পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   বিশুদ্ধ অর্ধপরিবাহীর তড়িৎ পরিবাহিতা বৃদ্ধি করার জন্য পরিমিত পরিমাণে নির্দিষ্ট অপদ্রব্য বা ভেজাল মেশানোর প্রক্রিয়াকে ডোপিং (Doping) বা অপদ্রবায়ণ বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   p-n জাংশন গঠিত হওয়ার পর জাংশনের সান্নিধ্যে থাকা n-অঞ্চলের মুক্ত ইলেকট্রন এবং p-অঞ্চলের হোলগুলো পারস্পরিক ব্যাপনের মাধ্যমে পরস্পরের সাথে মিলিত হয়ে বিলুপ্ত হয়ে যায়। এর ফলে জাংশনের n-পাশে ধনাত্মক দাতা আয়ন এবং p-পাশে সমান সংখ্যক ঋণাত্মক গ্রহীতা আয়ন উন্মুক্ত বা স্থির অবস্থায় থেকে যায়। এই অঞ্চলে কোনো মুক্ত বা সচল আধান বাহক (ইলেকট্রন বা হোল) থাকে না। যেহেতু মোট ধনাত্মক আয়নের সংখ্যা মোট ঋণাত্মক আয়নের সংখ্যার সমান থাকে, তাই সামগ্রিকভাবে ডিপ্লেশন লেয়ার বা নিঃশেষিত স্তরটি তড়িৎ আধান নিরপেক্ষ হয়।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকে প্রদত্ত বর্তনীটি একটি কমন-বেস (সাধারণ ভূমি) সংযোগের ট্রানজিস্টর বর্তনী।

   এখানে দেওয়া আছে,
   নিঃসারক প্রবাহ, $I_E = 0.80\text{ mA}$
   পীঠ বা ভূমি প্রবাহ, $I_B = 0.05\text{ mA}$

   আমরা জানি,
   $I_E = I_B + I_C$
   বা, সংগ্রাহক প্রবাহ, $I_C = I_E - I_B$
   $\therefore I_C = 0.80\text{ mA} - 0.05\text{ mA} = 0.75\text{ mA}$

   সাধারণ ভূমি (Common Base) সংযোগের ক্ষেত্রে ট্রানজিস্টরের প্রবাহ বিবর্ধন গুণক বা প্রবাহ লাভ (Current Gain, $\alpha$) হলো সংগ্রাহক প্রবাহ ও নিঃসরণ প্রবাহের অনুপাত।
   $\alpha = \frac{I_C}{I_E}$
   $\alpha = \frac{0.75\text{ mA}}{0.80\text{ mA}} = 0.9375$

   [বিশেষ দ্রষ্টব্য: যদি ট্রানজিস্টরের সাধারণ প্রবাহ বিবর্ধন গুণক $\beta$ (কমন এমিটারের ক্ষেত্রে প্রযোজ্য) বের করা হয়, তবে $\beta = \frac{I_C}{I_B} = \frac{0.75}{0.05} = 15$]

   অতএব, উদ্দীপকের বর্তনী অনুযায়ী ট্রানজিস্টরটির প্রবাহ লাভ $\alpha = 0.9375$ (অথবা প্রবাহ বিবর্ধক গুণক $\beta = 15$)।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকে প্রদর্শিত বর্তনীটি একটি সাধারণ বেস (Common Base) ট্রানজিস্টর বিবর্ধক বর্তনী। উক্তিটির যথার্থতা নিচে বিশ্লেষণ করা হলো:

   একটি ট্রানজিস্টরকে বিবর্ধক হিসেবে ব্যবহার করতে হলে এর ইনপুট জাংশন (এমিটার-বেস) সম্মুখী ঝোঁকে (Forward Bias) এবং আউটপুট জাংশন (কালেক্টর-বেস) বিমুখী ঝোঁকে (Reverse Bias) সংযুক্ত করতে হয়। উদ্দীপকের বর্তনীটিতে এই শর্ত পূরণ করা হয়েছে।

   ১. প্রবাহ বিবর্ধন: সাধারণ বেস বিন্যাসে প্রবাহ বিবর্ধন গুণক $\alpha = 0.9375 < 1$, অর্থাৎ এতে কোনো প্রবাহ বিবর্ধন ঘটে না।

   ২. রোধ ও ভোল্টেজ বিবর্ধন:
   সম্মুখী ঝোঁকের কারণে ইনপুট বর্তনীর রোধ ($R_{in}$) অত্যন্ত কম থাকে (সাধারণত কয়েক ওহম)। অপরদিকে, বিমুখী ঝোঁকের কারণে আউটপুট বর্তনীর অভ্যন্তরীণ রোধ অত্যন্ত বেশি থাকে এবং আউটপুটে একটি উচ্চমানের লোড রোধ ($R_L$) যুক্ত করা হয়। ফলে আউটপুট রোধ ($R_{out}$) ইনপুট রোধের তুলনায় অনেক বেশি হয় ($R_L \gg R_{in}$)।

   আমরা জানি, ভোল্টেজ লাভ ($A_V$) = প্রবাহ লাভ $\times$ রোধ লাভ
   $A_V = \alpha \times \frac{R_L}{R_{in}}$
   যেহেতু $\frac{R_L}{R_{in}} \gg 1$ এবং $\alpha \approx 1$, তাই সামগ্রিকভাবে ভোল্টেজ লাভ $A_V > 1$ হয়। ফলে আউটপুটে ইনপুটের তুলনায় বহুগুণে ভোল্টেজ বৃদ্ধি পায়।

   ৩. ক্ষমতা বিবর্ধন:
   ক্ষমতা লাভ ($A_P$) = প্রবাহ লাভ $\times$ ভোল্টেজ লাভ $= \alpha \times A_V$। যেহেতু ভোল্টেজ বিবর্ধন অনেক বেশি, তাই সার্বিক সংকেতের ক্ষমতা বিবর্ধিত হয়।

   অতএব, ইনপুটে একটি দুর্বল এসি সংকেত বা সিগন্যাল প্রয়োগ করলে আউটপুটে লোড রোধের ($R_L$) দুই প্রান্তে অত্যন্ত উচ্চ বিভবপার্থক্যসহ একটি বিবর্ধিত সংকেত পাওয়া যাবে।

   সুতরাং, "বর্তনীটির ইনপুটে একটি দুর্বল সংকেত প্রয়োগ করে আউটপুটে একটি বিবর্ধিত সংকেত পাওয়া যাবে"—উক্তিটি সম্পূর্ণ যথার্থ।