সেমিকন্ডাক্টর ও ইলেকট্রনিক্স — বহুনির্বাচনি প্রশ্ন ও সমাধান
HSC পদার্থবিজ্ঞান ২য় পত্রের ১০ম অধ্যায়। এখানে ৭৫১টি প্রশ্ন আছে — বোর্ড, ঢাবি, বুয়েট আর মেডিকেল ভর্তি পরীক্ষা থেকে বাছাই করা, প্রতিটার নিচে পূর্ণ ব্যাখ্যা দেওয়া। উত্তর দেখার আগে নিজে একবার চেষ্টা করে নিও।
৭৫১ প্রশ্ন
২য় পত্র
অধ্যায় ১০
পাতা ১৩/৩৮
-
২৪১
একটি ট্রানজিস্টরে ইমিটার প্রবাহ 5 mA এবং বেস প্রবাহ 0.05 mA। কালেক্টর প্রবাহ কত?
- ক 5.05 mA
- খ 5 mA
- গ 4.95 mA
- ঘ 0.05 mA
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 4.95 mA
IE = IB + IC
IC = 5 − 0.05 = 4.95 mA
বেস অত্যন্ত পাতলা ও হালকা ডোপ করা ⟹ ইমিটার থেকে আসা বাহকের প্রায় 98–99 % কালেক্টরে পৌঁছে যায়, সামান্যই বেসে পুনর্মিলিত হয়।
এই ছোট বেস প্রবাহ দিয়েই বড় কালেক্টর প্রবাহ নিয়ন্ত্রণ করা যায় — এটাই বিবর্ধনের ভিত্তি। -
২৪২
একটি ট্রানজিস্টরে α = 0.98 হলে β-এর মান কত?
- ক 0.98
- খ 98
- গ 49
- ঘ 50
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 49
β = α1 − α = 0.980.02 = 49
α = ICIE সবসময় 1-এর সামান্য কম
β = ICIB সাধারণত 20–500
α 1-এর যত কাছে, β তত বড় — α = 0.99 হলে β = 99, α = 0.995 হলে β = 199।
উল্টো সম্পর্ক: α = β1 + β। -
২৪৩
একটি ট্রানজিস্টরে β = 100 এবং বেস প্রবাহ 40 μA। কালেক্টর প্রবাহ কত?
- ক 0.4 mA
- খ 4 mA
- গ 40 mA
- ঘ 2.5 mA
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 4 mA
IC = βIB = 100 × 40 × 10−6
= 4 × 10−3 A = 4 mA
ইমিটার প্রবাহ = 4 + 0.04 = 4.04 mA
অর্থাৎ 40 মাইক্রোঅ্যাম্পিয়ারের একটি ক্ষুদ্র সংকেত দিয়ে 4 মিলিঅ্যাম্পিয়ার প্রবাহ নিয়ন্ত্রণ করা যাচ্ছে — এটিই প্রবাহ বিবর্ধন। -
২৪৪
একটি ট্রানজিস্টরের বেস অঞ্চল খুব পাতলা ও হালকা ডোপ করা হয় কেন?
- ক যাতে বেস প্রবাহ বেশি হয়
- খ যাতে ইমিটার থেকে আসা বেশিরভাগ বাহক পুনর্মিলিত না হয়ে কালেক্টরে পৌঁছে যায়
- গ যাতে ট্রানজিস্টরের আকার ছোট হয়
- ঘ যাতে বেসের রোধ কম হয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) যাতে ইমিটার থেকে আসা বেশিরভাগ বাহক পুনর্মিলিত না হয়ে কালেক্টরে পৌঁছে যায়
বেস পুরু বা ভারী ডোপ করা হলে ইমিটার থেকে আসা বাহকের বড় অংশ সেখানেই পুনর্মিলিত হয়ে যেত ⟹ IB বড়, IC ছোট ⟹ α ও β দুটোই কম।
পাতলা ও হালকা ডোপ করা বেসে বাহকরা দ্রুত পার হয়ে কালেক্টরে চলে যায় ⟹ α ≈ 0.99
বেসের পুরুত্ব সাধারণত এক মাইক্রোমিটারেরও কম — ট্রানজিস্টরের পুরো কার্যকারিতাই এই একটি নকশার ওপর দাঁড়ানো। -
২৪৫
ট্রানজিস্টরকে বিবর্ধক হিসেবে কাজ করাতে জাংশন দুটিতে কী ধরনের ঝোঁক দিতে হয়?
- ক দুটোই সম্মুখ ঝোঁকে
- খ দুটোই বিমুখ ঝোঁকে
- গ ইমিটার-বেস বিমুখ, কালেক্টর-বেস সম্মুখ
- ঘ ইমিটার-বেস জাংশন সম্মুখ ঝোঁকে, কালেক্টর-বেস জাংশন বিমুখ ঝোঁকে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) ইমিটার-বেস জাংশন সম্মুখ ঝোঁকে, কালেক্টর-বেস জাংশন বিমুখ ঝোঁকে
সম্মুখ ঝোঁকে ইমিটার-বেস ⟹ ইমিটার প্রচুর বাহক বেসে পাঠায়
বিমুখ ঝোঁকে কালেক্টর-বেস ⟹ কালেক্টরের প্রবল ক্ষেত্র ঐ বাহকদের টেনে নেয়
এটিই সক্রিয় অঞ্চল (active region) — কেবল এখানেই রৈখিক বিবর্ধন হয়।
দুটোই সম্মুখ ⟹ সম্পৃক্ত (সুইচ চালু)
দুটোই বিমুখ ⟹ কাট-অফ (সুইচ বন্ধ)
সুইচ হিসেবে ব্যবহার করলে শেষ দুটি অবস্থাতেই ট্রানজিস্টর চালানো হয়। -
২৪৬
ট্রানজিস্টরে প্রবাহ বিবর্ধন গুণক β-এর সংজ্ঞা কী?
- ক ICIE
- খ IEIC
- গ IBIC
- ঘ ICIB
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) ICIB
β = ICIB — সাধারণ ইমিটার (CE) বিন্যাসের প্রবাহ লাভ
α = ICIE — সাধারণ বেস (CB) বিন্যাসের প্রবাহ লাভ, সবসময় 1-এর কম
β ≫ 1 বলেই CE বিন্যাসেই সবচেয়ে বেশি বিবর্ধন পাওয়া যায় — তাই এটিই সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত।
CB বিন্যাসে প্রবাহ লাভ 1-এর কম হলেও ভোল্টেজ লাভ বড় হতে পারে। -
২৪৭
একটি ট্রানজিস্টর বিবর্ধকে β = 50, ইনপুট রোধ 1 kΩ ও লোড রোধ 10 kΩ। ভোল্টেজ লাভ কত?
- ক 50
- খ 500
- গ 5
- ঘ 0.5
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 500
AV = β × RLRin = 50 × 101 = 500
অর্থাৎ ইনপুটে 10 mV সংকেত দিলে আউটপুটে 5 V পাওয়া যাবে।
ক্ষমতা লাভ = AV × β = 500 × 50 = 25000 — ট্রানজিস্টরের প্রকৃত শক্তি এখানেই।
বাড়তি শক্তি আসে ব্যাটারি থেকে; ট্রানজিস্টর কেবল ছোট সংকেত দিয়ে সেই শক্তির প্রবাহ নিয়ন্ত্রণ করে। -
২৪৮
n-p-n ও p-n-p ট্রানজিস্টরের মধ্যে প্রধান পার্থক্য কী?
- ক n-p-n-এ কোনো হোল থাকে না
- খ n-p-n-এ প্রধান বাহক ইলেকট্রন, p-n-p-এ হোল; তাই ব্যাটারির সংযোগ উল্টো হয়
- গ p-n-p-এ β সবসময় বেশি
- ঘ দুটির কার্যনীতি সম্পূর্ণ আলাদা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) n-p-n-এ প্রধান বাহক ইলেকট্রন, p-n-p-এ হোল; তাই ব্যাটারির সংযোগ উল্টো হয়
n-p-n: ইমিটার ইলেকট্রন পাঠায় ⟹ প্রধান বাহক ইলেকট্রন
p-n-p: ইমিটার হোল পাঠায় ⟹ প্রধান বাহক হোল
কার্যনীতি একই, কেবল ব্যাটারির মেরু ও প্রবাহের দিক উল্টো।
ইলেকট্রনের গতিশীলতা বেশি বলে n-p-n ট্রানজিস্টর দ্রুততর — তাই আধুনিক উচ্চগতির বর্তনীতে এটিই বেশি ব্যবহৃত হয়। -
২৪৯
একটি ট্রানজিস্টরে α = 0.99 এবং ইমিটার প্রবাহ 10 mA। বেস প্রবাহ কত?
- ক 0.1 mA
- খ 9.9 mA
- গ 1 mA
- ঘ 0.01 mA
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 0.1 mA
IC = αIE = 0.99 × 10 = 9.9 mA
IB = IE − IC = 10 − 9.9 = 0.1 mA
যাচাই: β = α1 − α = 0.990.01 = 99 ⟹ IC = 99 × 0.1 = 9.9 mA ✓
বেস প্রবাহ কালেক্টরের মাত্র 1 % — এই বিশাল অনুপাতই বিবর্ধনের উৎস। -
২৫০
ট্রানজিস্টরকে সুইচ হিসেবে ব্যবহার করলে সে কোন দুটি অবস্থায় কাজ করে?
- ক কেবল সক্রিয় অঞ্চলে
- খ কেবল কাট-অফে
- গ কাট-অফ (সম্পূর্ণ বন্ধ) ও সম্পৃক্ত (সম্পূর্ণ চালু)
- ঘ ভাঙন অঞ্চলে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) কাট-অফ (সম্পূর্ণ বন্ধ) ও সম্পৃক্ত (সম্পূর্ণ চালু)
কাট-অফ: IB = 0 ⟹ IC ≈ 0 ⟹ সুইচ খোলা (আউটপুট উঁচু)
সম্পৃক্ত: IB যথেষ্ট বড় ⟹ IC সর্বাধিক, VCE ≈ 0.2 V ⟹ সুইচ বন্ধ (আউটপুট নিচু)
মাঝের সক্রিয় অঞ্চল এড়ানো হয়, কারণ সেখানে ট্রানজিস্টরে ক্ষমতা ক্ষয় সবচেয়ে বেশি।
এই দুই অবস্থাই ডিজিটাল বর্তনীর 0 ও 1 — সব লজিক গেট এভাবেই তৈরি। -
২৫১
একটি ট্রানজিস্টর বিবর্ধকে বেস প্রবাহ 20 μA থেকে বেড়ে 60 μA হলে কালেক্টর প্রবাহ 2 mA থেকে 6 mA হয়। β কত এবং ইনপুট ভোল্টেজ 0.02 V বাড়লে ইনপুট রোধ কত?
- ক β = 100, Rin = 500 Ω
- খ β = 100, Rin = 1000 Ω
- গ β = 50, Rin = 500 Ω
- ঘ β = 100, Rin = 250 Ω
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) β = 100, Rin = 500 Ω
β = ΔICΔIB = 4 mA40 μA = 4 × 10−340 × 10−6 = 100
Rin = ΔVBEΔIB = 0.0240 × 10−6 = 500 Ω
ইনপুট রোধ ছোট হওয়াই CE বিন্যাসের বৈশিষ্ট্য (সাধারণত 500–2000 Ω), আউটপুট রোধ বড়।
দুটোই গতিশীল রাশি — পরিবর্তনের অনুপাত, স্থির মানের অনুপাত নয়। -
২৫২
ট্রানজিস্টরে ক্ষমতা লাভ কীভাবে পাওয়া যায়?
- ক ভোল্টেজ লাভ ও প্রবাহ লাভের যোগফল হিসেবে
- খ কেবল ভোল্টেজ লাভ হিসেবে
- গ ভোল্টেজ লাভ ও প্রবাহ লাভের গুণফল হিসেবে
- ঘ কেবল প্রবাহ লাভ হিসেবে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) ভোল্টেজ লাভ ও প্রবাহ লাভের গুণফল হিসেবে
AP = PoutPin = VoutIoutVinIin = AV × AI
যেমন AV = 500, β = 50 ⟹ AP = 25000
এই বাড়তি ক্ষমতা শূন্য থেকে আসে না — আসে DC ব্যাটারি থেকে। ট্রানজিস্টর কেবল একটি নিয়ন্ত্রিত ভালভের মতো কাজ করে।
শক্তির সংরক্ষণ অক্ষুণ্ণই থাকে। -
২৫৩
ট্রানজিস্টরের ইমিটার ভারীভাবে ডোপ করা হয় কেন?
- ক যাতে তার রোধ বেশি হয়
- খ যাতে সে বাহক শোষণ করতে পারে
- গ যাতে সে তাপ সহ্য করতে পারে
- ঘ যাতে সে বেসে প্রচুর সংখ্যাগুরু বাহক পাঠাতে পারে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) যাতে সে বেসে প্রচুর সংখ্যাগুরু বাহক পাঠাতে পারে
ইমিটারের কাজই বাহক নিঃসরণ করা ⟹ যত বেশি ডোপ, তত বেশি বাহক ⟹ তত বড় IE
তিন অংশের ডোপিং ক্রম:
• ইমিটার — সবচেয়ে বেশি
• কালেক্টর — মাঝারি, কিন্তু আকারে সবচেয়ে বড় (তাপ সরাতে)
• বেস — সবচেয়ে কম ও সবচেয়ে পাতলা
এই অসমতার কারণেই ইমিটার ও কালেক্টর অদলবদল করা যায় না — উল্টো লাগালে β অনেক কমে যায়। -
২৫৪
একটি ট্রানজিস্টরে কালেক্টর প্রবাহ 4.95 mA ও ইমিটার প্রবাহ 5 mA। α কত?
- ক 0.95
- খ 1.01
- গ 0.99
- ঘ 99
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 0.99
α = ICIE = 4.955 = 0.99
α সবসময় 1-এর কম, কারণ IC < IE (কিছু বাহক বেসে হারায়)।
সংশ্লিষ্ট β = 0.990.01 = 99
1.01 উত্তর হতে পারে না — সেটি হলে শক্তির সংরক্ষণ ভাঙত। -
২৫৫
AND গেটে A = 1, B = 0 হলে আউটপুট কত?
- ক 1
- খ 0
- গ অনির্ধারিত
- ঘ 2
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 0
AND গেট: Y = A · B
আউটপুট 1 হয় কেবল যখন সব ইনপুটই 1
1 · 0 = 0
সত্যক সারণি: 00→0, 01→0, 10→0, 11→1
বাংলায় ভাবলে — "এবং" মানে দুটোই লাগবে; একটি না থাকলেই না। -
২৫৬
চার সম্ভাব্য ইনপুট-জোড়ার মধ্যে NAND গেটের আউটপুট কতবার 0 হয়?
- ক তিনবার
- খ একবার, কেবল দুই ইনপুটই 1 হলে
- গ দুইবার
- ঘ কখনও নয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) একবার, কেবল দুই ইনপুটই 1 হলে
NAND = NOT + AND ⟹ Y = (A · B)′
AND-এর আউটপুট 1 হয় কেবল 11-তে ⟹ NOT করলে সেখানেই 0
সত্যক সারণি: 00→1, 01→1, 10→1, 11→0
অর্থাৎ চারটির মধ্যে একবার।
NOR ঠিক উল্টো — সেখানে আউটপুট 1 হয় একবার (00-তে), বাকি তিনবার 0। -
২৫৭
NOR গেটের আউটপুট 1 হয় কখন?
- ক কেবল যখন সব ইনপুট 0
- খ কেবল যখন সব ইনপুট 1
- গ যখন যেকোনো একটি ইনপুট 1
- ঘ সবসময়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) কেবল যখন সব ইনপুট 0
NOR = NOT + OR ⟹ Y = (A + B)′
OR-এর আউটপুট 0 হয় কেবল 00-তে ⟹ NOT করলে সেখানেই 1
সত্যক সারণি: 00→1, 01→0, 10→0, 11→0
NAND ও NOR — দুটিই সার্বজনীন গেট; কেবল একটির পুনরাবৃত্তি দিয়েই যেকোনো লজিক বর্তনী বানানো যায়। এ কারণেই IC তৈরিতে এদের এত ব্যবহার। -
২৫৮
দুই-ইনপুট XOR গেটের আউটপুট 1 হয় কোন অবস্থায়?
- ক যখন দুটি ইনপুটই 1
- খ যখন দুটি ইনপুট পরস্পর ভিন্ন
- গ যখন দুটি ইনপুটই 0
- ঘ সবসময়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) যখন দুটি ইনপুট পরস্পর ভিন্ন
XOR (এক্সক্লুসিভ OR): Y = A ⊕ B
সত্যক সারণি: 00→0, 01→1, 10→1, 11→0
⟹ আউটপুট 1 হয় কেবল যখন ইনপুট দুটি ভিন্ন
একে বলা যায় "পার্থক্য শনাক্তকারী" — দুটি বিট এক কি না, এক ধাপেই বলে দেয়।
অর্ধ-যোগকারক (half adder) বর্তনীতে XOR দেয় যোগফলের বিট, আর AND দেয় বহনের বিট। -
২৫৯
বুলিয়ান রাশি Y = (A + B)′ কোন গেট নির্দেশ করে?
- ক NAND
- খ NOR
- গ XOR
- ঘ AND
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) NOR
ভেতরে OR (+), বাইরে NOT (′) ⟹ NOR
তুলনায়:
• (A · B)′ ⟹ NAND
• A′ · B′ ⟹ ডি-মরগ্যান অনুসারে এটিও NOR-এর সমান
• A′ + B′ ⟹ NAND-এর সমান
ডি-মরগ্যানের সূত্র: (A + B)′ = A′B′ এবং (AB)′ = A′ + B′ — যোগ-গুণ উল্টে যায়, প্রতিটি চলকে বার বসে। -
২৬০
বুলিয়ান বীজগণিতে A + A′ = কত?
- ক 1
- খ 0
- গ A
- ঘ 2A
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 1
A হয় 0 নয় 1:
• A = 0 ⟹ 0 + 1 = 1
• A = 1 ⟹ 1 + 0 = 1
⟹ সবসময় 1
সঙ্গী সূত্র: A · A′ = 0 (একই সাথে সত্য ও মিথ্যা হতে পারে না)
আরও কয়েকটি: A + A = A, A · A = A, A + 1 = 1, A · 0 = 0।
সেমিকন্ডাক্টর ও ইলেকট্রনিক্স নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।