p-n জংশনের সংযোগস্থলে নিঃশেষিত স্তর সৃষ্টির কারন হলো---

1. ইলেকট্রনের তাড়ন (Incorrect)
2. হোলের তাড়ন (Incorrect)
3. আধান বাহকের ব্যাপন (Correct)
4. অপদ্রব্য আয়নের স্থানান্তর (Incorrect)

ব্যাখ্যা:

সঠিক উত্তর হলো C. আধান বাহকের ব্যাপন।

p-n জংশন

p-n জংশন হলো একটি অর্ধপরিবাহী ডিভাইস যা p-টাইপ এবং n-টাইপ অর্ধপরিবাহী উপাদানকে একসাথে যুক্ত করে তৈরি করা হয়। p-টাইপ অর্ধপরিবাহীতে হোলের আধিক্য থাকে এবং n-টাইপ অর্ধপরিবাহীতে ইলেকট্রনের আধিক্য থাকে।

নিঃশেষিত স্তর (Depletion Layer)

p-n জংশনের সংযোগস্থলের কাছাকাছি একটি অঞ্চল তৈরি হয় যেখানে প্রায় কোনো মুক্ত আধান বাহক (ইলেকট্রন বা হোল) থাকে না। এই অঞ্চলটিকে নিঃশেষিত স্তর বলা হয়।

নিঃশেষিত স্তর সৃষ্টির কারণ

নিঃশেষিত স্তর সৃষ্টির প্রধান কারণ হলো আধান বাহকের ব্যাপন। যখন p-টাইপ এবং n-টাইপ অর্ধপরিবাহী যুক্ত করা হয়, তখন:

• n-অঞ্চলের ইলেকট্রন p-অঞ্চলের দিকে ব্যাপিত হতে শুরু করে, যেখানে হোলের সংখ্যা বেশি।
• p-অঞ্চলের হোল n-অঞ্চলের দিকে ব্যাপিত হতে শুরু করে, যেখানে ইলেকট্রনের সংখ্যা বেশি।

যখন ইলেকট্রন p-অঞ্চলে প্রবেশ করে, তখন তারা হোলের সাথে মিলিত হয়ে প্রশমিত হয় (পুনঃসংযোগ ঘটে)। একইভাবে, যখন হোল n-অঞ্চলে প্রবেশ করে, তখন তারা ইলেকট্রনের সাথে মিলিত হয়ে প্রশমিত হয়। এই পুনঃসংযোগের ফলে সংযোগস্থলের কাছাকাছি অঞ্চলে মুক্ত ইলেকট্রন এবং হোলের সংখ্যা কমে যায়।

এই অঞ্চলের উভয় দিকে স্থির আয়ন (ইমোবাইল আয়ন) থেকে যায়। n-অঞ্চলে ধনাত্মক চার্জযুক্ত অপদ্রব্য আয়ন (যেমন ফসফরাস) থাকে, যারা ইলেকট্রন দান করেছে। p-অঞ্চলে ঋণাত্মক চার্জযুক্ত অপদ্রব্য আয়ন (যেমন বোরন) থাকে, যারা হোল গ্রহণ করেছে। এই স্থির আয়নগুলো একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র তৈরি করে যা আরও ইলেকট্রন এবং হোলকে সংযোগস্থলের দিকে ব্যাপিত হতে বাধা দেয়।

এইভাবে, সংযোগস্থলের চারপাশে একটি অঞ্চল তৈরি হয় যেখানে মুক্ত আধান বাহকের অভাব থাকে এবং শুধুমাত্র স্থির আয়ন থাকে। এই অঞ্চলটিই নিঃশেষিত স্তর।

অন্যান্য বিকল্পের ব্যাখ্যা

• A. ইলেকট্রনের তাড়ন: তাড়ন (Drift) ঘটে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের প্রভাবে। নিঃশেষিত স্তর সৃষ্টির প্রাথমিক পর্যায়ে ব্যাপন ঘটে, যা একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র তৈরি করে, এবং তারপর তাড়নও ভূমিকা রাখে, তবে মূল কারণ ব্যাপন।
• B. হোলের তাড়ন: একই কারণে, তাড়ন নিঃশেষিত স্তর সৃষ্টির মূল কারণ নয়।
• D. অপদ্রব্য আয়নের স্থানান্তর: অপদ্রব্য আয়নগুলো তাদের ল্যাটিস অবস্থানে স্থির থাকে এবং স্থানান্তরিত হয় না। মুক্ত আধান বাহক (ইলেকট্রন ও হোল) স্থানান্তরিত হয়।

সারণী

সিদ্ধান্ত

p-n জংশনের সংযোগস্থলে নিঃশেষিত স্তর সৃষ্টির প্রধান কারণ হলো আধান বাহকের ব্যাপন।

সঠিক উত্তর: C. আধান বাহকের ব্যাপন

p-n জংশনে নিঃশেষিত স্তর (Depletion Region)

p-n জংশন ডায়োডের একটি গুরুত্বপূর্ণ অংশ হলো নিঃশেষিত স্তর। এটি p-অঞ্চল এবং n-অঞ্চলের সংযোগস্থলে তৈরি হয়। এর মূল কারণ হলো আধান বাহকের ব্যাপন (Diffusion of charge carriers)।

ব্যাপন প্রক্রিয়া:

ব্যাপন হলো উচ্চ ঘনত্ব (high concentration) অঞ্চল থেকে নিম্ন ঘনত্ব (low concentration) অঞ্চলের দিকে আধান বাহকের (চার্জ ক্যারিয়ার) স্বতঃস্ফূর্তভাবে ছড়িয়ে পড়া। p-n জংশনে এই প্রক্রিয়াটি ঘটে কারণ:

• p-অঞ্চলে: মেজরিটি চার্জ ক্যারিয়ার হলো হোল (hole) 🕳️।
• n-অঞ্চলে: মেজরিটি চার্জ ক্যারিয়ার হলো ইলেকট্রন (electron) electrons

যখন p এবং n অঞ্চলকে সংযুক্ত করা হয়, তখন:

1. n-অঞ্চলের ইলেকট্রনগুলো p-অঞ্চলের দিকে ব্যাপিত হতে শুরু করে।
2. p-অঞ্চলের হোলগুলো n-অঞ্চলের দিকে ব্যাপিত হতে শুরু করে।

নিঃশেষিত স্তর গঠন:

এই ব্যাপনের ফলে সংযোগস্থলের কাছাকাছি অঞ্চলে নিম্নলিখিত ঘটনাগুলো ঘটে:

1. ইলেকট্রন ও হোলের পুনর্মিলন (Recombination): যখন ইলেকট্রন এবং হোল একে অপরের সাথে মিলিত হয়, তখন তারা নিষ্ক্রিয় হয়ে যায়। অর্থাৎ, তারা আর চার্জ বহন করে না। ✨
2. আয়নিত পরমাণু উন্মোচিত: ইলেকট্রন এবং হোল চলে যাওয়ার কারণে p-অঞ্চলে ঋণাত্মক আয়নিত গ্রাহক পরমাণু (negatively ionized acceptor atoms) এবং n-অঞ্চলে ধনাত্মক আয়নিত দাতা পরমাণু (positively ionized donor atoms) উন্মোচিত হয়ে যায়। ⚛️
3. তড়িৎক্ষেত্র সৃষ্টি: এই আয়নিত পরমাণুগুলোর কারণে সংযোগস্থলে একটি তড়িৎক্ষেত্র (electric field) তৈরি হয়। এই তড়িৎক্ষেত্র ইলেকট্রন এবং হোলের আরও ব্যাপন বন্ধ করে দেয়। ⚡

ফলস্বরূপ, সংযোগস্থলের আশেপাশে একটি অঞ্চল তৈরি হয় যেখানে কোনো মুক্ত আধান বাহক (free charge carrier) থাকে না। এই অঞ্চলটিকেই নিঃশেষিত স্তর বলা হয়।

নিঃশেষিত স্তরের বৈশিষ্ট্য:

• এখানে খুব কম সংখ্যক চার্জ বাহক থাকে।
• এখানে একটি শক্তিশালী তড়িৎক্ষেত্র বিদ্যমান।
• এটি একটি অন্তরকের (insulator) মতো আচরণ করে।
• এর প্রস্থ (width) ভোল্টেজ প্রয়োগের মাধ্যমে পরিবর্তন করা যায়। ⚙️

সংক্ষেপে:

নিঃশেষিত স্তর সৃষ্টির মূল কারণ হলো আধান বাহকের ব্যাপন এবং এর ফলস্বরূপ ইলেকট্রন ও হোলের পুনর্মিলন। এটি p-n জংশন ডায়োডের কার্যকারিতার জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।

আশা করি এই ব্যাখ্যাটি p-n জংশনে নিঃশেষিত স্তর সৃষ্টির কারণ বুঝতে সাহায্য করবে। 🤔