আধুনিক সভ্যতার সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ প্রযুক্তিগত স্তম্ভ হলো মসফেট (MOSFET)। বিলিয়ন বিলিয়ন ট্রানজিস্টরের সমন্বয়ে গঠিত আধুনিক কম্পিউটার প্রসেসরে গেট ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রণের মাধ্যমে সেমিকন্ডাক্টরের পৃষ্ঠতলে অতিসূক্ষ্ম পরিবাহী চ্যানেল তৈরি করে ডিজিটাল লজিক স্যুইচিং পরিচালনা করা হয়।

১. এমওএস (MOS) ক্যাপাসিটর ও পৃষ্ঠ বিভব

p-টাইপ সিলিকন স্তরের ওপর অক্সাইড ডাইইলেক্ট্রিক বসিয়ে গেট ভোল্টেজ (V_G) প্রয়োগ করলে পৃষ্ঠ বিভব (psi_s)-এর ওপর ভিত্তি করে তিনটি পর্যায় দেখা যায়:

  1. অ্যাকুমুলেশন (Accumulation, (psi_s < 0)): হোলের ঘনত্ব পৃষ্ঠে ব্যাপকভাবে বৃদ্ধি পায়।
  2. ডিপ্লেশন (Depletion, (0 < psi_s < phi_B)): হোলগুলো দূরে সরে গিয়ে ঋণাত্মক আয়ন কোর উন্মুক্ত করে ক্ষয় অঞ্চল তৈরি করে।
  3. শক্তিশালী ইনভার্সন (Strong Inversion, (psi_s ge 2phi_B)): যখন পৃষ্ঠ বিভব বাল্ক ফার্মি পটেনশিয়ালের দ্বিগুণ ছাড়িয়ে যায়, তখন পৃষ্ঠতলের কন্ডাকশন ব্যান্ড ফার্মি স্তরের নিচে নেমে আসে। ফলে মাইনরিটি ইলেকট্রন জমা হয়ে একটি n-টাইপ পরিবাহী চ্যানেল বা ইনভার্সন স্তর তৈরি করে।

২. থ্রেশহোল্ড ভোল্টেজ (Threshold Voltage)

ইনভার্সন স্তর চালু করার জন্য প্রয়োজনীয় ন্যূনতম গেট ভোল্টেজকে থ্রেশহোল্ড ভোল্টেজ (V_{ ext{th}}) বলা হয়:

[
V_{ ext{th}} = V_{ ext{FB}} + 2phi_B + rac{sqrt{4 e psilon_s N_A phi_B}}{C_{ ext{ox}}}
]

যেখানে (C_{ ext{ox}}) হলো অক্সাইড ক্যাপাসিট্যান্স এবং (V_{ ext{FB}}) হলো ফ্ল্যাট-ব্যান্ড ভোল্টেজ।

৩. ড্রেন কারেন্ট সমীকরণ ও স্যাচুরেশন

গ্র্যাজুয়াল চ্যানেল অনুমান (GCA) প্রয়োগ করে ড্রেন কারেন্ট গণনা করা যায়:

[
I_D = mu_n C_{ ext{ox}} rac{W}{L} left[ (V_{ ext{GS}} – V_{ ext{th}}) V_{ ext{DS}} – rac{1}{2} V_{ ext{DS}}^2
ight] quad ( ext{রৈখিক অঞ্চল})
]

যখন ড্রেন ভোল্টেজ পিঞ্চ-অফ বিন্দুতে ((V_{ ext{DS}} = V_{ ext{GS}} – V_{ ext{th}})) পৌঁছায়, তখন কারেন্ট একটি স্থির মানে পৌঁছায় যা স্যাচুরেশন দ্বিঘাত সূত্র মেনে চলে:

[
I_{D, ext{sat}} = rac{1}{2} mu_n C_{ ext{ox}} rac{W}{L} (V_{ ext{GS}} – V_{ ext{th}})^2
]

শাকিল মাহমুদ সজল

শাকিল মাহমুদ সজল

সফটওয়্যার প্রকৌশলী ও লেখক, ঢাকা, বাংলাদেশ। কম্পিউটার বিজ্ঞান, পদার্থবিজ্ঞান, ইতিহাস ও ভাবনার সমন্বয়ে ব্যক্তিগত নোট ও প্রবন্ধ সংকলন।