পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   কঠিন পদার্থে পরমাণুসমূহের কাছাকাছি অবস্থানের কারণে বিভিন্ন শক্তির স্তরগুলো পরস্পরের ওপর উপরিপাতিত হয়ে যে অবিচ্ছিন্ন শক্তির পাল্লা বা বিস্তার গঠন করে, তাকে শক্তি ব্যান্ড (Energy band) বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   বিশুদ্ধ অর্ধপরিবাহী (যেমন সিলিকন বা জার্মেনিয়াম)-এর সাথে উপযুক্ত ত্রিযোজী মৌল (যেমন বোরন, অ্যালুমিনিয়াম) অপদ্রব্য হিসেবে যুক্ত করলে P-টাইপ অর্ধপরিবাহী গঠিত হয়। ত্রিযোজী পরমাণু চতুর্যোজী সিলিকনের সাথে তিনটি সমযোজী বন্ধন তৈরি করতে পারলেও চতুর্থ বন্ধনের জন্য একটি ইলেকট্রনের ঘাটতি থেকে যায়। এই ঘাটতি একটি 'হোল' সৃষ্টি করে।

   যুক্ত প্রতিটি অপদ্রব্য পরমাণুর কারণে একটি করে অতিরিক্ত হোল সৃষ্টি হয়, কিন্তু সমপরিমাণ মুক্ত ইলেকট্রন সৃষ্টি হয় না। কেবলমাত্র তাপীয় উত্তেজনার ফলে অল্প সংখ্যক ইলেকট্রন-হোল যুগল তৈরি হয়। ফলে P-টাইপ অর্ধপরিবাহীতে ইলেকট্রনের তুলনায় হোলের সংখ্যা অনেক বেশি থাকে। তাই P-type অর্ধপরিবাহীতে হোল হলো সংখ্যাগরিষ্ঠ আধান বাহক (majority carrier)।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপক অনুসারে,
   সম্মুখবর্তী ঝোঁকে বিভবের পরিবর্তন, $\Delta V = 0.12\text{ V}$
   তড়িৎ প্রবাহের পরিবর্তন, $\Delta I = 3 \times 10^{-2}\text{ A}$

   আমরা জানি, ডায়োডের গতীয় রোধ (Dynamic resistance),
   $r_d = \frac{\Delta V}{\Delta I}$

   মান বসিয়ে পাই,
   $r_d = \frac{0.12\text{ V}}{3 \times 10^{-2}\text{ A}} = 4\ \Omega$

   অতএব, $D_1$ ডায়োডটির গতীয় রোধ $4\ \Omega$।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   চিত্র-২ একটি ব্রিজ পূর্ণতরঙ্গ রেকটিফায়ারের গঠন নির্দেশ করে, যা পরিবর্তী (AC) প্রবাহের উভয় অর্ধচক্রেই বাল্বটির মধ্য দিয়ে একই অভিমুখে তড়িৎ প্রবাহিত করে বাল্বটিকে সবসময় জ্বালিয়ে রাখতে পারে।

   বর্তনী বিশ্লেষণ ও ত্রুটি:
   চিত্র-২ এ ডায়োডগুলোর সংযোগ লক্ষ্য করলে দেখা যায়:

   • উপরের শাখায় $D_1$ ডানমুখী (forward toward center) কিন্তু $D_2$ বামমুখী (forward toward center)।
   • নিচের শাখায় $D_3$ ডানমুখী কিন্তু $D_4$ বামমুখী।

   একটি আদর্শ ব্রিজ রেকটিফায়ারে মুখোমুখি বিপরীত বাহুর ডায়োডগুলো একই দিকে বা যুগল হিসেবে প্রবাহিত হতে হয় যাতে যে কোনো অর্ধচক্রে লোড (বাল্ব)-এর মধ্য দিয়ে তড়িৎ প্রবাহিত হতে পারে। উদ্দীপকের প্রশ্নে $D_1$ ও $D_2$ এর সংযোগের পরিবর্তনের কথা বলা হয়েছে।

   ১. সংযোগ পরিবর্তন:
   বাল্বটিকে উভয় অর্ধচক্রে সচল রাখতে হলে $D_2$ এর দিক পরিবর্তন (উল্টে) দিতে হবে, অর্থাৎ $D_2$ এর ক্যাথোড ডানদিকের এসি উৎসের প্রান্তে এবং অ্যানোড বাল্বের উপরের সংযোগে যুক্ত করতে হবে (অথবা $D_2$ কে ডানমুখী করতে হবে)।

   ২. কার্যপদ্ধতি:

   • প্রথম অর্ধচক্রে (বামের প্রান্ত ধনাত্মক, ডানের প্রান্ত ঋণাত্মক): তড়িৎ $D_1$ এর মধ্য দিয়ে গিয়ে বাল্বের ওপর থেকে নিচের দিকে প্রবাহিত হবে এবং $D_4$ এর মধ্য দিয়ে উৎসের ঋণাত্মক প্রান্তে ফিরে যাবে।
   • পরবর্তী অর্ধচক্রে (ডানের প্রান্ত ধনাত্মক, বামের প্রান্ত ঋণাত্মক): তড়িৎ পরিবর্তিত $D_2$ এর মধ্য দিয়ে এসে পুনরায় বাল্বের ওপর থেকে নিচের দিকে প্রবাহিত হয়ে $D_3$ এর মধ্য দিয়ে উৎসের ঋণাত্মক প্রান্তে ফিরে যাবে।

   ফলে AC উৎসের প্রতিটি অর্ধচক্রেই বাল্বের মধ্য দিয়ে একই দিকে অবিচ্ছিন্নভাবে তড়িৎ প্রবাহিত হবে এবং বাল্বটি সবসময় জ্বলতে থাকবে।

   (সংশোধিত বর্তনী চিত্রে $D_1$ ডানমুখী, $D_2$ কে উল্টে ডানমুখী এবং নিচের $D_3$ ডানমুখী ও $D_4$ বামমুখী ব্রিজ সংযোগ হিসেবে প্রদর্শিত হবে।)