পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র • Rajshahi Board • রাজশাহী বোর্ড ২০১৬

পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র প্রশ্ন

একটি n-p-n ট্রানজিস্টরকে কমন অ্যামিটারে সংযোগ করে বেস অ্যামিটার জংশনে 6.75 V বিভব প্রয়োগে বেস প্রবাহ 8 mA এবং 1.15 V বিভব প্রয়োগে বেস প্রবাহ 22 mA পাওয়া গেল। একজন বহিঃবর্তনীতে 100Ω\Omega লোড রোধের বিপরীতে এমিটার প্রবাহের পরিবর্তন 16 mA পাওয়া গেল।

  1. ক)

    ভরত্রুটি কাকে বলে?

    (1)
  2. খ)

    অর্ধ-পরবাহীকে তাপ দিলে পরিবাহীর ন্যায় আচরণ করে- ব্যাখ্যা কর।

    (2)
  3. গ)

    প্রবাহ বিবর্ধন গুণক নির্ণয় কর।

    (3)
  4. ঘ)

    উদ্দীপকের ট্রানজিস্টরটির বিবর্ধন বৃদ্ধি করতে কি কি ব্যবস্থা গ্রহণ করা যেতে পারে? মতামত দাও।

    (4)

উত্তর ও ব্যাখ্যা

  1. ক)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    কোনো পরমাণুর নিউক্লিয়াসের প্রকৃত ভর এর উপাদান কণাসমূহের (প্রোটন ও নিউট্রন) মোট মুক্ত ভরের চেয়ে কিছুটা কম হয়। ভরের এই পার্থক্য বা ঘাটতিকে ভরত্রুটি (Mass Defect) বলে।

  2. খ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    পরম শূন্য তাপমাত্রায় অর্ধপরিবাহীর যোজন ব্যান্ড ইলেকট্রন দ্বারা পূর্ণ থাকে এবং পরিবহন ব্যান্ড সম্পূর্ণ খালি থাকে, ফলে এটি অন্তরণ বা অপরিবাহীর মতো আচরণ করে। কিন্তু তাপমাত্রা বৃদ্ধি করলে অর্ধপরিবাহীর পরমাণুগুলোর মধ্যে অবস্থিত সমযোজী বন্ধন ভেঙে কিছু ইলেকট্রন মুক্ত হয় এবং পরিবহন ব্যান্ডে প্রবেশ করে। একই সাথে যোজন ব্যান্ডে হোলের সৃষ্টি হয়। তাপীয় শক্তির কারণে মুক্ত ইলেকট্রন ও হোলের সংখ্যা বৃদ্ধি পাওয়ায় এর রোধ হ্রাস পায় এবং তড়িৎ পরিবাহিতা বহুগুণ বৃদ্ধি পায়। ফলে তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে অর্ধপরিবাহী পরিবাহীর মতো আচরণ করে।

  3. গ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    উদ্দীপক অনুসারে,
    বেস প্রবাহের আদি মান, IB1=8 mAI_{B1} = 8\text{ mA}
    বেস প্রবাহের শেষ মান, IB2=22 mAI_{B2} = 22\text{ mA}
    অতএব, বেস প্রবাহের পরিবর্তন, ΔIB=∣22−8∣ mA=14 mA\Delta I_B = |22 - 8|\text{ mA} = 14\text{ mA}
    এবং এমিটার প্রবাহের পরিবর্তন, ΔIE=16 mA\Delta I_E = 16\text{ mA}

    আমরা জানি, ট্রানজিস্টরের ক্ষেত্রে:
    ΔIE=ΔIB+ΔIC\Delta I_E = \Delta I_B + \Delta I_C
    বা, ΔIC=ΔIE−ΔIB=16 mA−14 mA=2 mA\Delta I_C = \Delta I_E - \Delta I_B = 16\text{ mA} - 14\text{ mA} = 2\text{ mA}

    প্রবাহ বিবর্ধন গুণক (Current Amplification Factor, α\alpha):
    α=ΔICΔIE=2 mA16 mA=0.125\alpha = \frac{\Delta I_C}{\Delta I_E} = \frac{2\text{ mA}}{16\text{ mA}} = 0.125

    অতএব, ট্রানজিস্টরটির প্রবাহ বিবর্ধন গুণক হলো 0.1250.125।

  4. ঘ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    উদ্দীপকে ট্রানজিস্টরটি সাধারণ নিঃসারক (Common Emitter - CE) সংযোগে যুক্ত রয়েছে। সাধারণ নিঃসারক বিন্যাসে প্রবাহ লাভ বা বিবর্ধন গুণক হলো:
    β=ΔICΔIB=α1−α\beta = \frac{\Delta I_C}{\Delta I_B} = \frac{\alpha}{1 - \alpha}

    উদ্দীপক থেকে প্রাপ্ত মান অনুযায়ী, β=2 mA14 mA≈0.143\beta = \frac{2\text{ mA}}{14\text{ mA}} \approx 0.143, যা সাধারণ ট্রানজিস্টরের বিবর্ধনের তুলনায় অনেক কম (স্বাভাবিকভাবে β\beta-এর মান ২০ থেকে ৫০০ পর্যন্ত হতে পারে)।

    বিবর্ধন বৃদ্ধি করতে নিম্নোক্ত ব্যবস্থাগুলো গ্রহণ করা যেতে পারে:
    ১. পিঠ বা বেস অঞ্চলকে আরও সরু ও পাতলা করা: বেস অঞ্চল যত সরু হবে, নিঃসারক থেকে সংগ্রাহকে ইলেকট্রন গমনকালে বেসে ইলেকট্রন-হোলের পুনর্মিলন (recombination) তত হ্রাস পাবে। ফলে বেস প্রবাহ ΔIB\Delta I_B হ্রাস পাবে এবং সংগ্রাহক প্রবাহ ΔIC\Delta I_C বৃদ্ধি পাবে, যা বিবর্ধক গুণক β=ΔICΔIB\beta = \frac{\Delta I_C}{\Delta I_B} বৃদ্ধি করবে।
    ২. বেস অঞ্চলের ডোপিং মাত্রা কমানো: বেসের ডোপিং নিঃসারকের তুলনায় যথেষ্ট হালকা রাখা হলে বেস প্রবাহ অত্যন্ত সামান্য হবে, যার ফলে সিংহভাগ আধান বাহক সংগ্রাহকে পৌঁছাতে পারবে।
    ৩. নিঃসারক (Emitter) অঞ্চলে উচ্চ ডোপিং নিশ্চিত করা: নিঃসারকে ডোপিং বৃদ্ধি করলে অধিক পরিমাণ আধান বাহক বেসের মধ্য দিয়ে সংগ্রাহকে প্রবাহিত হবে।
    ৪. উপযুক্ত বায়াসিং ও রোধের সমন্বয়: ইনপুট জাংশন (Base-Emitter) যথাযথ সম্মুখমুখী (Forward bias) এবং আউটপুট জাংশন (Collector-Base) পর্যাপ্ত বিপরীতমুখী (Reverse bias) রাখতে হবে। এছাড়া বহিঃবর্তনীর লোড রোধ (RLR_L) যথাযথভাবে নির্বাচন করে আউটপুট ভোল্টেজ বা ক্ষমতা বিবর্ধন বহুগুণ বাড়ানো সম্ভব।

আরও প্রশ্ন অনুশীলন করতে অ্যাপে যাও

অ্যাপ ডাউনলোড করোওয়েবে খুলো

সম্পর্কিত প্রশ্ন