পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   কঠিন পদার্থের পরমাণুসমূহের মধ্যকার মিথস্ক্রিয়ার কারণে বিচ্ছিন্ন শক্তিস্তরগুলো বিভক্ত হয়ে অতি কাছাকাছি অসংখ্য শক্তিস্তরের সমন্বয়ে যে অবিচ্ছিন্ন শক্তির পাল্লা বা পরিসর তৈরি করে, তাকে শক্তি ব্যান্ড (Energy band) বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   p-n জাংশন ডায়োডে বিপরীত ঝোঁক (reverse bias) প্রয়োগ করা হলে উভয় অঞ্চলের সংখ্যাগুরু আধান বাহকগুলো সংযোগস্থল থেকে দূরে সরে যায়, যার ফলে তাদের মাধ্যমে কোনো তড়িৎ প্রবাহিত হয় না। তবে তাপীয় উত্তেজনার কারণে সৃষ্ট সংখ্যালঘু আধান বাহকগুলো (p-অঞ্চলে ইলেকট্রন এবং n-অঞ্চলে হোল) বিপরীত তড়িৎক্ষেত্রের প্রভাবে জাংশন অতিক্রম করে। এর ফলে বর্তনীতে ক্ষুদ্র মানের (মাইক্রোঅ্যাম্পিয়ার বা ন্যানোঅ্যাম্পিয়ার পাল্লার) একটি ধ্রুব তড়িৎপ্রবাহ চলে। এই তড়িৎপ্রবাহকে বিপরীত সম্পৃক্ত কারেন্ট (reverse saturation current) বলা হয়।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   দেওয়া আছে,
   প্রযুক্ত বায়াসিং ভোল্টেজ (সংগ্রাহক সরবরাহ), $V_{CC} = 12 \text{ V}$
   সংগ্রাহক প্রবাহ, $I_C = 1 \text{ mA} = 1 \times 10^{-3} \text{ A}$
   লোড রোধ, $R_L = 1 \text{ k}\Omega = 1000 \,\Omega$

   সাধারণ নিঃসারক (CE) সংগ্রাহক লুপের সমীকরণ অনুযায়ী,
   $V_{CC} = V_{CE} + I_C R_L$
   $\Rightarrow V_{CE} = V_{CC} - I_C R_L$
   $\Rightarrow V_{CE} = 12 - (1 \times 10^{-3} \times 1000)$
   $\Rightarrow V_{CE} = 12 - 1 = 11 \text{ V}$

   অতএব, সংগ্রাহক-নিঃসারক ভোল্টেজ ($V_{CE}$) হলো $11 \text{ V}$।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   দেওয়া আছে,
   প্রবাহ বিবর্ধন গুণাঙ্ক, $\alpha = 0.98$
   ইনপুট রোধ, $R_{in} = 2000 \,\Omega$
   লোড রোধ বা আউটপুট রোধ, $R_L = 1 \text{ k}\Omega = 1000 \,\Omega$

   সাধারণ নিঃসারক বিন্যাসে প্রবাহ লাভ ($\beta$):
   $\beta = \frac{\alpha}{1 - \alpha} = \frac{0.98}{1 - 0.98} = \frac{0.98}{0.02} = 49$

   ভোল্টেজ বিবর্ধন ($A_v$) নির্ণয়ের সূত্র:
   $A_v = \frac{V_{out}}{V_{in}} = \frac{I_C \times R_L}{I_B \times R_{in}} = \left(\frac{I_C}{I_B}\right) \times \left(\frac{R_L}{R_{in}}\right) = \beta \times \frac{R_L}{R_{in}}$

   মান বসিয়ে পাই,
   $A_v = 49 \times \frac{1000}{2000} = 49 \times 0.5 = 24.5$

   যেহেতু ভোল্টেজ বিবর্ধন গুণাঙ্ক $A_v = 24.5 > 1$, অর্থাৎ আউটপুট ভোল্টেজ ইনপুট ভোল্টেজের চেয়ে ২৪.৫ গুণ বৃদ্ধি পায়। সুতরাং গাণিতিকভাবে প্রমাণিত হলো যে ট্রানজিস্টরটি একটি ভোল্টেজ বিবর্ধক হিসেবে কাজ করে।