দিনাজপুর বোর্ড ২০১৬ — সেমিকন্ডাক্টর ও ইলেকট্রনিক্স সৃজনশীল প্রশ্ন ও সমাধান

বিশুদ্ধ অর্ধপরিবাহীর পরিবাহিতা বৃদ্ধির জন্য এতে নিয়ন্ত্রিত পরিমাণে ত্রিযোজী বা পঞ্চযোজী অপদ্রব্য মেশানোর প্রক্রিয়াকে ডোপিং বলে।

p-n জংশন গঠনের সময় n অঞ্চলের মুক্ত ইলেকট্রন p অঞ্চলে এবং p অঞ্চলের হোল n অঞ্চলে ব্যাপিত হয়ে পরস্পর পুনর্মিলিত হয়।

ফলে জংশনের n পাশে ইলেকট্রন হারানো দাতা পরমাণুগুলো ধনাত্মক আয়ন এবং p পাশে ইলেকট্রন গ্রহণকারী গ্রাহক পরমাণুগুলো ঋণাত্মক আয়ন হিসেবে স্থির থেকে যায়; এই অঞ্চলই নিঃশেষিত স্তর বা ডিপ্লেশন লেয়ার।

প্রতিটি ইলেকট্রন-হোল পুনর্মিলনে n পাশে একটি ধনাত্মক আয়ন ও p পাশে একটি ঋণাত্মক আয়ন সৃষ্টি হয়, তাই উভয় পাশে সৃষ্ট আয়নের মোট আধান সমান ও বিপরীত।

ফলে নিঃশেষিত স্তরের মোট আধান শূন্য, অর্থাৎ ডিপ্লেশন লেয়ার সামগ্রিকভাবে চার্জ নিরপেক্ষ।

উদ্দীপকের বর্তনীতে ভূমি ইনপুট ও আউটপুট উভয়ের সাধারণ প্রান্ত, তাই এটি সাধারণ ভূমি সংযোগ। এ সংযোগে প্রবাহ লাভ, α=I_CI_E।

আমরা জানি,

I_E=I_B+I_C

বা, I_C=I_E−I_B=0.80−0.05=0.75 mA

আবার, α=I_CI_E

বা, α=0.750.80

∴ α=0.9375

অতএব, ট্রানজিস্টরটির প্রবাহ লাভ 0.9375।

উদ্দীপকের বর্তনীটি সাধারণ ভূমি সংযোগ; এতে নিঃসারক-ভূমি সংযোগ সম্মুখী ঝোঁকে এবং সংগ্রাহক-ভূমি সংযোগ বিমুখী ঝোঁকে যুক্ত। সম্মুখী ঝোঁকের কারণে ইনপুট রোধ r_i খুব কম, আর আউটপুটে উচ্চমানের লোড রোধ R_L যুক্ত।

ইনপুটে দুর্বল সংকেত প্রয়োগ করলে নিঃসারক প্রবাহে সামান্য পরিবর্তন ΔI_E ঘটে এবং প্রায় সমপরিমাণ সংগ্রাহক প্রবাহের পরিবর্তন ΔI_C=αΔI_E লোড রোধের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হয়। তখন,

A_V=ΔV_oΔV_i=ΔI_CR_LΔI_Er_i=αR_Lr_i

A_P=α×A_V=α²R_Lr_i

গ অংশ থেকে α=0.9375। উদাহরণস্বরূপ, ইনপুট রোধ r_i=50 Ω এবং লোড রোধ R_L=5 kΩ ধরলে,

ভোল্টেজ লাভ,

A_V=αR_Lr_i=0.9375×500050=93.75

ক্ষমতা লাভ,

A_P=α×A_V=0.9375×93.75=87.89

দেখা যায়, প্রবাহ লাভ α=0.9375<1 হওয়ায় এ বর্তনীতে প্রবাহের বিবর্ধন ঘটে না। কিন্তু R_L≫r_i হওয়ায় ভোল্টেজ লাভ ও ক্ষমতা লাভ অনেক বেশি হয়; অর্থাৎ ইনপুটে প্রয়োগ করা দুর্বল সংকেতের ভোল্টেজ ও ক্ষমতা আউটপুটে বহুগুণ বিবর্ধিত হয়।

অতএব, উক্তিটি যথার্থ; তবে সাধারণ ভূমি বর্তনীতে সংকেতের ভোল্টেজ ও ক্ষমতা বিবর্ধিত হয়, প্রবাহ বিবর্ধিত হয় না।