বরিশাল বোর্ড ২০১৯ — সেমিকন্ডাক্টর ও ইলেকট্রনিক্স সৃজনশীল প্রশ্ন ও সমাধান

পরমাণুর নিউক্লিয়াসে অবস্থিত প্রোটন ও নিউট্রনকে একত্রে নিউক্লিয়ন বলে।

বিশুদ্ধ (অন্তর্জাত) অর্ধপরিবাহীতে কক্ষ তাপমাত্রায় খুব অল্প সংখ্যক সমযোজী বন্ধন ভেঙে ইলেকট্রন-হোল জোড় সৃষ্টি হয়, তাই এর মুক্ত আধান বাহকের সংখ্যা খুব কম এবং তড়িৎ পরিবাহিতা অত্যন্ত নগণ্য।

এতে নিয়ন্ত্রিত পরিমাণে পঞ্চযোজী অপদ্রব্য (যেমন আর্সেনিক, ফসফরাস) মেশালে প্রতিটি অপদ্রব্য পরমাণু একটি করে মুক্ত ইলেকট্রন দান করে এবং n-টাইপ অর্ধপরিবাহী তৈরি হয়।

আবার ত্রিযোজী অপদ্রব্য (যেমন বোরন, অ্যালুমিনিয়াম) মেশালে প্রতিটি অপদ্রব্য পরমাণু একটি করে হোল সৃষ্টি করে এবং p-টাইপ অর্ধপরিবাহী তৈরি হয়।

ফলে আধান বাহকের সংখ্যা বহুগুণ বেড়ে যায় এবং পরিবাহিতা উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পায়; তাছাড়া p-টাইপ ও n-টাইপ অর্ধপরিবাহী দিয়েই ডায়োড, ট্রানজিস্টর প্রভৃতি তৈরি করা যায়।

তাই পরিবাহিতা বৃদ্ধি ও নিয়ন্ত্রণের জন্য বিশুদ্ধ অর্ধপরিবাহীতে অপদ্রব্য মিশ্রিত করা হয়।

চিত্রে এমিটার প্রবাহকে ভুলবশত I_B=10 mA লেখা হয়েছে; একে I_E=10 mA ধরা হয়েছে।

আমরা জানি,

I_E=I_B+I_C

বা, I_C=I_E−I_B=10−0.2=9.8 mA

আবার,

β=I_CI_B

বা, β=9.80.2

∴ β=49

অতএব, বর্তনীর প্রবাহ বিবর্ধন গুণাঙ্ক 49।

শিক্ষার্থীর উদ্দেশ্য সফল হবে কি না জানতে বর্তনীর বিভব বিবর্ধন (ভোল্টেজ লাভ) নির্ণয় করে 500 এর সাথে তুলনা করি।

আমরা জানি,

A_V=ΔV_outΔV_in=I_CR_CI_BR_in=βR_CR_in

বা, A_V=49×10010

∴ A_V=490

দেখা যায়, বর্তনীটি দুর্বল সংকেতকে সর্বোচ্চ 490 গুণ বিবর্ধিত করতে পারে, যা কাঙ্ক্ষিত 500 গুণের চেয়ে কম (490<500)। 500 গুণ বিবর্ধন পেতে হলে R_C=500×1049=102.04 Ω বা তার বেশি হতে হতো।

অতএব, উদ্দীপকের বর্তনী দিয়ে শিক্ষার্থী তার উদ্দেশ্য সফল করতে পারবে না।