পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   বিশুদ্ধ অর্ধপরিবাহীর তড়িৎ পরিবাহিতা বৃদ্ধি করার জন্য এতে পরিমিত ও নিয়ন্ত্রিত মাত্রায় উপযুক্ত অপদ্রব্য মেশানোর প্রক্রিয়াকে ডোপিং (Doping) বা ডোপায়ন বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   ট্রানজিস্টরে নিঃসারক (Emitter) থেকে নির্গত অধিকাংশ সংখ্যাগুরু আধান বাহক যেন সংগ্রাহকে (Collector) পৌঁছাতে পারে, সেজন্য পীঠের (Base) পুরুত্ব অত্যন্ত কম রাখা হয়।

   পীঠ অঞ্চলটি খুব পাতলা এবং হালকাভাবে ডোপায়িত থাকার কারণে নিঃসারক হতে আসা আধান বাহকদের খুব সামান্য অংশ (সাধারণত ২% থেকে ৫%) পীঠে থাকা বিপরীত আধানের সাথে পুনর্মিলিত (recombine) হতে পারে, যার ফলে ক্ষতিকর পীঠ প্রবাহ ($I_B$) অত্যন্ত কম থাকে এবং প্রায় সমস্ত আধান বাহক সংগ্রাহকে প্রবেশ করে কার্যকর সংগ্রাহক প্রবাহ ($I_C$) গঠন করে। এতে ট্রানজিস্টরের বিবর্ধন ক্ষমতা বৃদ্ধি পায়।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপক অনুসারে,
   বিভব পার্থক্যের পরিবর্তন, $\Delta V = 0.4\text{ V}$
   তড়িৎ প্রবাহের পরিবর্তন, $\Delta I = 100\text{ mA} = 100 \times 10^{-3}\text{ A} = 0.1\text{ A}$

   আমরা জানি, গতিশীল বা গতীয় রোধ,
   $r = \frac{\Delta V}{\Delta I}$
   $\Rightarrow r = \frac{0.4}{0.1} = 4\;\Omega$

   অতএব, ডায়োডটির গতীয় রোধ $4\;\Omega$।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   চারটি ডায়োড দ্বারা তৈরি পূর্ণ-তরঙ্গ রেক্টিফায়ার হলো মূলত একটি ব্রিজ রেক্টিফায়ার (Bridge Rectifier)। এই ব্যবস্থায় ইনপুট এসি (AC) ভোল্টেজের ধনাত্মক অর্ধচক্রে ডায়োডের একজোড়া বিপরীত বাহু এবং ঋণাত্মক অর্ধচক্রে অপর একজোড়া বিপরীত বাহু সমমুখী বায়াসে (Forward bias) থেকে লোডের মধ্য দিয়ে একই অভিমুখে তড়িৎ প্রবাহ চালনা করে। ফলে আউটপুটে পূর্ণ-তরঙ্গ একমুখী সংকেত (Full-wave rectified DC) পাওয়া যায়।

   বর্তনী থেকে একটি ডায়োড খুলে ফেলা হলে ব্রিজ বর্তনীর একটি পথ সম্পূর্ণ অসম্পূর্ণ বা উন্মুক্ত (Open circuit) হয়ে যায়। ফলে:
   ১. যে অর্ধচক্রে খোলা ডায়োডটি অংশ নিত, সেই অর্ধচক্রে বিদ্যুৎ প্রবাহের পূর্ণ চক্র পথ গঠিত হতে পারে না। ফলে আউটপুটে কোনো ভোল্টেজ বা প্রবাহ পাওয়া যায় না।
   ২. অপর অর্ধচক্রের জন্য যে দুটি ডায়োড সক্রিয় থাকে, তাদের মধ্যে একটি ডায়োড খোলা থাকায় সেই লুপটিও উন্মুক্ত হয়ে যায়, যার কারণে সাধারণ ব্রিজ রেক্টিফায়ারে কোনো তড়িৎ প্রবাহিত হবে না। তবে যদি এটি লোডের সাথে সেন্টার-ট্যাপ ছাড়া অন্য কোনো বিকল্প ব্যবস্থায় থাকে অথবা শুধুমাত্র একক ডায়োড দিয়ে অর্ধ-তরঙ্গ রেক্টিফিকেশন সক্রিয় রাখা সম্ভব হয়, তবে বড়জোর এটি একটি অর্ধ-তরঙ্গ রেক্টিফায়ার (Half-wave rectifier) হিসেবে কাজ করবে অথবা সম্পূর্ণভাবে আউটপুট শূন্য হয়ে যাবে।

   প্রচলিত ব্রিজ রেক্টিফায়ার বর্তনীতে যেকোনো একটি ডায়োড অপসারিত বা বিচ্ছিন্ন হলে বর্তনী পূর্ণাঙ্গ লুপ সম্পন্ন করতে না পারায় আউটপুট সংকেত পরিবর্তিত হয়ে অর্ধ-তরঙ্গ একমুখী সংকেতে (Half-wave DC) রূপ নেবে অথবা আউটপুট বিচ্ছিন্ন হবে।

   চিত্রের বিবরণ:
   (ক) প্রারম্ভিক আউটপুট সিগন্যাল: ইনপুটের প্রতিটি অর্ধচক্রের জন্য আউটপুটে অবিচ্ছিন্ন ধনাত্মক পালস (পূর্ণ-তরঙ্গ) উপস্থিত থাকে।
   [সূচকীয় পালস: ⋂ ⋂ ⋂ ⋂]
   (খ) পরিবর্তিত আউটপুট সিগন্যাল: একটি ডায়োড খুলে নেওয়ার পর কেবল একটি অর্ধচক্র উপস্থিত থাকে এবং পরবর্তী অর্ধচক্র অনুপস্থিত থাকে (অর্ধ-তরঙ্গ)।
   [সূচকীয় পালস: ⋂ _ ⋂ _ ]

   সুতরাং, একটি ডায়োড অপসারণের ফলে আউটপুট সিগন্যালটি পূর্ণ-তরঙ্গ থেকে পরিবর্তিত হয়ে অর্ধ-তরঙ্গ ডিসি সিগন্যালে পরিণত হবে।