পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   একটি p-n জংশনের p-প্রান্তে ব্যাটারির ধনাত্মক প্রান্ত এবং n-প্রান্তে ব্যাটারির ঋণাত্মক প্রান্ত যুক্ত করে বিভব পার্থক্য প্রয়োগ করার পদ্ধতিকে সম্মুখ বায়াস বা ফরোয়ার্ড বায়াস (Forward Bias) বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   তাপমাত্রা বৃদ্ধি পেলে অর্ধপরিবাহীর অভ্যন্তরীণ সমযোজী বন্ধনগুলো ভেঙে গিয়ে অতিরিক্ত মুক্ত ইলেকট্রন ও হোলের সৃষ্টি হয়। এর ফলে চার্জ বাহকের সংখ্যা বৃদ্ধি পায় এবং পরিবাহিতা বেড়ে যায়। পরিবাহিতা বৃদ্ধির কারণে তাপমাত্রা বাড়লে অর্ধপরিবাহীর রোধ বা রোধকত্ব হ্রাস পায়। অর্থাৎ অর্ধপরিবাহীর ক্ষেত্রে রোধের উষ্ণতা সহগ ঋণাত্মক হয়।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপক হতে পাই,
   নিঃসারক প্রবাহ, $I_E = 0.85\text{ mA}$
   পিঠ প্রবাহ, $I_B = 0.05\text{ mA}$

   আমরা জানি,
   $I_E = I_B + I_C$
   বা, সংগ্রাহক প্রবাহ, $I_C = I_E - I_B$
   বা, $I_C = 0.85\text{ mA} - 0.05\text{ mA} = 0.80\text{ mA}$

   প্রবাহ বিবর্ধন গুণক (Current Amplification Factor), $\alpha = \frac{I_C}{I_E}$
   বা, $\alpha = \frac{0.80\text{ mA}}{0.85\text{ mA}} \approx 0.941$

   অতএব, $\alpha$-এর মান হলো $0.941$ (বা $\frac{16}{17}$)।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   অ্যাম্প্লিফায়ার হিসেবে n-p-n ট্রানজিস্টরের বর্তনী চিত্র:
   সাধারণ নিঃসারক (Common Emitter - CE) সংযোগে ট্রানজিস্টরকে বিবর্ধক হিসেবে ব্যবহার করা সবচেয়ে কার্যকর।

   বর্তনী সংযোগের বিবরণ: নিঃসারককে ভূমিসংলগ্ন (common/ground) করা হয়। ইনপুট বর্তনীতে বেস-ইমিটার জংশনকে $V_{BB}$ ব্যাটারির মাধ্যমে সম্মুখ বায়াস (Forward Bias) দেওয়া হয় এবং ইনপুট সংকেত ($V_{in}$) বেস ও ইমিটারের মাঝে ক্যাপাসিটরের মাধ্যমে প্রয়োগ করা হয়। আউটপুট বর্তনীতে কালেক্টর-ইমিটার জংশনকে $V_{CC}$ ব্যাটারির মাধ্যমে বিপরীত বায়াস (Reverse Bias) দেওয়া হয় এবং কালেক্টরে একটি লোড রোধক ($R_L$) যুক্ত থাকে, যেখান থেকে আউটপুট সংকেত ($V_{out}$) সংগ্রহ করা হয়।

   কার্যপ্রণালী:
   ১. ইনপুটে যখন কোনো দুর্বল পর্যায়বৃত্ত এসি ভোল্টেজ সংকেত প্রয়োগ করা হয়, তখন তা বেস-ইমিটার ভোল্টেজকে পরিবর্তিত করে।
   ২. এর ফলে বেস প্রবাহ ($I_B$)-তে ক্ষুদ্র পরিবর্তন ঘটে। ট্রানজিস্টরের বৈশিষ্ট্যানুযায়ী, বেস প্রবাহের এই ক্ষুদ্র পরিবর্তনের ফলে সংগ্রাহক প্রবাহ ($I_C$)-তে অনেক বড় পরিবর্তন ঘটে ($I_C = \beta I_B$, যেখানে $\beta$ হলো প্রবাহ লাভ)।
   ৩. সংগ্রাহক প্রবাহের এই বৃহৎ পরিবর্তনের ফলে লোড রোধক $R_L$-এর দুই প্রান্তে একটি বৃহত্তর বিভব পতন ঘটে ($V_L = I_C R_L$)।
   ৪. আউটপুট ভোল্টেজ $V_{out} = V_{CC} - I_C R_L$ সমীকরণ অনুসারে পরিবর্তিত হয়, যার মান ইনপুট ভোল্টেজের তুলনায় অনেক বেশি বিবর্ধিত।
   এভাবে একটি দুর্বল ইনপুট সংকেত একটি শক্তিশালী আউটপুট সংকেতে রূপান্তরিত হয়ে অ্যাম্প্লিফায়ার হিসেবে কাজ করে (উল্লেখ্য, সাধারণ নিঃসারক সংযোগে ইনপুট ও আউটপুট সংকেতের মধ্যে $180^\circ$ দশা পার্থক্য থাকে)।