পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   বিশুদ্ধ অর্ধপরিবাহীর সাথে উপযুক্ত সামান্য পরিমাণ ত্রিযোজী অপদ্রব্য (যেমন: বোরন, অ্যালুমিনিয়াম) ডোপায়ন করে যে বহির্জাত অর্ধপরিবাহী তৈরি করা হয়, তাকে p-type অর্ধপরিবাহী বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   বিশুদ্ধ অর্ধপরিবাহীতে মুক্ত আধান বাহকের (ইলেকট্রন ও হোল) সংখ্যা খুবই কম থাকে, ফলে সাধারণ তাপমাত্রায় এর তড়িৎ পরিবাহিতা অত্যন্ত নগণ্য হয়। ডোপায়নের মাধ্যমে বিশুদ্ধ অর্ধপরিবাহীতে নিয়ন্ত্রিত মাত্রায় ত্রিযোজী বা পঞ্চযোজী অপদ্রব্য পরমাণু যুক্ত করা হয়। এর ফলে অর্ধপরিবাহীতে মুক্ত ইলেকট্রন অথবা হোলের সংখ্যা বহুগুণ বৃদ্ধি পায়। আধান বাহকের সংখ্যা উল্লেখযোগ্য হারে বৃদ্ধি পাওয়ার কারণে অর্ধপরিবাহীর মধ্য দিয়ে তড়িৎ প্রবাহ বহুগুণে বৃদ্ধি পায়। অর্থাৎ, ডোপায়ন মূলত অর্ধপরিবাহীর তড়িৎ পরিবাহিতা বৃদ্ধি করতে মুখ্য ভূমিকা পালন করে।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপক হতে পাই,
   বেস প্রবাহ, $I_B = 0.005\text{ mA}$
   নিঃসারক প্রবাহ, $I_E = 0.82\text{ mA}$

   আমরা জানি,
   $I_E = I_B + I_C$
   $\Rightarrow I_C = I_E - I_B$
   $\Rightarrow I_C = 0.82\text{ mA} - 0.005\text{ mA} = 0.815\text{ mA}$

   প্রবাহ বিবর্ধন গুণক ($\alpha$) হলো সংগ্রাহক প্রবাহ ও নিঃসারক প্রবাহের অনুপাত:
   $\alpha = \frac{I_C}{I_E}$
   $\alpha = \frac{0.815\text{ mA}}{0.82\text{ mA}} \approx 0.9939$

   অতএব, প্রবাহ বিবর্ধন গুণক $\alpha$ এর মান প্রায় $0.994$ (বা $0.9939$)।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   হ্যাঁ, প্রদর্শিত ট্রানজিস্টরের সাহায্যে বিবর্ধক (amplifier) বর্তনী তৈরি সম্ভব।

   ব্যাখ্যা ও বর্তনী সংযোগ:
   উদ্দীপকের ট্রানজিস্টরের তীরচিহ্নটি ইমিটারের দিকে বহির্মুখী, যা নির্দেশ করে এটি একটি n-p-n ট্রানজিস্টর এবং এটি সাধারণ নিঃসারক (Common Emitter - CE) বিন্যাসে রয়েছে।

   একটি ট্রানজিস্টরকে বিবর্ধক হিসেবে কাজ করাতে হলে এর:
   ১. ইনপুট বা ইমিটার-বেস (E-B) জাংশনকে সম্মুখী বায়াস (Forward Bias) দিতে হয়।
   ২. আউটপুট বা সংগ্রাহক-বেস (C-B) জাংশনকে বিমুখী বায়াস (Reverse Bias) দিতে হয়।

   বর্তনী চিত্র:

                  + V_CC
                    |
                    R_L
                    |
             +------o-------> আউটপুট সংকেত (Output)
             |      C
             |    /
      C_in   |  / 
   ইনপুট --||--+--|   (n-p-n)
   সংকেত       |  \ 
               |    \>
               R_B    E
               |      |
              ---    --- (Common Ground)
   

   (বাস্তব বর্তনীতে ইনপুট সার্কিটে একটি ডিসি বায়াসিং ভোল্টেজ $V_{BB}$ বা রোধক নেটওয়ার্ক এবং আউটপুট সংগ্রাহক বর্তনীতে লোড রোধ $R_L$ এর সাথে ডিসি ভোল্টেজ $V_{CC}$ যুক্ত করা হয়।)

   কার্যপ্রণালী:
   ইনপুটে যখন কোনো ক্ষুদ্র পরিবর্তী (AC) ভোল্টেজ সংকেত প্রয়োগ করা হয়, তখন বেস-ইমিটার ভোল্টেজ পরিবর্তিত হয়। এর ফলে বেস প্রবাহে ($I_B$) সামান্য পরিবর্তন ঘটে, যা সংগ্রাহক প্রবাহে ($I_C$) একটি বৃহৎ পরিবর্তন সৃষ্টি করে (কারণ $I_C = \beta I_B$)। এই পরিবর্তিত সংগ্রাহক প্রবাহ লোড রোধক $R_L$-এর মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হওয়ার ফলে $R_L$-এর দুই প্রান্তে একটি বিবর্ধিত আউটপুট বিভব পার্থক্যের সৃষ্টি হয়। ফলে দুর্বল সংকেতটি শক্তিশালী বা বিবর্ধিত সংকেতে রূপান্তরিত হয়।

   সুতরাং, উপযুক্ত বায়াসিং এবং লোড সংযুক্তির মাধ্যমে উদ্দীপকের n-p-n ট্রানজিস্টরটি দিয়ে সফলভাবে একটি বিবর্ধক বর্তনী গঠন সম্ভব।