যশোর বোর্ড ২০২৩ — সেমিকন্ডাক্টর ও ইলেকট্রনিক্স সৃজনশীল প্রশ্ন ও সমাধান

বিশুদ্ধ চতুর্যোজী অর্ধপরিবাহীতে (যেমন Si, Ge) সামান্য পরিমাণ ত্রিযোজী অপদ্রব্য (যেমন B, Al, Ga) মেশালে যে অর্ধপরিবাহী পাওয়া যায় এবং যার সংখ্যাগুরু আধান বাহক হোল, তাকে p-টাইপ অর্ধপরিবাহী বলে।

অর্ধপরিবাহীর যোজন ব্যান্ড ও পরিবহন ব্যান্ডের মধ্যবর্তী নিষিদ্ধ শক্তি ব্যবধান কম (প্রায় 1 eV, যেমন Si এর 1.1 eV)।

পরম শূন্য তাপমাত্রায় পরিবহন ব্যান্ডে কোনো ইলেকট্রন থাকে না, তাই অর্ধপরিবাহী তখন অন্তরকের মতো আচরণ করে।

তাপমাত্রা বাড়লে যোজন ব্যান্ডের ইলেকট্রন তাপীয় শক্তি লাভ করে সমযোজী বন্ধন ভেঙে পরিবহন ব্যান্ডে চলে যায় এবং যোজন ব্যান্ডে হোল সৃষ্টি করে।

ফলে তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে মুক্ত ইলেকট্রন ও হোল, অর্থাৎ আধান বাহকের সংখ্যা দ্রুত বৃদ্ধি পায়।

আধান বাহকের সংখ্যা বৃদ্ধির প্রভাব পরমাণুর কম্পনজনিত সংঘর্ষ বৃদ্ধির প্রভাবের চেয়ে অনেক বেশি হওয়ায় পরিবাহিতা বাড়ে, তাই রোধ কমে। এজন্য অর্ধপরিবাহীর রোধের তাপমাত্রা সহগ ঋণাত্মক।

উদ্দীপকের "কারেন্ট গেইন 75" কে সাধারণ নিঃসারক বিন্যাসের প্রবাহ লাভ β=75 ধরে, প্রবাহ বিবর্ধন গুণক α নির্ণয় করা হয়েছে।

আমরা জানি,

α=β1+β

বা, α=751+75

বা, α=7576

∴ α=0.987

অতএব, ট্রানজিস্টরটির প্রবাহ বিবর্ধন গুণক 0.987।

সাধারণ নিঃসারক বিন্যাসে ভোল্টেজ লাভ A_V=βR_Lr_i, যেখানে r_i ট্রানজিস্টরের গতীয় (ইনপুট) রোধ।

আমরা জানি,

A_V=βR_Lr_i

বা, A_V=75×6040

∴ A_V=112.5

দেখা যায়, উদ্দীপকের বর্তনী থেকে সর্বোচ্চ 112.5 মানের ভোল্টেজ লাভ পাওয়া যায়, যা 120 এর চেয়ে কম। 120 ভোল্টেজ লাভ পেতে লোড রোধ লাগবে R_L=A_Vr_iβ=120×4075=64 Ω।

অতএব, উদ্দীপকের বর্তনী থেকে 120 মানের ভোল্টেজ লাভ পাওয়া সম্ভব নয়; এজন্য লোড রোধ 60 Ω থেকে বাড়িয়ে 64 Ω করতে হবে।