যশোর বোর্ড ২০১৯ — সেমিকন্ডাক্টর ও ইলেকট্রনিক্স সৃজনশীল প্রশ্ন ও সমাধান

বৃহৎ ভরের (সূর্যের ভরের প্রায় 8 গুণের বেশি) কোনো নক্ষত্রের জ্বালানি নিঃশেষ হয়ে গেলে এর কেন্দ্রভাগ প্রবল মহাকর্ষে হঠাৎ সংকুচিত হয় এবং বহিঃস্তর প্রচণ্ড বিস্ফোরণের মাধ্যমে মহাশূন্যে ছড়িয়ে পড়ে; ফলে নক্ষত্রটি অল্প সময়ের জন্য অত্যন্ত উজ্জ্বল হয়ে ওঠে। এই নাক্ষত্রিক বিস্ফোরণকে সুপারনোভা বলে।

কোনো নক্ষত্র কৃষ্ণগহ্বরে পরিণত হবে কি না তা নির্ভর করে জ্বালানি নিঃশেষ হওয়ার পর অবশিষ্ট কেন্দ্রভাগের ভরের ওপর।

চন্দ্রশেখর সীমা অনুসারে অবশিষ্ট ভর সূর্যের ভরের 1.4 গুণের কম হলে ইলেকট্রনের অপজাত চাপ মহাকর্ষীয় সংকোচনকে থামিয়ে দেয় এবং নক্ষত্রটি শ্বেত বামনে পরিণত হয়।

অবশিষ্ট ভর প্রায় 3 সৌরভরের বেশি হলে কোনো চাপই সংকোচন ঠেকাতে পারে না, তখনই নক্ষত্রটি কৃষ্ণগহ্বরে পরিণত হয়।

সূর্যের ভর এই সীমার তুলনায় অনেক কম। জ্বালানি শেষ হলে সূর্য প্রথমে লোহিত দানব হবে, এরপর বহিঃস্তর ছড়িয়ে দিয়ে অবশিষ্ট অংশ শ্বেত বামনে পরিণত হবে।

তাই সূর্য কখনো কৃষ্ণগহ্বরে পরিণত হবে না।

উদ্দীপকের n-p-n ট্রানজিস্টরে বেস প্রবাহ I_B=0.05 mA এবং এমিটার প্রবাহ I_E=0.95 mA।

আমরা জানি,

I_E=I_B+I_C

বা, I_C=I_E−I_B=0.95−0.05=0.90 mA

আবার, প্রবাহ লাভ,

β=I_CI_B

বা, β=0.900.05

∴ β=18

অতএব, বর্তনীর প্রবাহ লাভ 18।

উদ্দীপকের ডিভাইসটি একটি n-p-n ট্রানজিস্টর। একে কমন এমিটার বিন্যাসে ব্যবহার করলে এটি বিবর্ধক হিসেবে কাজ করে।

বেস-এমিটার জংশনকে সম্মুখী ঝোঁকে এবং কালেক্টর-বেস জংশনকে বিমুখী ঝোঁকে রাখা হয়। এখন বেস-এমিটার বর্তনীতে একটি দুর্বল দিক পরিবর্তী (AC) সংকেত প্রয়োগ করলে সংকেতের ধনাত্মক অর্ধচক্রে সম্মুখী ঝোঁক বাড়ে, ফলে বেস প্রবাহ বাড়ে; ঋণাত্মক অর্ধচক্রে সম্মুখী ঝোঁক কমে, ফলে বেস প্রবাহ কমে।

বেস প্রবাহের এই সামান্য পরিবর্তনের ফলে কালেক্টর প্রবাহের পরিবর্তন হয় β গুণ। উদ্দীপকের ট্রানজিস্টরের ক্ষেত্রে,

ΔI_C=β ΔI_B=18 ΔI_B

অর্থাৎ বেস প্রবাহ মাত্র 0.05 mA হলেও কালেক্টর প্রবাহ 0.90 mA; ইনপুট প্রবাহের যেকোনো পরিবর্তন আউটপুটে 18 গুণ হয়ে প্রকাশ পায়।

কালেক্টর বর্তনীতে একটি বড় লোড রোধ R_L যুক্ত থাকলে এর দুই প্রান্তে বিভবের পরিবর্তন হয় ΔV_out=ΔI_CR_L, যেখানে ইনপুট বিভবের পরিবর্তন ΔV_in=ΔI_BR_in। ফলে বিভব লাভ,

A_V=ΔV_outΔV_in=βR_LR_in

যেহেতু β=18>1 এবং সাধারণত R_L≫R_in, তাই A_V≫1 হয়; অর্থাৎ আউটপুটে একই কম্পাঙ্কের কিন্তু অনেক বড় বিস্তারের সংকেত পাওয়া যায় (কমন এমিটার বিন্যাসে আউটপুট ইনপুটের সাথে 180^∘ দশা পার্থক্যে থাকে)।

অতএব, উদ্দীপকের ডিভাইসটি (ট্রানজিস্টর) দিক পরিবর্তী সংকেতের বিস্তার বৃদ্ধি করে, অর্থাৎ এটি বিবর্ধক হিসেবে কাজ করে — উক্তিটি যথার্থ।