পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   যে লজিক গেইট AND গেইট এবং NOT গেইটের সমন্বয়ে গঠিত হয়, তাকে NAND গেইট বলে। অর্থাৎ AND গেইটের আউটপুটকে একটি NOT গেইটের মধ্য দিয়ে চালনা করলে NAND গেইট পাওয়া যায়।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   একটি p-n জাংশন ডায়োড যখন মাত্রাতিরিক্ত ডোপিংযুক্ত হয়, তখন এর নিঃশেষিত স্তর (depletion layer) অত্যন্ত সরু হয়। এই অবস্থায় ডায়োডে বিপরীতমুখী বায়াস (reverse bias) প্রয়োগ করলে খুব শক্তিশালী তড়িৎ ক্ষেত্রের সৃষ্টি হয়। এই তীব্র তড়িৎ ক্ষেত্রের প্রভাবে সমযোজী বন্ধন ভেঙে প্রচুর পরিমাণে মুক্ত ইলেকট্রন ও হোল জোড় উৎপন্ন হয়, যার ফলে বিপরীতমুখী প্রবাহের মান হঠাৎ করেই নাটকীয়ভাবে বৃদ্ধি পায়। বিপরীত বায়াসে তীব্র তড়িৎ ক্ষেত্রের কারণে বন্ধন ভাঙন এবং প্রবাহ বৃদ্ধির এই ঘটনাকেই ডায়োডের জেনার ক্রিয়া (Zener effect) বলা হয়।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপক মতে,
   বিভব পার্থক্যের পরিবর্তন, $\Delta V = 0.6\text{ V}$
   প্রবাহের পরিবর্তন, $\Delta I = 150\text{ mA} - 100\text{ mA} = 50\text{ mA} = 50 \times 10^{-3}\text{ A} = 0.05\text{ A}$

   আমরা জানি, গতীয় রোধ ($r_d$),
   $r_d = \frac{\Delta V}{\Delta I}$
   $r_d = \frac{0.6}{0.05} = 12\;\Omega$

   অতএব, প্রতিটি ডায়োডের গতীয় রোধ $12\;\Omega$।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকে বর্ণিত পূর্ণ তরঙ্গ ব্রিজ রেকটিফায়ার বর্তনীতে $D_4$ ডায়োডটি নষ্ট/বিচ্ছিন্ন থাকা অবস্থায়ও একমুখী ডিসি (DC) সংকেত পাওয়া সম্ভব, তবে সেক্ষেত্রে এটি পূর্ণ তরঙ্গ রেকটিফায়ার হিসেবে কাজ না করে অর্ধ-তরঙ্গ (half-wave) রেকটিফায়ার হিসেবে কাজ করবে।

   ব্যাখ্যা:
   ১. ইনপুট এসি সংকেতের ধনাত্মক অর্ধচক্রে (যখন ট্রান্সফরমারের ওপরের প্রান্ত ধনাত্মক এবং নিচের প্রান্ত ঋণাত্মক):
   বর্তনী চিত্র অনুযায়ী, ওপরের প্রান্ত ধনাত্মক হলে $D_1$ ও $D_4$-এর সংযোগ বিন্দুতে ধনাত্মক বিভব থাকে। এখানে $D_1$ বিপরীত বায়াস পায়। কারেন্ট $D_4$ হয়ে যাওয়ার কথা থাকলেও $D_4$ নষ্ট বা ওপেন সার্কিট থাকায় এ অর্ধচক্রে কোনো তড়িৎ প্রবাহিত হতে পারে না।

   ২. ইনপুট এসি সংকেতের ঋণাত্মক অর্ধচক্রে (যখন ওপরের প্রান্ত ঋণাত্মক এবং নিচের প্রান্ত ধনাত্মক):
   নিচের প্রান্ত ধনাত্মক হওয়ায় তড়িৎ $D_2$ ও $D_3$-এর সংযোগ বিন্দুতে পৌঁছায়। ফলে ডায়োড $D_3$ সম্মুখ বায়াস পায় এবং বিদ্যুৎ $D_3 \rightarrow R_L \rightarrow D_1 \rightarrow$ ওপরের প্রান্তে ফিরে বর্তনী পূর্ণ করে। ফলে লোড রোধ $R_L$-এর মধ্য দিয়ে একটি নির্দিষ্ট দিকে তড়িৎ প্রবাহিত হয়।

   সুতরাং, $D_4$ নষ্ট থাকা অবস্থায় একটি পূর্ণ চক্রের কেবল ঋণাত্মক অর্ধচক্রেই লোড $R_L$-এ ডিসি আউটপুট পাওয়া যায়। অতএব, এই অবস্থায় এসি-কে ডিসি-তে রূপান্তর করা সম্ভব (অর্ধ-তরঙ্গ রেকটিফিকেশন)।