পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   কোনো তরঙ্গের ওপর অবস্থিত সমদশাসম্পন্ন কণাগুলোর গতিপথ বা তলকে তরঙ্গমুখ বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   যে লজিক গেটের দুটি ইনপুট একই হলে আউটপুট শূন্য (০) হয়, তা হলো এক্সক্লুসিভ-অর বা এক্স-অর (XOR) গেট।

   XOR গেটের বুলিয়ান সমীকরণ হলো: $Y = A \oplus B = A\bar{B} + \bar{A}B$
   ১. যখন দুটি ইনপুটই 0 হয় ($A=0, B=0$), তখন $Y = 0\cdot\bar{0} + \bar{0}\cdot0 = 0\cdot1 + 1\cdot0 = 0$।
   ২. যখন দুটি ইনপুটই 1 হয় ($A=1, B=1$), তখন $Y = 1\cdot\bar{1} + \bar{1}\cdot1 = 1\cdot0 + 0\cdot1 = 0$।
   অর্থাৎ, ইনপুট দুটি সদৃশ বা একই (উভয়ই 0 বা উভয়ই 1) হলে এর আউটপুট মান শূন্য (০) পাওয়া যায়।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপক থেকে পাই,
   নিঃসারক প্রবাহ, $I_E = 0.5 \text{ mA}$
   পীঠ বা বেস প্রবাহ, $I_B = 0.005 \text{ mA}$

   আমরা জানি,
   $I_E = I_B + I_C$
   বা, সংগ্রাহক প্রবাহ, $I_C = I_E - I_B$
   $\therefore I_C = 0.5 \text{ mA} - 0.005 \text{ mA} = 0.495 \text{ mA}$

   সাধারণ পীঠ (Common Base) সংযোগে কারেন্ট বিবর্ধন গুণক (Current amplification factor), $\alpha$ হলে:
   $\alpha = \frac{I_C}{I_E} = \frac{0.495 \text{ mA}}{0.5 \text{ mA}} = 0.99$

   [অথবা, সাধারণ নিঃসারক (Common Emitter) সংযোগ বিবেচনায় কারেন্ট বিবর্ধন গুণক (বা প্রবাহ লাভ), $\beta$ হলে:
   $\beta = \frac{I_C}{I_B} = \frac{0.495 \text{ mA}}{0.005 \text{ mA}} = 99$]

   অতএব, ট্রানজিস্টরটির কারেন্ট বিবর্ধন গুণক $\alpha = 0.99$ (বা $\beta = 99$)।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   চিত্রের ইনপুট সংকেতকে আউটপুটে বিবর্ধিত আকারে দেখতে হলে ট্রানজিস্টরটিকে একটি বিবর্ধক (Amplifier) হিসেবে ব্যবহার করতে হবে। এজন্য বর্তনীতে নিম্নোক্ত পরিবর্তনসমূহ আনতে হবে:

   ১. সঠিক কনফিগারেশন নির্বাচন: ট্রানজিস্টরকে বিবর্ধক হিসেবে ব্যবহারের জন্য সবচেয়ে উপযোগী ও বহুল ব্যবহৃত কনফিগারেশন হলো সাধারণ নিঃসারক (Common Emitter - CE) সংযোগ। সুতরাং ট্রানজিস্টরটির নিঃসারক (Emitter)-কে ইনপুট ও আউটপুট উভয় বর্তনীর জন্য সাধারণ বা কমন করতে হবে।

   ২. সঠিক বায়াসিং (ঝোঁক প্রদান):

   • ট্রানজিস্টরের ইনপুট বর্তনীতে অর্থাৎ নিঃসারক-পীঠ (Emitter-Base) সংযোগকে উপযুক্ত ডিসি ভোল্টেজ ($V_{BB}$) দিয়ে সম্মুখী বায়াস (Forward bias) দিতে হবে।
   • আউটপুট বর্তনীতে অর্থাৎ নিঃসারক-সংগ্রাহক (Emitter-Collector) সংযোগকে উচ্চমানের ডিসি ভোল্টেজ ($V_{CC}$) দিয়ে বিমুখী বায়াস (Reverse bias) দিতে হবে।

   ৩. লোড রোধ এবং ইনপুট সংযোগ:

   • ইনপুট সংকেতটিকে (Input Signal) একটি কাপলিং ক্যাপাসিটরের মাধ্যমে পীঠ ও নিঃসারকের মধ্যে প্রয়োগ করতে হবে।
   • সংগ্রাহক বর্তনীতে একটি উপযুক্ত মানের লোড রোধ ($R_L$) যুক্ত করতে হবে, যার দুই প্রান্ত থেকে বিবর্ধিত আউটপুট সংকেত সংগ্রহ করা যাবে।

   বিশ্লেষণ:
   সাধারণ নিঃসারক সংযোগে ইনপুট সংকেতের ক্ষুদ্র পরিবর্তনের কারণে বেস প্রবাহ $I_B$-এর পরিবর্তন ঘটে। ট্রানজিস্টরের উচ্চ কারেন্ট লাভ $\beta = \frac{\Delta I_C}{\Delta I_B}$ এর কারণে সংগ্রাহক প্রবাহে একটি বৃহৎ পরিবর্তন ($\\Delta I_C$) সৃষ্টি হয়। এই পরিবর্তিত সংগ্রাহক প্রবাহ লোড রোধ $R_L$-এর মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হলে এর দুই প্রান্তে বৃহৎ ভোল্টেজ পরিবর্তন $\Delta V_o = \Delta I_C \cdot R_L$ পাওয়া যায়, যা ইনপুট সংকেতের একটি বিবর্ধিত রূপ (এবং সাধারণত ১৮০° দশা পরিবর্তিত)।

   সুতরাং, উল্লিখিত উপায়ে ডিসি বায়াসিং এবং রোধ যুক্ত করে যথাযথ অ্যামপ্লিফায়ার বর্তনীতে রূপান্তর করার মাধ্যমেই ইনপুট সংকেতের বিবর্ধিত রূপ আউটপুটে পাওয়া সম্ভব।