পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   মহাবিশ্বের উৎপত্তি সংক্রান্ত সবচেয়ে গ্রহণযোগ্য মহাজাগতিক বিস্ফোরণ তত্ত্বকে বিগ ব্যাং (Big Bang) বা মহাবিস্ফোরণ বলা হয়।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   তাপমাত্রার পরিবর্তনের সাথে পরিবাহী এবং অর্ধপরিবাহীর রোধের ভিন্নমুখী আচরণ দেখা যায়:
   ১. পরিবাহীর ক্ষেত্রে: তাপমাত্রা বৃদ্ধি পেলে পরিবাহীর মুক্ত ইলেকট্রনগুলোর সাথে ধাতব পরমাণুগুলোর সংঘর্ষ বৃদ্ধি পায়, ফলে রোধ বৃদ্ধি পায় (ধনাত্মক রোধের উষ্ণতা সহগ)।
   ২. অর্ধপরিবাহীর ক্ষেত্রে: তাপমাত্রা বৃদ্ধি পেলে এর সমযোজী বন্ধনগুলো ভেঙে গিয়ে প্রচুর মুক্ত ইলেকট্রন ও হোলের সৃষ্টি হয়। ফলে এর পরিবাহিতা বৃদ্ধি পায় এবং রোধ উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পায় (ঋণাত্মক রোধের উষ্ণতা সহগ)।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকে উল্লিখিত A হলো ত্রিযোজী মৌল (যেমন: বোরন, অ্যালুমিনিয়াম)। চতুর্যোজী বিশুদ্ধ সিলিকনের সাথে সামান্য পরিমাণ ত্রিযোজী মৌল A ডোপিং করলে সিলিকনটি p-টাইপ অর্ধপরিবাহীতে রূপান্তরিত হয়।

   বৈশিষ্ট্যের পরিবর্তনসমূহ:
   ১. ত্রিযোজী মৌলের তিনটি যোজনী ইলেকট্রন সিলিকনের তিনটি পরমাণুর সাথে সমযোজী বন্ধন গঠন করে, কিন্তু চতুর্থ সিলিকন পরমাণুর সাথে বন্ধন গঠনের জন্য একটি ইলেকট্রনের ঘাটতি থাকে। ফলে একটি 'হোল' (Hole)-এর সৃষ্টি হয়।
   ২. এই হোলের উপস্থিতির কারণে অর্ধপরিবাহীর পরিবাহিতা বহুলাংশে বৃদ্ধি পায়।
   ৩. এই ক্ষেত্রে হোল হলো সংখ্যাগুরু আধান বাহক (majority carrier) এবং তাপীয় কারণে উৎপন্ন সামান্য কিছু ইলেকট্রন হলো সংখ্যালঘু আধান বাহক (minority carrier)।

   চিত্র বর্ণনা:
   সিলিকন ক্রিস্টাল ল্যাটিসের মাঝে A পরমাণু বসলে তার তিনটি ইলেকট্রন পার্শ্ববর্তী ৩টি Si-এর সাথে সমযোজী বন্ধনে আবদ্ধ হয় এবং অপর একটি বন্ধনে ইলেকট্রনের শূন্যতা বা ধনাত্মক হোল তৈরি হয়।
   Si
   |
   Si — A ○ — Si
   |
   Si
   (এখানে ○ প্রতীকটি হোল বা ইলেকট্রন ঘাটতি নির্দেশ করছে)।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   একটি সিলিকন খণ্ডের একপাশে ত্রিযোজী মৌল A এবং অপর অংশে পঞ্চযোজী মৌল B ডোপিং করলে একটি p-n জংশন ডায়োড তৈরি হয়।

   এই যন্ত্রাংশটির (p-n জংশন ডায়োড) প্রধান ব্যবহারসমূহ নিচে উল্লেখ করা হলো:

   ১. একমুখীকরণ বা রেকটিফায়ার হিসেবে ব্যবহার:
   ডায়োডের সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ ব্যবহার হলো দিকপরিবর্তী প্রবাহকে (AC) একমুখী প্রবাহে (DC) রূপান্তর করা। ডায়োডের মধ্য দিয়ে কেবল সম্মুখী ঝোঁকে (Forward Bias) তড়িৎ প্রবাহিত হতে পারে, কিন্তু বিমুখী ঝোঁকে (Reverse Bias) খুব নগণ্য বা প্রায় কোনো প্রবাহ চলে না। এই ধর্মের কারণে একে অর্ধ-তরঙ্গ ও পূর্ণ-তরঙ্গ রেকটিফায়ার হিসেবে বিদ্যুৎ সরবরাহ বর্তনীতে ব্যবহার করা হয়।

   ২. অন্যান্য ব্যবহার:

   • সিগন্যাল ডিটেকশন ও ক্ল্যাম্পিং বর্তনীতে ডায়োড ব্যবহৃত হয়।
   • বিশেষ ডায়োড (যেমন: LED, ফটোডায়োড, জেনার ডায়োড) যথাক্রমে আলোক নিঃসরণ, আলোক সংবেদন এবং ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রক হিসেবে ব্যবহৃত হয়।

   বর্তনী চিত্র (অর্ধ-তরঙ্গ রেকটিফায়ার):

   AC Input ───[ ট্রান্সফরমার ]───►|───┐
   │
   [RL] (লোড রোধক)
   │
   AC Input ───────────────────────────┴─── DC Output

   কার্যপ্রণালী: পরিবর্তী প্রবাহের ধনাত্মক অর্ধচক্রে ডায়োডটি সম্মুখী ঝোঁকে থাকে এবং আউটপুটে ভোল্টেজ পাওয়া যায়। ঋণাত্মক অর্ধচক্রে ডায়োডটি বিমুখী ঝোঁকে থাকার কারণে কোনো প্রবাহ পাওয়া যায় না। এভাবে AC ইনপুটকে একমুখী DC আউটপুটে রূপান্তর করা যায়।