সিলেট বোর্ড ২০২৫ — সেমিকন্ডাক্টর ও ইলেকট্রনিক্স সৃজনশীল প্রশ্ন ও সমাধান

গ্যালভানোমিটারকে অতিরিক্ত তড়িৎ প্রবাহ থেকে রক্ষা করার জন্য বা অ্যামিটারে রূপান্তরের জন্য এর সাথে সমান্তরালে যে অল্পমানের রোধ যুক্ত করা হয়, তাকে শান্ট বলে।

কোনো সিস্টেম বাহ্যিক চাপ P এর বিরুদ্ধে dV আয়তন প্রসারিত হলে সিস্টেম কর্তৃক কৃতকাজ,

dW=PdV

সমায়তন প্রক্রিয়ায় সিস্টেমের আয়তন স্থির থাকে, অর্থাৎ dV=0।

ফলে dW=P×0=0; সিস্টেমের কোনো প্রসারণ বা সংকোচন হয় না বলে কোনো বাহ্যিক কাজ সম্পাদিত হয় না।

তাপগতিবিদ্যার প্রথম সূত্র dQ=dU+dW থেকে এ প্রক্রিয়ায় dQ=dU, অর্থাৎ সরবরাহকৃত সম্পূর্ণ তাপ কেবল অভ্যন্তরীণ শক্তি বৃদ্ধিতে ব্যয় হয়।

অতএব, সমায়তন প্রক্রিয়ায় কৃতকাজের পরিমাণ শূন্য।

উৎসের বিভব 2 V থেকে 20 V পর্যন্ত পরিবর্তন করা যায়। বিভব সর্বোচ্চ হলে প্রবাহ সর্বোচ্চ হবে।

আমরা জানি,

I_max=V_maxR

বা, I_max=20100

∴ I_max=0.2 A

অতএব, বর্তনীর সর্বোচ্চ তড়িৎ প্রবাহ 0.2 A বা 200 mA।

উদ্দীপকের R=100 Ω রোধটি একটি ওহমীয় পরিবাহী। ওহমের সূত্র অনুসারে I=VR, অর্থাৎ I∝V। তাই বিভব 2 V থেকে 20 V পর্যন্ত বাড়ালে প্রবাহ সুষমভাবে 0.02 A থেকে 0.2 A পর্যন্ত বাড়ে। ফলে I-V লেখচিত্রটি মূলবিন্দুগামী একটি সরলরেখা, যার ঢাল 1R=0.01 Ω⁻¹ ধ্রুব (চিত্র-a)।

কিন্তু R এর পরিবর্তে একটি p-n জংশন ডায়োড যুক্ত করলে এটি অ-ওহমীয় আচরণ করে।

সম্মুখী ঝোঁকে প্রথমে বিভব প্রাচীর (Si এর জন্য প্রায় 0.7 V, Ge এর জন্য প্রায় 0.3 V) অতিক্রম না করা পর্যন্ত প্রবাহ প্রায় শূন্য থাকে। নী (knee) বিভব অতিক্রম করার পর বিভবের সামান্য বৃদ্ধিতে প্রবাহ সূচকীয় হারে দ্রুত বৃদ্ধি পায়। ফলে লেখচিত্রটি সরলরেখা না হয়ে বক্ররেখা হয় এবং ডায়োডের রোধ (r=ΔVΔI) ধ্রুব থাকে না।

ডায়োডটি বিমুখী ঝোঁকে সংযুক্ত হলে কেবল সংখ্যালঘু বাহকের জন্য অতি ক্ষুদ্র (μA ক্রমের) প্রায় ধ্রুব বিমুখী প্রবাহ চলে, অর্থাৎ বিভব বাড়ালেও প্রবাহ প্রায় শূন্য থাকে (চিত্র-b)।

তাছাড়া 2-20 V উৎসের সাথে সম্মুখী ঝোঁকে শুধু ডায়োড যুক্ত করলে নী বিভবের পর প্রবাহ অত্যধিক হয়ে ডায়োড নষ্ট হতে পারে, তাই বাস্তবে এর সাথে একটি নিরাপত্তা রোধ শ্রেণিতে রাখতে হয়।

অতএব, R এর পরিবর্তে p-n জংশন ডায়োড ব্যবহার করলে I-V লেখচিত্রের পরিবর্তন ঘটবে; রোধের ক্ষেত্রে যা মূলবিন্দুগামী সরলরেখা, ডায়োডের ক্ষেত্রে তা অরৈখিক বক্ররেখা হবে এবং বিমুখী ঝোঁকে প্রবাহ প্রায় শূন্য থাকবে।