ব্যান্ড তত্ত্বের আলোকে পরিবাহী, অপরিবাহী এবং অর্ধপরিবাহী

ব্যান্ড তত্ত্বের আলোকে পরিবাহী, অপরিবাহী এবং অর্ধপরিবাহী (Conductor, insulator, and semiconductor in the light of band theory)

(ক) পরিবাহীঃ

পরিবাহী পদার্থ বলতে সে সমস্ত পদার্থ বোঝানো হয় যার ভেতর দিয়ে সহজে বিদ্যুৎ প্রবাহিত হয়। ফলে যোজ্যতা ইলেকট্রন গুলো অনায়াসেই পরিবহন ব্যান্ড ও যোজন ব্যান্ডের নিম্নাংশের উপরিপাত (overlapping) হয়। অর্থাৎ পরিবহন ব্যান্ড ও যোজন ব্যান্ডের মধ্যে কোনো শক্তির ব্যাবধান থাকে না। ফলে যোজ্যতা ইলেকট্রন গুলো অনায়াসেই পরিবহন ইলেক্ট্রনে পরিণত হতে পারে, অর্থাৎ তড়িৎ প্রবাহে অংশগ্রহণের জন্য প্রচুর পরিমাণে মুক্ত ইলেকট্রন পাওয়া যায়। এজন্য পরিবাহী পদার্থে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র প্রয়োগ করলেই তড়িৎ প্রবাহ ঘটে। তামা, রুপা, অ্যালুমিনিয়াম ইত্যাদি পরিবাহী পদার্থ। পরিবাহীর আপেক্ষিক রোধ কম হয়- প্রায় 10^{-8}\Omegam ক্রমের। 

(খ) অন্তরক বা অপরিবাহীঃ 

অন্তরক পদার্থ বলতে সে সমস্ত পদার্থকে বোঝানো হয় যার ভেতর দিয়ে কোনো বিদ্যুৎ প্রবাহিত হয় না। যে সমস্ত পদার্থের যোজন ব্যান্ড ইলেকট্রন দ্বারা আংশিক পূর্ণ থাকে এবং পরিবহন ব্যান্ড সম্পূর্ণ খালি থাকে; এছাড়া যোজন ব্যান্ড ও পরিবহন ব্যান্ডের মধ্যে শক্তির ব্যাবধান খুব বেশি হয়, সেগুলোকে অন্তরক বলে। অন্তরকে শক্তি ব্যাবধান  6 \mathrm{eV}  থেকে  15 \mathrm{eV}-এরমতো হয়। তাপমাত্রা অনেক বৃদ্ধি পেলে কিছু ইলেকট্রন যথেষ্ট শক্তি সঞ্চয় করে পরিবহন ব্যান্ডে যেতে পারে এবং তড়িৎ প্রবাহে অংশগ্রহন করে। তবে এ ধরণের ইলেক্ট্রনের সংখ্যা খুবই নগন্য। কাচ, প্লাস্টিক, কাঠ ইত্যাদি অন্তরক পদার্থ। অপরিবাহীর আপেক্ষিক রোধ অনেক বেশি- প্রায় 10^{12} \Omega m ক্রমের।

(গ) অর্ধপরিবাহী:

অর্ধপরিবাহী বস্তুর বিদ্যুৎ পরিবাহিতা অন্তরক ও পরিবাহীর মাঝামাঝি। এদের আপেক্ষিক রোধ 10^{-4} \Omega m ক্ৰমের। জার্মেনিয়াম, সিলিকন ইত্যাদি অর্ধপরিবাহী পদার্থ। শক্তি ব্যাণ্ডের আলোকে বলা যায় যে এ সমস্ত পদার্থের যোজন ব্যান্ড ও পরিবহন ব্যাণ্ডের মধ্যে শক্তির পার্থক্য অন্তরকের চেয়ে অনেক কম থাকে। সাধারণত পার্থক্য 1 \mathrm{eV} মানের বা তার কিছু কম-বেশি হয়। জার্মেনিয়াম ও সিলিকন মৌলের ক্ষেত্রে এই মান যথাক্রমে 0.7 \mathrm{eV} এবং 1.1 \mathrm{eV} । এই কারণে ওই দুটি পদার্থ উত্তম অর্ধপরিবাহী। কক্ষ তাপমাত্রায় অর্ধপরিবাহীর (i) আংশিক পূর্ণ পরিবহণ ব্যান্ড ও (ii) আংশিক পূর্ণ যোজন ব্যান্ড থাকে। পরম তাপমাত্রায় অর্ধপরিবাহীর পরিবহণ ব্যান্ড সম্পূর্ণ খালি এবং যোজন ব্যান্ড সম্পূর্ণ পূর্ণ থাকে। ফলে অর্ধপরিবাহীতে অল্প পরিমাণ শক্তি প্রয়োগ করলেই ইলেকট্রনগুলো যোজন ব্যান্ড থেকে পরিবহন ব্যান্ডে স্থানান্তরিত হয়। পরম তাপমাত্রায় সিলিকন বা জার্মেনিয়াম আদর্শ অন্তরক। ফলে কোনো ইলেকট্রন পরিবহন ব্যান্ডে এসে মুক্ত ইলেকট্রনে পরিণত হতে পারে না। মুক্ত ইলেকট্রন না থাকার কারণে অর্ধপরিবাহক এই তাপমাত্রায় পুরোপুরি অপরিবাহী পদার্থের ন্যায় আচরণ করে। অর্ধপরিবাহীতে তাপমাত্রা প্রয়োগ করলে কিছু সংখ্যক সমযোজী অনুবন্ধক ভেঙ্গে গিয়ে কিছু সংখ্যক যোজন ইলেকট্রন পরিবহন ব্যান্ডে যাওয়ার শক্তি অর্জন করে এবং মুক্ত ইলেকট্রনে পরিণত হয়। একটি যোজন ইলেকট্রন যখনই পরিবহন ব্যান্ডে প্রবেশ করে তখনই যোজন ব্যান্ডে ওই অবস্থানে একটি শূন্যতার সৃষ্টি হয়। একে হোল বলে। এর কার্যকর আধান +e। এটি কোনো বাস্তব কণা নয়।