পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   বিশুদ্ধ অর্ধপরিবাহীতে যে পঞ্চযোজী অপদ্রব্য পরমাণু ডোপিং হিসেবে যুক্ত করে n-টাইপ অর্ধপরিবাহী তৈরি করা হয়, তাকে দাতা পরমাণু (Donor atom) বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   সম্মুখ বায়াসযুক্ত কোনো পি-এন জংশন ডায়োডের ক্ষেত্রে ফলিত সম্মুখ ভোল্টেজ ধীরে ধীরে বৃদ্ধি করতে থাকলে যে নির্দিষ্ট ভোল্টেজে পৌঁছানোর পর সম্মুখ প্রবাহ খুব দ্রুত ও উল্লেখযোগ্য হারে বৃদ্ধি পেতে শুরু করে, তাকে নী-ভোল্টেজ (Knee voltage) বা কাট-ইন ভোল্টেজ বলে।

   'Knee voltage' এর মান 0.7 V বলতে বোঝায় যে, ডায়োডটির সম্মুখ বায়াস 0.7 V-এ পৌঁছানোর আগ পর্যন্ত এর ডিপ্লেশন স্তরের বাধার কারণে অত্যন্ত সামান্য প্রবাহ থাকে, কিন্তু বায়াস ভোল্টেজ 0.7 V অতিক্রম করলেই বিভব প্রাচীর অপসারিত হয় এবং তড়িৎ প্রবাহ সূচকীয় বা খাড়াভাবে বৃদ্ধি পেতে শুরু করে (এটি সাধারণত সিলিকন ডায়োডের ক্ষেত্রে দেখা যায়)।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপক অনুসারে,
   ইনপুট সিগন্যাল ভোল্টেজ, $\Delta V_i = 0.5\text{ V}$
   পীঠ প্রবাহের পরিবর্তন, $\Delta I_B = 10\text{ mA} = 10 \times 10^{-3}\text{ A} = 0.01\text{ A}$

   আমরা জানি, ইনপুট রোধ:
   $R_i = \frac{\Delta V_i}{\Delta I_B}$
   $R_i = \frac{0.5}{10 \times 10^{-3}} = 50\ \Omega$

   অতএব, ইনপুট রোধের মান $50\ \Omega$।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকে প্রদত্ত সাধারণ নিঃসারক (Common Emitter) ট্রানজিস্টরের জন্য:
   প্রবাহ লাভ, $\alpha = 0.98$
   সুতরাং, প্রবাহ বিবর্ধন গুণক:
   $\beta = \frac{\alpha}{1 - \alpha} = \frac{0.98}{1 - 0.98} = \frac{0.98}{0.02} = 49$

   'গ' হতে পাই, ইনপুট রোধ, $R_i = 50\ \Omega$
   চিত্রে প্রদর্শিত আউটপুট রোধ বা লোড রোধ, $R_L = 100\text{ k}\Omega = 100 \times 10^3\ \Omega$

   ট্রানজিস্টরটির ভোল্টেজ বিবর্ধন গুণক (Voltage gain):
   $A_v = \beta \times \frac{R_L}{R_i}$
   $A_v = 49 \times \frac{100 \times 10^3}{50} = 49 \times 2000 = 98000$

   যেহেতু বিবর্ধন গুণক $A_v = 98000 > 1$, সেহেতু তাত্ত্বিকভাবে ট্রানজিস্টরটি সিগন্যাল বিবর্ধিত করতে সক্ষম।

   তবে, এই বিবর্ধনের ফলে প্রাপ্ত সম্ভাব্য আউটপুট সিগন্যাল:
   $\Delta V_o = A_v \times \Delta V_i = 98000 \times 0.5\text{ V} = 49000\text{ V}$
   কিন্তু চিত্রে আউটপুট ভোল্টেজ বা সংগ্রাহক বায়াসিং বিভব মাত্র $20\text{ V}$ নির্দেশ করা হয়েছে। বাস্তব ক্ষেত্রে আউটপুট সংকেতের বিস্তার সরবরাহ ভোল্টেজের ($V_{CC}$) চেয়ে বেশি হতে পারে না। ফলে ট্রানজিস্টরটি দ্রুত স্যাচুরেশন অঞ্চলে চলে যাবে এবং আউটপুট সংকেত মারাত্মকভাবে বিকৃত বা ক্লিপড (Clipped) হয়ে যাবে।

   অতএব, তাত্ত্বিকভাবে সিগন্যালটি বিবর্ধিত হওয়ার কথা থাকলেও ব্যবহারিক ক্ষেত্রে বর্তমান সার্কিট প্যারামিটারে এই মানের সিগন্যাল বিকৃতি ছাড়া কার্যকরভাবে বিবর্ধিত করা যাবে না।