পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র • Mymensingh Board • ময়মনসিংহ বোর্ড ২০২৩

পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র প্রশ্ন

  1. ক)

    ডোপিং কী?

    (1)
  2. খ)

    তাপমাত্রার সাথে অর্ধপরিবাহীর রোধের পরিবর্তন ব্যাখ্যা কর।

    (2)
  3. গ)

    AB অংশের গতীয় রোধ নির্ণয় কর।

    (3)
  4. ঘ)

    লেখচিত্রের AB ও ACD অংশে বিভব পার্থক্যের সাথে প্রবাহের ভিন্নতার কারণ বিশ্লেষণ কর।

    (4)

উত্তর ও ব্যাখ্যা

  1. ক)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    বিশুদ্ধ অর্ধপরিবাহীর তড়িৎ পরিবাহিতা বৃদ্ধির উদ্দেশ্যে নিয়ন্ত্রিত উপায়ে পরিমিত মাত্রায় নির্দিষ্ট কোনো অপদ্রব্য বা ভেজাল মেশানোর প্রক্রিয়াকে ডোপিং (Doping) বলে।

  2. খ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে অর্ধপরিবাহীর রোধ হ্রাস পায়।

    সাধারণ তাপমাত্রায় বা পরম শূন্য তাপমাত্রায় বিশুদ্ধ অর্ধপরিবাহীর যোজন ব্যান্ড ইলেকট্রন দ্বারা পূর্ণ থাকে এবং পরিবহন ব্যান্ড সম্পূর্ণ খালি থাকে, ফলে এটি অপরিবাহীর মতো আচরণ করে। কিন্তু তাপমাত্রা বৃদ্ধি পেলে সমযোজী বন্ধন ভেঙে কিছু ইলেকট্রন মুক্ত হয়ে পরিবহন ব্যান্ডে গমন করে এবং যোজন ব্যান্ডে সমসংখ্যক হোলের সৃষ্টি হয়। তাপমাত্রা বাড়ার সাথে সাথে পরিবাহী ইলেকট্রন ও হোলের ঘনত্ব দ্রুত বৃদ্ধি পায়, যার ফলে তড়িৎ পরিবাহিতা বৃদ্ধি পায় অর্থাৎ রোধ হ্রাস পায়। অর্ধপরিবাহীর রোধের উষ্ণতা গুণাঙ্ক (α\alpha) ঋণাত্মক হওয়ার কারণে তাপমাত্রার সাথে রোধ ব্যস্তানুপাতিক হারে পরিবর্তিত হয়।

  3. গ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    উদ্দীপকের লেখচিত্রের AB অংশ সম্মুখ ঝোঁক (Forward Bias) নির্দেশ করে।

    AB অংশের জন্য:
    বিভব পার্থক্যের পরিবর্তন, ΔV=0.8 V−0.5 V=0.3 V\Delta V = 0.8\text{ V} - 0.5\text{ V} = 0.3\text{ V}
    প্রবাহের পরিবর্তন, ΔI=20 mA−10 mA=10 mA=10×10−3 A\Delta I = 20\text{ mA} - 10\text{ mA} = 10\text{ mA} = 10 \times 10^{-3}\text{ A}

    আমরা জানি, গতীয় রোধ (rdr_d) হলো বিভব পার্থক্যের সামান্য পরিবর্তনের সাথে তড়িৎ প্রবাহের পরিবর্তনের অনুপাত।
    অতএব, AB অংশের গতীয় রোধ,
    rd=ΔVΔI=0.3 V10×10−3 A=30 Ωr_d = \frac{\Delta V}{\Delta I} = \frac{0.3\text{ V}}{10 \times 10^{-3}\text{ A}} = 30\ \Omega

    সুতরাং, AB অংশের গতীয় রোধ 30 Ω30\ \Omega।

  4. ঘ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    উদ্দীপকের লেখচিত্রে AB অংশ সম্মুখ বায়াস (Forward Bias) এবং ACD অংশ বিমুখী বায়াস (Reverse Bias) নির্দেশ করে। এই দুই অংশে বিভব পার্থক্যের সাথে প্রবাহের ভিন্নতার কারণ নিচে বিশ্লেষণ করা হলো:

    ১. AB অংশের ক্ষেত্রে (সম্মুখ ঝোঁক):
    ডায়োডের p-প্রান্ত ব্যাটারির ধনাত্মক প্রান্তের সাথে এবং n-প্রান্ত ঋণাত্মক প্রান্তের সাথে যুক্ত থাকলে সম্মুখ বায়াস সৃষ্টি হয়। এর ফলে বিভব প্রাচীরের উচ্চতা এবং নিঃশেষিত স্তর (depletion region)-এর বেধ হ্রাস পায়। সম্মুখ বিভব বৃদ্ধি পেয়ে নি-ভোল্টেজ (Knee Voltage) অতিক্রম করলে সংখ্যাগরিষ্ঠ আধান বাহক (p-অংশের হোল এবং n-অংশের ইলেকট্রন) অতি সহজে জংশন অতিক্রম করে। ফলে খুব সামান্য ভোল্টেজ বৃদ্ধিতেই তড়িৎ প্রবাহ সূচকীয়ভাবে বৃদ্ধি পেয়ে মিলিঅ্যাম্পিয়ার (mA\text{mA}) ক্রমে পৌঁছায়।

    ২. ACD অংশের ক্ষেত্রে (বিমুখী ঝোঁক):
    ডায়োডের p-প্রান্ত ব্যাটারির ঋণাত্মক প্রান্তের সাথে এবং n-প্রান্ত ধনাত্মক প্রান্তের সাথে যুক্ত থাকলে বিমুখী বায়াস সৃষ্টি হয়। এতে নিঃশেষিত স্তর প্রশস্ত হয় এবং বিভব প্রাচীর বৃদ্ধি পায়। ফলে সংখ্যাগরিষ্ঠ আধান বাহক জংশন অতিক্রম করতে পারে না। তবে তাপীয় উত্তেজনার কারণে সৃষ্ট সংখ্যালঘু আধান বাহকের জন্য একটি অতি সামান্য তড়িৎ প্রবাহ চলে, যা বিমুখী সম্পৃক্ত প্রবাহ নামে পরিচিত। উদ্দীপকের AC অংশে বিভব বৃদ্ধির সাথে সাথে এই প্রবাহ প্রায় স্থির থাকে এবং এটি মাইক্রোঅ্যাম্পিয়ার (μA\mu\text{A}) ক্রমে থাকে।

    বিমুখী বিভব আরও বৃদ্ধি পেয়ে একটি নির্দিষ্ট মানে (ভাঙন বিভব বা Breakdown Voltage, C বিন্দু) পৌঁছালে সমযোজী বন্ধনগুলো ভেঙে প্রচুর মুক্ত আধানের সৃষ্টি হয় (জেনার বা অ্যাভালাঞ্চ ভাঙন)। এর ফলে CD অংশে বিভব পরিবর্তন না হয়েও প্রবাহ হঠাৎ মারাত্মকভাবে বৃদ্ধি পায়।

    অতএব, জংশনের নিঃশেষিত স্তরের পরিবর্তন এবং সংখ্যাগুরু ও সংখ্যালঘু আধান বাহকের চলাচলের ভিন্নতার কারণেই AB ও ACD অংশে বিভবের সাথে প্রবাহের আচরণ ভিন্ন হয়।

আরও প্রশ্ন অনুশীলন করতে অ্যাপে যাও

অ্যাপ ডাউনলোড করোওয়েবে খুলো

সম্পর্কিত প্রশ্ন