাঁকানো বর্ণনা করা হয়েছে। অন্তরকের বাম দিকে একটি ধনাত্মক আধান স্থাপন করা হয় (উদাহরণস্বরূপ একটি ধাতব "গেট" বিদ্যুদ্বাহক ব্যবহার করে)। ইনসুলেটরে কোনও চার্জ নেই তাই বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র স্থির থাকে, যার ফলে এই উপাদানটিতে ভোল্টেজের রৈখিক পরিবর্তন ঘটে। ফলস্বরূপ, ইনসুলেটর পরিবহন এবং ভ্যালেন্স ব্যান্ডগুলি চিত্রের সরলরেখা, যা বড় ইনসুলেটর শক্তির ব্যবধান দ্বারা পৃথক করা হয়। উপরের প্যানেলে দেখানো ছোট ভোল্টেজের অর্ধপরিবাহীতে, অন্তরকের বাম দিকে রাখা ধনাত্মক চার্জ ভ্যালেন্স ব্যান্ড প্রান্তের শক্তি হ্রাস করে। ফলস্বরূপ, এই রাজ্যগুলি তথাকথিত হ্রাসের গভীরতা পর্যন্ত সম্পূর্ণরূপে দখল করে রয়েছে যেখানে ক্ষেত্রটি আর প্রবেশ করতে না পারার কারণে বাল্ক দখলটি নিজেকে পুনরায় প্রতিষ্ঠিত করে। যেহেতু এই স্তরগুলি হ্রাসের কারণে পৃষ্ঠের কাছাকাছি ভ্যালেন্স ব্যান্ড স্তরগুলি সম্পূর্ণরূপে দখল করে থাকে, তাই কেবল স্থির নেতিবাচক গ্রহণকারী-আয়ন চার্জগুলি পৃষ্ঠের কাছে উপস্থিত থাকে, যা গর্ত (হ্রাস স্তর) ছাড়াই বৈদ্যুতিকভাবে নিরোধক অঞ্চলে পরিণত হয়। এইভাবে, ক্ষেত্রের অনুপ্রবেশ আটকানো হয় যখন উন্মুক্ত ঋণাত্মক গ্রহণকারী আয়ন আধান নিরোধক পৃষ্ঠের উপর রাখা ধনাত্মক আধানের ভারসাম্য বজায় রাখেঃ হ্রাস স্তরটি তার গভীরতা যথেষ্ট সামঞ্জস্য করে যাতে নেট ঋণাত্মক গ্রহণকারী আয়ন আধান গেটের ধনাত্মক আধানের ভারসাম্য বজায় রাখে। বিপরীতমুখী পরিবাহী ব্যান্ডের প্রান্তও হ্রাস পায়, যা এই অবস্থার ইলেক্ট্রন দখল বৃদ্ধি করে, তবে কম ভোল্টেজে এই বৃদ্ধি উল্লেখযোগ্য নয়। বৃহত্তর প্রয়োগকৃত ভোল্টেজে, তবে, নীচের প্যানেলের মতো, পরিবহন ব্যান্ডের প্রান্তটি একটি সংকীর্ণ পৃষ্ঠ স্তরে এই স্তরগুলির উল্লেখযোগ্য জনসংখ্যা ঘটানোর জন্য যথেষ্ট পরিমাণে হ্রাস করা হয়, যাকে একটি বিপরীত স্তর বলা হয় কারণ ইলেকট্রনগুলি মূলত অর্ধপরিবাহীকে জনবহুল গর্তগুলির মেরুকরণে বিপরীত হয়। বিপরীত স্তরে ইলেকট্রন চার্জের এই সূচনা একটি প্রয়োগকৃত প্রান্তিক ভোল্টেজে খুব তাৎপর্যপূর্ণ হয়ে ওঠে এবং একবার প্রয়োগকৃত ভোল্টেজ এই মান অতিক্রম করলে চার্জ নিরপেক্ষতা প্রায় সম্পূর্ণরূপে বিপরীত স্তরে ইলেকট্রন যোগ করে অর্জন করা হয়, বরং হ্রাস স্তরের সম্প্রসারণ দ্বারা গ্রহণকারী আয়ন চার্জ বৃদ্ধি করে। অর্ধপরিবাহীতে আরও ক্ষেত্রের অনুপ্রবেশ এই মুহুর্তে আটকানো হয়, কারণ প্রান্তিক ভোল্টেজের বাইরে ব্যান্ড-বাঁকানোর সাথে সাথে ইলেক্ট্রনের ঘনত্ব দ্রুত বৃদ্ধি পায়, কার্যকরভাবে প্রান্তিক ভোল্টেজে হ্রাস স্তরের গভীরতাকে তার মান অনুযায়ী পিন করে। তথ্যসূত্র অর্ধপরিবাহী প্রযুক্তি অর্ধপরিবাহী কাঠামো বৈদ্যুতিন ব্যান্ড কাঠামো শারীরিক ঘটনা MOSFETs