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 ২/৩৮
-
২১
সিলিকন ও জার্মেনিয়াম পর্যায় সারণির কোন শ্রেণির মৌল?
- ক দ্বিযোজী
- খ ত্রিযোজী
- গ চতুর্যোজী (গ্রুপ ১৪)
- ঘ পঞ্চযোজী
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) চতুর্যোজী (গ্রুপ ১৪)
Si ও Ge উভয়েরই বাইরের কক্ষপথে ৪টি যোজন ইলেকট্রন আছে — অর্থাৎ চতুর্যোজী।
এই ৪টি ইলেকট্রন চারটি প্রতিবেশীর সাথে সমযোজী বন্ধন গড়ে স্থিতিশীল স্ফটিক তৈরি করে। -
২২
অর্ধপরিবাহী স্ফটিকে পরমাণুগুলো কী ধরনের বন্ধনে যুক্ত থাকে?
- ক আয়নিক বন্ধন
- খ ধাতব বন্ধন
- গ সমযোজী বন্ধন
- ঘ হাইড্রোজেন বন্ধন
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) সমযোজী বন্ধন
প্রতিটি Si পরমাণু তার ৪টি যোজন ইলেকট্রন চারটি প্রতিবেশীর সাথে ভাগাভাগি করে — এটিই সমযোজী বন্ধন।
ফলে প্রতিটি পরমাণু কার্যত ৮টি ইলেকট্রনের স্থিতিশীল বিন্যাস পায় এবং 0 K-এ কোনো মুক্ত ইলেকট্রন থাকে না। -
২৩
অর্ধপরিবাহী পদার্থের গঠন কেমন হতে হয়?
- ক সুশৃঙ্খল স্ফটিক জালিকা
- খ সম্পূর্ণ অনিয়মিত
- গ তরল
- ঘ গ্যাসীয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) সুশৃঙ্খল স্ফটিক জালিকা
শক্তি ব্যান্ড তৈরি হয় পরমাণুর নিয়মিত পর্যাবৃত্ত বিন্যাস থেকে, তাই অর্ধপরিবাহী হতে হয় একক স্ফটিক।
এজন্যই IC তৈরির আগে অত্যন্ত বিশুদ্ধ ও নিখুঁত সিলিকন স্ফটিক বানানো হয়। -
২৪
আলো শোষণ করে ইলেকট্রন-হোল জোড়া তৈরি করতে ফোটনের শক্তি কেমন হতে হবে?
- ক ব্যান্ড ব্যবধানের চেয়ে কম
- খ যেকোনো মানের
- গ ব্যান্ড ব্যবধানের চেয়ে বেশি বা সমান
- ঘ শূন্য
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) ব্যান্ড ব্যবধানের চেয়ে বেশি বা সমান
ইলেকট্রনকে পুরো ব্যবধান পেরোতে হবে, তাই hf ≥ Eg।
এর কম শক্তির ফোটন শোষিত না হয়ে পার হয়ে যায় — এজন্যই সিলিকন অবলোহিত আলোর কাছে স্বচ্ছ। -
২৫
অন্তরকে খুব উচ্চ বিভব প্রয়োগ করলে কী হয়?
- ক কিছুই হয় না
- খ ব্যান্ড ব্যবধান বেড়ে যায়
- গ একসময় ভেঙে গিয়ে পরিবাহী হয়ে যায়
- ঘ অন্তরক ঠান্ডা হয়ে যায়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) একসময় ভেঙে গিয়ে পরিবাহী হয়ে যায়
যথেষ্ট শক্তিশালী তড়িৎ ক্ষেত্র ইলেকট্রনকে জোর করে ব্যান্ড ব্যবধান পার করিয়ে দিতে পারে।
তখন হঠাৎ বিপুল প্রবাহ বয়ে যায় — একেই বলে ডাইইলেকট্রিক ভাঙন। বজ্রপাত এর প্রাকৃতিক উদাহরণ। -
২৬
ধাতুতে মুক্ত ইলেকট্রনের ঘনত্ব অর্ধপরিবাহীর তুলনায় কেমন?
- ক বহুগুণ কম
- খ বহুগুণ বেশি
- গ প্রায় সমান
- ঘ শূন্য
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) বহুগুণ বেশি
ধাতুতে প্রতি ঘনমিটারে প্রায় 10²⁸-10²⁹টি মুক্ত ইলেকট্রন, আর বিশুদ্ধ সিলিকনে প্রায় 10¹⁶টি।
অর্থাৎ ধাতুতে প্রায় 10¹² গুণ বেশি — এই বিশাল পার্থক্যই পরিবাহিতার পার্থক্য ব্যাখ্যা করে। -
২৭
অর্ধপরিবাহীর পরিবাহিতা মূলত কীসের ওপর নির্ভর করে?
- ক শুধু পদার্থের আকারের ওপর
- খ শুধু তারের দৈর্ঘ্যের ওপর
- গ শুধু প্রয়োগ করা বিভবের ওপর
- ঘ আধান বাহকের সংখ্যা ও গতিশীলতার ওপর
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) আধান বাহকের সংখ্যা ও গতিশীলতার ওপর
পরিবাহিতা σ = e(neμe + nhμh)
অর্থাৎ বাহকের সংখ্যা ও তাদের গতিশীলতা দুইটিই গুরুত্বপূর্ণ। তাপ বা ডোপিং দিয়ে সংখ্যা বাড়ালেই পরিবাহিতা বাড়ে। -
২৮
ইলেকট্রন ও হোলের গতিশীলতার (mobility) তুলনা কেমন?
- ক ইলেকট্রনের গতিশীলতা বেশি
- খ হোলের গতিশীলতা বেশি
- গ দুইটি সমান
- ঘ হোলের গতিশীলতা শূন্য
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) ইলেকট্রনের গতিশীলতা বেশি
হোলের চলাচল আসলে পরপর ইলেকট্রনের লাফ, তাই তা ধীর।
ফলে μe > μh — সিলিকনে প্রায় তিন গুণ। এজন্যই দ্রুতগতির ডিভাইসে n-চ্যানেল বেশি ব্যবহৃত হয়। -
২৯
অর্ধপরিবাহীতে পুনর্মিলন (recombination) বলতে কী বোঝায়?
- ক পরিবহন ব্যান্ডের ইলেকট্রন যোজন ব্যান্ডের হোলে ফিরে গিয়ে জোড়াটি নিঃশেষ হওয়া
- খ দুইটি ইলেকট্রন জোড়া লাগা
- গ নতুন ইলেকট্রন-হোল জোড়া তৈরি হওয়া
- ঘ পরমাণু ভেঙে যাওয়া
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) পরিবহন ব্যান্ডের ইলেকট্রন যোজন ব্যান্ডের হোলে ফিরে গিয়ে জোড়াটি নিঃশেষ হওয়া
মুক্ত ইলেকট্রন কোনো হোলে ফিরে গেলে দুইটিই নিঃশেষ হয় ও শক্তি তাপ বা আলো হিসেবে বেরিয়ে যায়।
সাম্যাবস্থায় সৃষ্টি ও পুনর্মিলনের হার সমান থাকে, তাই বাহকের ঘনত্ব স্থির থাকে। LED-তে এই শক্তিই আলো হয়ে বেরোয়। -
৩০
তাপীয় সাম্যাবস্থায় বিশুদ্ধ অর্ধপরিবাহীতে কী সত্য?
- ক কোনো জোড়াই তৈরি হয় না
- খ শুধু জোড়া তৈরি হয়
- গ ইলেকট্রন-হোল জোড়া সৃষ্টি ও পুনর্মিলনের হার সমান
- ঘ শুধু পুনর্মিলন ঘটে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) ইলেকট্রন-হোল জোড়া সৃষ্টি ও পুনর্মিলনের হার সমান
তাপ ক্রমাগত নতুন জোড়া তৈরি করে, আবার পুনর্মিলনে জোড়া নিঃশেষও হয়।
সাম্যাবস্থায় দুই হার সমান, তাই একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় বাহকের ঘনত্ব স্থির থাকে। -
৩১
একই তাপমাত্রায় জার্মেনিয়ামের পরিবাহিতা সিলিকনের চেয়ে বেশি কেন?
- ক জার্মেনিয়াম ধাতু
- খ জার্মেনিয়ামের ইলেকট্রন সংখ্যা বেশি
- গ জার্মেনিয়ামের ব্যান্ড ব্যবধান ছোট
- ঘ জার্মেনিয়াম হালকা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) জার্মেনিয়ামের ব্যান্ড ব্যবধান ছোট
Ge-এর ব্যবধান 0.7 eV, Si-এর 1.1 eV।
ছোট ব্যবধান মানে একই তাপমাত্রায় অনেক বেশি ইলেকট্রন লাফ দিতে পারে, তাই পরিবাহিতাও বেশি। তবে এ কারণেই Ge তাপে বেশি অস্থিতিশীল। -
৩২
সিলিকনের ব্যান্ড ব্যবধান 1.1 eV হলে তা কত জুল?
- ক 1.76 × 10⁻²⁰ J
- খ 1.1 × 10⁻¹⁹ J
- গ 1.76 × 10⁻¹⁹ J
- ঘ 6.8 × 10⁻¹⁹ J
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 1.76 × 10⁻¹⁹ J
E = 1.1 × 1.6 × 10⁻¹⁹
= 1.76 × 10⁻¹⁹ J। -
৩৩
একটি অর্ধপরিবাহীর ব্যান্ড ব্যবধান 1.24 eV। ইলেকট্রন-হোল জোড়া তৈরি করতে সর্বোচ্চ কত তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলো লাগবে?
- ক 620 nm
- খ 1000 nm
- গ 500 nm
- ঘ 1240 nm
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 1000 nm
λ = 1240E (eV) = 12401.24
= 1000 nm — এর চেয়ে বড় তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলো শোষিত হবে না। -
৩৪
2.48 eV ব্যান্ড ব্যবধানের একটি পদার্থের সূচন তরঙ্গদৈর্ঘ্য কত?
- ক 1000 nm
- খ 620 nm
- গ 500 nm
- ঘ 250 nm
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 500 nm
λ = 12402.48
= 500 nm — সবুজ আলোর অঞ্চল, তাই এই পদার্থ দৃশ্যমান আলোর কিছু অংশ শোষণ করতে পারবে। -
৩৫
জার্মেনিয়ামের ব্যান্ড ব্যবধান 0.7 eV হলে তা জুলে কত?
- ক 1.12 × 10⁻²⁰ J
- খ 0.7 × 10⁻¹⁹ J
- গ 4.4 × 10⁻¹⁹ J
- ঘ 1.12 × 10⁻¹⁹ J
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 1.12 × 10⁻¹⁹ J
0.7 × 1.6 × 10⁻¹⁹
= 1.12 × 10⁻¹⁹ J। -
৩৬
একটি অর্ধপরিবাহীর আপেক্ষিক রোধ 2 × 10⁻³ Ωm হলে পরিবাহিতা কত?
- ক 2 × 10³ Sm⁻¹
- খ 500 Sm⁻¹
- গ 5 × 10⁻³ Sm⁻¹
- ঘ 50 Sm⁻¹
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 500 Sm⁻¹
σ = 1ρ = 12 × 10⁻³
= 500 Sm⁻¹। -
৩৭
একটি ফোটনের শক্তি 1 eV। এটি কি সিলিকনে (Eg = 1.1 eV) ইলেকট্রন-হোল জোড়া তৈরি করতে পারবে?
- ক হ্যাঁ, শক্তি যথেষ্ট
- খ হ্যাঁ, দুইটি জোড়া তৈরি করবে
- গ না, শক্তি অনেক বেশি
- ঘ না, শক্তি ব্যান্ড ব্যবধানের চেয়ে কম
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) না, শক্তি ব্যান্ড ব্যবধানের চেয়ে কম
hf = 1 eV < Eg = 1.1 eV
তাই ইলেকট্রন ব্যবধান পেরোতে পারবে না — কোনো জোড়া তৈরি হবে না, ফোটনটি পার হয়ে যাবে। -
৩৮
হীরার ব্যান্ড ব্যবধান 5.5 eV। একে অতিক্রম করতে ফোটনের সর্বোচ্চ তরঙ্গদৈর্ঘ্য প্রায় কত?
- ক 620 nm
- খ 1000 nm
- গ 450 nm
- ঘ 225 nm
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 225 nm
λ = 12405.5 ≈ 225 nm
এটি অতিবেগুনি অঞ্চলে, তাই দৃশ্যমান আলো হীরায় শোষিত হয় না — এজন্যই হীরা স্বচ্ছ ও বর্ণহীন। -
৩৯
বিশুদ্ধ (intrinsic) অর্ধপরিবাহী কাকে বলে?
- ক যাতে পঞ্চযোজী মৌল মেশানো আছে
- খ যাতে কোনো অপদ্রব্য মেশানো হয়নি, এমন রাসায়নিকভাবে বিশুদ্ধ অর্ধপরিবাহী
- গ যাতে ত্রিযোজী মৌল মেশানো আছে
- ঘ যাতে ধাতু মেশানো আছে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) যাতে কোনো অপদ্রব্য মেশানো হয়নি, এমন রাসায়নিকভাবে বিশুদ্ধ অর্ধপরিবাহী
বিশুদ্ধ অর্ধপরিবাহীতে কোনো অপদ্রব্য নেই — শুধু Si বা Ge পরমাণু।
এখানে সব আধান বাহক আসে বন্ধন ভেঙে, বাইরের কোনো উৎস থেকে নয়। -
৪০
বিশুদ্ধ অর্ধপরিবাহীতে ইলেকট্রন ও হোলের সংখ্যার সম্পর্ক কী?
- ক ne = nh = ni
- খ ne > nh
- গ ne < nh
- ঘ nh = 0
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) ne = nh = ni
প্রতিটি ভাঙা বন্ধন থেকে ঠিক একটি ইলেকট্রন ও একটি হোল জোড়ায় তৈরি হয়।
তাই বিশুদ্ধ অবস্থায় ne = nh = ni — একে বলা হয় বিশুদ্ধ বাহক ঘনত্ব।
সেমিকন্ডাক্টর ও ইলেকট্রনিক্স নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।