পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   একটি p-n জাংশন তৈরির সময় সংযোগস্থলের দুই পাশে নিঃশেষিত স্তর (Depletion layer) সৃষ্টি হওয়ার ফলে যে অভ্যন্তরীণ বিভব পার্থক্যের সৃষ্টি হয় এবং যা পরবর্তীতে আধান বাহকের প্রবাহকে বাধা প্রদান করে, তাকে বিভব প্রাচীর (Potential barrier) বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   দুটি পৃথক p-n জাংশন ডায়োডকে জোড়া লাগিয়ে p-n-p ট্রানজিস্টর তৈরি করা যায় না। এর কারণ হলো:
   ১. ট্রানজিস্টরে মধ্যবর্তী অঞ্চলটি (পীঠ বা বেস) অত্যন্ত পাতলা (কয়েক মাইক্রোমিটার) এবং হালকা ডোপায়িত হতে হয়, যাতে নিঃসারক থেকে আসা অধিকাংশ আধান বাহক সংগ্রাহকে পৌঁছাতে পারে। দুটি পৃথক ডায়োড জোড়া লাগালে মধ্যবর্তী n-অঞ্চলটি অত্যন্ত পুরু হয়ে যায় এবং আধান বাহকগুলো বেসেই নিঃশেষ হয়ে যায়।
   ২. দুটি ডায়োড জোড়া লাগালে তাদের সংযোগস্থলে অবিচ্ছিন্ন একক ক্রিস্টাল জালিকা (Single crystal lattice) তৈরি হয় না। ফলে সংযোগস্থলে উচ্চ রোধ ও পৃষ্ঠীয় ত্রুটির সৃষ্টি হয়, যা আধান বাহকের মুক্ত সঞ্চালনে বিঘ্ন ঘটায়।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   দেওয়া আছে,
   সাধারণ ইমিটার ট্রানজিস্টরের প্রবাহ লাভ, $\beta = 50$

   আমরা জানি, প্রবাহ বিবর্ধনগুণক (Current amplification factor, $\alpha$) এবং প্রবাহ লাভ ($\beta$)-এর মধ্যকার সম্পর্ক হলো:
   $\alpha = \frac{\beta}{1 + \beta}$

   মান বসিয়ে পাই,
   $\alpha = \frac{50}{1 + 50} = \frac{50}{51} \approx 0.98$

   অতএব, ট্রানজিস্টরটির প্রবাহ বিবর্ধনগুণক হলো $0.98$ (বা $50/51$)।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপক অনুসারে:
   লোড রোধ, $R_L = 2\text{ k}\Omega = 2000\ \Omega$
   অন্তঃরোধ, $R_{in} = 0.5\text{ k}\Omega = 500\ \Omega$
   প্রবাহ লাভ, $\beta = 50$
   পীঠ প্রবাহ, $I_B = 60\ \mu\text{A} = 60 \times 10^{-6}\text{ A}$

   যেকোনো ট্রানজিস্টরকে বিবর্ধক হিসেবে ব্যবহার করার শর্ত হলো এর ভোল্টেজ বিবর্ধন (Voltage Gain) বা ক্ষমতা বিবর্ধন (Power Gain) ১-এর চেয়ে বেশি ($>1$) হতে হবে।

   আমরা জানি,
   রোধ লাভ (Resistance Gain), $A_R = \frac{R_L}{R_{in}} = \frac{2000}{500} = 4$

   ভোল্টেজ বিবর্ধন (Voltage Gain),
   $A_V = \beta \times A_R = \beta \times \frac{R_L}{R_{in}}$
   $A_V = 50 \times 4 = 200$

   এবং ক্ষমতা বিবর্ধন (Power Gain),
   $A_P = \beta \times A_V = 50 \times 200 = 10000$

   এখানে সংগ্রাহক প্রবাহ:
   $I_C = \beta \times I_B = 50 \times 60\ \mu\text{A} = 3000\ \mu\text{A} = 3\text{ mA}$
   যা ইনপুট প্রবাহের তুলনায় বহুগুণ বেশি।

   যেহেতু ট্রানজিস্টরটির ভোল্টেজ বিবর্ধন ($A_V = 200 > 1$) এবং ক্ষমতা বিবর্ধন ($A_P = 10000 > 1$) উভয়ই ১ অপেক্ষা অনেক বেশি, তাই ট্রানজিস্টরটি সফলভাবে ইনপুট সংকেতকে বিবর্ধিত করতে পারবে।

   সুতরাং, গাণিতিক বিশ্লেষণ অনুযায়ী ট্রানজিস্টরটিকে বিবর্ধক হিসেবে ব্যবহার করা যাবে।