বরিশাল বোর্ড ২০১৫ — সেমিকন্ডাক্টর ও ইলেকট্রনিক্স সৃজনশীল প্রশ্ন ও সমাধান

বিশুদ্ধ অর্ধপরিবাহীর পরিবাহিতা বৃদ্ধির জন্য এতে নিয়ন্ত্রিতভাবে খুব সামান্য পরিমাণ ত্রিযোজী বা পঞ্চযোজী অপদ্রব্য মেশানোর প্রক্রিয়াকে ডোপিং বলে।

ট্রানজিস্টরে নিঃসারক থেকে আগত সংখ্যাগুরু আধান বাহকগুলোর প্রায় সবগুলোকে সংগ্রাহকে পৌঁছানোই এর মূল কাজ।

পীঠের পুরুত্ব বেশি হলে বাহকগুলো পীঠে দীর্ঘ পথ অতিক্রম করবে এবং পীঠের বিপরীত বাহকের সাথে অধিক পুনর্মিলিত হবে। ফলে বেস প্রবাহ I_B বেড়ে যাবে এবং সংগ্রাহক প্রবাহ I_C কমে যাবে।

পীঠ খুব সরু (এবং স্বল্প ডোপিংকৃত) রাখলে পুনর্মিলন খুব কম হয়, তাই নিঃসারক প্রবাহের প্রায় 95%–99% সংগ্রাহকে পৌঁছায় এবং I_C≈I_E হয়।

এতে প্রবাহ লাভ α=I_CI_E প্রায় 1 এবং β=I_CI_B অনেক বড় হয়, অর্থাৎ ট্রানজিস্টর কার্যকর বিবর্ধক হিসেবে কাজ করে। এজন্য ট্রানজিস্টরের পীঠের পুরুত্ব কম রাখা হয়।

আমরা জানি,

r=ΔVΔI

বা, r=0.4100×10⁻³

বা, r=0.40.1

∴ r=4 Ω

অতএব, উদ্দীপকে উল্লিখিত প্রতিটি ডায়োডের গতীয় রোধ 4 Ω।

চারটি ডায়োড দিয়ে তৈরি পূর্ণ তরঙ্গ রেক্টিফায়ারটি একটি ব্রিজ রেক্টিফায়ার। চিত্রে A ও C বিন্দুতে AC ইনপুট এবং ব্রিজের অপর দুই বিন্দুর মাঝে লোড রোধ R_L যুক্ত। ধরি, শিক্ষার্থী D₂ ডায়োডটি খুলে ফেলেছে (চিত্রে ড্যাশ রেখায় দেখানো)।

ডায়োড খোলার আগে: ইনপুটের ধনাত্মক অর্ধচক্রে (A ধনাত্মক) D₁ ও D₄ সম্মুখ ঝোঁকে থাকে, প্রবাহের পথ A→D₁→R_L→D₄→C। ঋণাত্মক অর্ধচক্রে (C ধনাত্মক) D₂ ও D₃ সম্মুখ ঝোঁকে থাকে, প্রবাহের পথ C→D₂→R_L→D₃→A। উভয় অর্ধচক্রেই R_L এর মধ্য দিয়ে একই দিকে প্রবাহ চলে, তাই আউটপুটে প্রতিটি অর্ধচক্রে একটি করে ধনাত্মক স্পন্দন পাওয়া যায় (নিচের চিত্রের (i) তরঙ্গরূপ)।

ডায়োড খোলার পর: ধনাত্মক অর্ধচক্রে D₁ ও D₄ এর পথ অক্ষত থাকায় আগের মতোই R_L দিয়ে প্রবাহ চলে। কিন্তু ঋণাত্মক অর্ধচক্রে প্রবাহের পথের D₂ ডায়োডটি না থাকায় বর্তনী খোলা থাকে এবং D₁ ও D₄ বিমুখী ঝোঁকে থাকায় কোনো প্রবাহ চলে না; ফলে এই অর্ধচক্রে আউটপুট শূন্য হয় (নিচের চিত্রের (ii) তরঙ্গরূপ)।

পূর্ণ তরঙ্গ রেক্টিফায়ারে আউটপুট স্পন্দনের কম্পাঙ্ক ইনপুট কম্পাঙ্কের দ্বিগুণ এবং গড় DC বিভব 2V₀π; একটি ডায়োড খোলার পর স্পন্দনের কম্পাঙ্ক ইনপুট কম্পাঙ্কের সমান হয় এবং গড় DC বিভব কমে V₀π অর্থাৎ অর্ধেক হয়ে যায়; সেই সাথে রিপল বেড়ে যায় ও দক্ষতা কমে যায়। অন্য যেকোনো একটি ডায়োড খুললেও একইভাবে একটি অর্ধচক্রের আউটপুট হারিয়ে যায়।

অতএব, একটি ডায়োড খুলে ফেলার পর বর্তনীটি পূর্ণ তরঙ্গ রেক্টিফায়ার থেকে অর্ধতরঙ্গ রেক্টিফায়ারে পরিণত হবে; আউটপুটে কেবল একটি অর্ধচক্রের স্পন্দন পাওয়া যাবে এবং গড় DC আউটপুট অর্ধেক হয়ে যাবে।