আমাদের চারপাশে যেসকল বস্তু বিদ্যমান রয়েছে সেগুলো তাদের আণবিক কাঠামোর দ্বারা গঠিত হয়েছে। এই আণবিক কাঠামো হচ্ছে এমন একটি ব্যবস্থা যেখানে পরমাণুগুলি বিভিন্ন বন্ধনী শক্তি দ্বারা একে অপরের সাথে সংযুক্ত থাকে। এই বন্ধনী শক্তি আণবিক কাঠামোকে নির্দিষ্ট আকার ও আকৃতি দেয় এবং এর ফলে পদার্থটির বিভিন্ন ধরনের বৈশিষ্ট্য প্রদর্শিত হয়।

পদার্থের বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্যগুলোর মধ্যে রোধ হচ্ছে একটি গুরুত্বপূর্ণ বৈশিষ্ট্য। রোধ হচ্ছে একটি পদার্থের বিদ্যুৎ প্রবাহকে বাধা দেয়ার ক্ষমতা। কোনো পদার্থের রোধ নির্ভর করে সেই পদার্থের গঠন, তাপমাত্রা এবং অন্যান্য বিভিন্ন কারণের উপর।

এই লেখায়, আমরা তাপমাত্রা বৃদ্ধির ফলে বিভিন্ন ধরনের পদার্থের রোধের পরিবর্তন সম্পর্কে আলোচনা করব। আমরা দেখব যে কীভাবে তাপমাত্রা বৃদ্ধি পদার্থের আণবিক কাঠামোকে প্রভাবিত করে এবং এর ফলে রোধের পরিবর্তন ঘটে। এছাড়াও, আমরা তাপমাত্রা বৃদ্ধির কারণে রোধের বৃদ্ধির প্রতিরোধী ব্যবস্থা সম্পর্কেও আলোচনা করব।

তাপমাত্রা বৃদ্ধির ফলে কোন উপাদানের রোধ বৃদ্ধি পায়?

তাপমাত্রা বৃদ্ধি করলে পরিবাহীর রোধ বৃদ্ধি পায় কারণ তাপমাত্রা বৃদ্ধির ফলে পরিবাহীতে অবাধ ইলেকট্রন বা মুক্ত ইলেকট্রনের গতিশক্তি বৃদ্ধি পায়। এই বর্ধিত গতিশক্তি ইলেকট্রনকে পরিবাহী জুড়ে প্রবাহিত হতে বাধা প্রদান করে, ফলে রোধ বৃদ্ধি পায়। তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে পরিবাহীর অভ্যন্তরে ইলেকট্রন-ফোনন সংঘর্ষের সংখ্যাও বৃদ্ধি পায়, যা রোধের আরেকটি কারণ।

তাপমাত্রা-নির্ভর রোধের এই ঘটনাটি ধাতু এবং অর্ধপরিবাহী সহ বিভিন্ন ধরণের পরিবাহীতে পর্যবেক্ষণ করা যায়। ধাতুর জন্য, রোধ প্রায় তাপমাত্রার রৈখিক ফাংশন হিসাবে বৃদ্ধি পায়। অর্ধপরিবাহীর ক্ষেত্রে, রোধ প্রাথমিকভাবে তাপমাত্রার সাথে হ্রাস পায়, কারণ উচ্চ তাপমাত্রায় আরও বেশি সংখ্যক বাহক বা ইলেকট্রন উৎপন্ন হয়। তবে একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রার উপরে, অর্ধপরিবাহীর রোধও তাপমাত্রার সাথে বৃদ্ধি পেতে শুরু করে, তাপমাত্রা-নির্ভর রোধের সাধারণ ঘটনার মতো।

তাপমাত্রা-নির্ভর রোধের এই বৈশিষ্ট্যটি বৈদ্যুতিক সার্কিট এবং ডিভাইসের নকশা এবং কার্য সম্পাদনে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। উদাহরণস্বরূপ, রোধকগুলির তাপমাত্রা-নির্ভর রোধ সার্কিটের স্থিতিশীলতা এবং নির্ভরযোগ্যতাকে প্রভাবিত করতে পারে। তাই, ডিভাইস এবং সার্কিট ডিজাইন করার সময় তাপমাত্রা-নির্ভর রোধের প্রভাবগুলি বিবেচনা করা গুরুত্বপূর্ণ।

আধা-পরিবাহী উপকরণে তাপমাত্রা বৃদ্ধির প্রভাব

তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে আধা-পরিবাহী উপকরণের রোধও বৃদ্ধি পায়। এর কারণ হলো তাপমাত্রা বৃদ্ধি করলে আধা-পরিবাহীতে মুক্ত ইলেকট্রনের ঘনত্ব বেড়ে যায়। এই মুক্ত ইলেকট্রনগুলি সহজেই অন্য অবস্থানে যেতে পারে, যা উপকরণের রোধ কমায়। তবে তাপমাত্রা বৃদ্ধি করলে ফোননের সংখ্যাও বৃদ্ধি পায়। এই ফোননগুলি হলো উপকরণের জালিকায় ছড়িয়ে থাকা শক্তির প্যাকেট। ফোননগুলি মুক্ত ইলেকট্রনগুলির সাথে সংঘর্ষ করে, যা তাদের গতিশক্তি কমায় এবং রোধ বাড়ায়। তাই তাপমাত্রা বৃদ্ধি করলে আধা-পরিবাহী উপকরণের রোধ বাড়ে।

তাপমাত্রা বৃদ্ধিতে স্বাভাবিক ডায়োডের রোধের পরিবর্তন

তাপমাত্রা বৃদ্ধি করলে সাধারণ ডায়োডের রোধ বাড়ে কারণ তাপমাত্রা বৃদ্ধি হওয়ার সাথে সাথে ডায়োডের সেমিকন্ডাক্টর উপাদানের কম্পনকারী পরমাণুর সংখ্যা বৃদ্ধি পায়। এই কম্পনকারী পরমাণুগুলি বিদ্যুৎ প্রবাহের পথে বাধা সৃষ্টি করে, যার ফলে ডায়োডের মোট রোধ বৃদ্ধি পায়। এই ঘটনাকে “তাপমাত্রা-নির্ভর রোধ” বলা হয়। ডায়োডের জংশন ব্যায়াসযুক্ত হলে, তাপমাত্রা বৃদ্ধি সাধারণত বিপরীত ব্যায়াস রোধকে কমিয়ে দেয় এবং অগ্রসর ব্যায়াস রোধকে সামান্য বাড়িয়ে দেয়। তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে ডায়োডের স্যাচুরেশন কারেন্টও বৃদ্ধি পায়। এটি বিপরীত ব্যায়াস রোধকে হ্রাস করে এবং অগ্রসর ব্যায়াস রোধকে বাড়ায়।

তাপমাত্রা বৃদ্ধির কারণে বিদ্যুৎ পরিবহনকারী পদার্থের রোধের বৃদ্ধি

যখন তাপমাত্রা বৃদ্ধি পায়, বিদ্যুৎ পরিবহনকারী পদার্থের রোধও বৃদ্ধি পায়। এর কারণ হলো তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে পদার্থের অণুগুলির গতিবেগ বৃদ্ধি পায়। এই বর্ধিত গতিবেগ অণুগুলিকে আরও বেশি সংখ্যায় সংঘর্ষ করতে দেয়, যা বিদ্যুৎ প্রবাহকে বাধা দেয়। এ কারণেই উচ্চ তাপমাত্রায় বিদ্যুৎ পরিবহনকারী পদার্থের রোধ বেশি হয়।

উচ্চ তাপমাত্রায় পরিবাহীর রোধের বাড়ার কারণ

উচ্চ তাপমাত্রায় পরিবাহীর রোধের বাড়ার কারণ

যখন একটি পরিবাহীকে উচ্চ তাপমাত্রায় উত্তপ্ত করা হয়, তখন তার রোধ বেড়ে যায়। এটি ঘটে কারণ তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে পরিবাহীর অভ্যন্তরে অবাধে ইলেকট্রনগুলির সংখ্যা বেড়ে যায়। এই অবাধে ইলেকট্রনগুলি পরিবাহীতে বিদ্যুৎ প্রবাহের বিরুদ্ধে প্রতিরোধ সৃষ্টি করে, যার ফলে রোধের মান বাড়ে। এছাড়াও, তাপমাত্রা বৃদ্ধি পরিবাহী অণুগুলির কম্পনকে বাড়িয়ে তোলে, যা ইলেকট্রনগুলির নির্দিষ্ট দিকে অবাধে চলাচলকে আরও বাধা দেয়। তাই উচ্চ তাপমাত্রায় পরিবাহীর রোধ বেড়ে যায়, যা বিদ্যুৎ ব্যবস্থা এবং ইলেকট্রনিক্স ডিজাইনের ক্ষেত্রে বিবেচনা করা একটি গুরুত্বপূর্ণ বিষয়।

তাপমাত্রা বৃদ্ধির ফলে রোধের বৃদ্ধির প্রতিরোধী ব্যবস্থা

তাপমাত্রা বৃদ্ধির ফলে পরিবাহীর রোধ বৃদ্ধি পায় কেন?

তাপমাত্রা বেড়ে যাওয়ার সাথে সাথে পরিবাহীর রোধও বেড়ে যায়। কারণ তাপমাত্রা বৃদ্ধি পেলে পরিবাহীতে মুক্ত ইলেকট্রনের গতি বেড়ে যায়। এই বর্ধিত গতিশীলতার কারণে ইলেকট্রনগুলির সংঘর্ষের সম্ভাবনা বেড়ে যায়, যা পরিবাহীতে রোধের সৃষ্টি করে।

আমরা যখন তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে রোধের সম্পর্কটি পরীক্ষা করি, তখন আমরা দেখতে পাই যে রোধটি তাপমাত্রার সাথে রৈখিকভাবে বেড়ে যায়। এই সম্পর্ককে নিম্নলিখিত সমীকরণ দ্বারা প্রকাশ করা যেতে পারে:

R = R0 + α(T – T0)

여খানে:

R হল তাপমাত্রা T এ রোধ
R0 হল তাপমাত্রা T0 এ রোধ
α হল তাপমাত্রা সহগ
T হল তাপমাত্রা
T0 হল রেফারেন্স তাপমাত্রা

α হল একটি ধ্রুবক যা পরিবাহীর উপাদানের উপর নির্ভর করে। এটি তাপমাত্রার প্রতি রোধের সংবেদনশীলতা নির্দেশ করে।

তাপমাত্রার সাথে রোধের এই পরিবর্তনটি বৈদ্যুতিক সার্কিটের ডিজাইনে গুরুত্বপূর্ণ বিবেচনা করা হয়। উদাহরণস্বরূপ, যদি তাপমাত্রা বৃদ্ধি পায়, তবে প্রতিরোধকের রোধও বৃদ্ধি পাবে, যা সার্কিটের সামগ্রিক রোধকে প্রভাবিত করবে। তাই, সঠিক সার্কিট অপারেশন নিশ্চিত করার জন্য তাপমাত্রা পরিবর্তনের সাথে রোধের পরিবর্তনগুলি বিবেচনা করা গুরুত্বপূর্ণ।