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।
-
৪৪১
n-টাইপ অর্ধপরিবাহী তৈরির জন্য বিশুদ্ধ জার্মেনিয়ামের সাথে অপদ্রব্য হিসাবে যোগ করা হয়—
- ক Ar
- খ As
- গ Al
- ঘ N
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) As
n-টাইপ অর্ধপরিবাহী তৈরিতে চতুর্যোজী Ge বা Si-এর সাথে পঞ্চযোজী অপদ্রব্য (দাতা/donor) মেশানো হয়: As, P, Sb, Bi।
দাতা পরমাণুর পঞ্চম ইলেকট্রনটি মুক্ত হয়ে সংখ্যাগরিষ্ঠ বাহক হয়; হোল সংখ্যালঘু বাহক।
Al, B, Ga, In ত্রিযোজী (গ্রাহক/acceptor) — এদের মেশালে p-টাইপ হয়, হোল সংখ্যাগরিষ্ঠ বাহক।
Ar নিষ্ক্রিয় গ্যাস, N অপদ্রব্য হিসেবে ব্যবহৃত হয় না। -
৪৪২
তাপমাত্রা বাড়ালে অর্ধপরীবারহির রোধ-
- ক কমবে
- খ বৃদ্ধি পাবে
- গ অপরিবর্তিত থাকবে
- ঘ শূন্য হবে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) কমবে
অর্ধপরিবাহীর (Si, Ge) রোধের তাপমাত্রা সহগ ঋণাত্মক — তাপমাত্রা বাড়লে আরও সমযোজী বন্ধন ভেঙে ইলেকট্রন-হোল জোড়া বাড়ে, বাহকের সংখ্যা বাড়ে, রোধ কমে।
ধাতুর ক্ষেত্রে তাপমাত্রা বাড়লে আয়ন কম্পন বেড়ে সংঘর্ষ বাড়ে, রোধ বাড়ে (α ধনাত্মক)।
পরম শূন্য তাপমাত্রায় বিশুদ্ধ অর্ধপরিবাহী অন্তরকের মতো আচরণ করে; অতিপরিবাহীতে রোধ শূন্য হয়।
থার্মিস্টর এই ধর্মের ভিত্তিতে তাপমাত্রা মাপে। -
৪৪৩
নিচের কোনটি অন্তরক?
- ক সিরামিক
- খ বিসমাথ
- গ সিলিকন
- ঘ লোহা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) সিরামিক
সিরামিকের যোজন ব্যান্ড ও পরিবহন ব্যান্ডের মধ্যে শক্তি ব্যবধান অনেক বেশি হওয়ায় এতে মুক্ত ইলেকট্রন প্রায় থাকে না, তাই এটি অন্তরক। বিসমাথ ও লোহা ধাতু (পরিবাহী) এবং সিলিকন অর্ধপরিবাহী। সঠিক উত্তর ক। -
৪৪৪
ট্রানজিস্টর নিচের কোন কাজটি করে?
- ক দুর্বল সংকেতকে বিবর্ধিত করে
- খ তাপ উৎপাদন করে
- গ ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রণ করে
- ঘ লাইন ভোল্টেজকে ত্রুটিমুক্ত করে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) দুর্বল সংকেতকে বিবর্ধিত করে
ট্রানজিস্টরের প্রধান কাজ দুর্বল সংকেতকে বিবর্ধন করা; এটি সুইচ হিসেবেও কাজ করে।
এটি তিন স্তরের অর্ধপরিবাহী কৌশল, ইমিটার, বেস ও কালেক্টর; বেস খুব পাতলা ও কম ডোপিংযুক্ত।
সাধারণ ইমিটার সংযোগে প্রবাহ বিবর্ধক গুণক β = iCiB, এবং iE = iB + iC।
বিবর্ধনের জন্য ইমিটার-বেস সংযোগ সম্মুখ ঝোঁকে ও কালেক্টর-বেস সংযোগ বিমুখ ঝোঁকে রাখতে হয়। -
৪৪৫
ট্রানজিস্টর-এর অসুবিধা নিচের কোনটি?
- ক দীর্ঘস্থায়ী
- খ উচ্চ বিভবে কাজ করে না
- গ খুব সস্তা
- ঘ আকারে খুব ছোট
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) উচ্চ বিভবে কাজ করে না
ট্রানজিস্টর অর্ধপরিবাহী যন্ত্র, এটি উচ্চ বিভব ও উচ্চ ক্ষমতায় কাজ করতে পারে না, অতিরিক্ত ভোল্টেজ বা তাপে সহজেই নষ্ট হয়।
সুবিধা: আকারে ছোট, সস্তা, দীর্ঘস্থায়ী, কম বিদ্যুৎ খরচ, তাৎক্ষণিক চালু হয়, কোনো ফিলামেন্ট লাগে না।
এটি ত্রিস্তরী (npn বা pnp) যন্ত্র; α = ICIE, β = ICIB, β = α1 − α। -
৪৪৬
ডায়োড রিভার্স বায়াসড (Reverse biased) হলে নিঃশেষিত স্তর (depletion layer)-
- ক একই থাকে
- খ বৃদ্ধি পায়
- গ বিলুপ্ত হয়
- ঘ হ্রাস পায়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) বৃদ্ধি পায়
বিপরীত ঝোঁকে নিঃশেষিত বা ক্ষয়ীভূত স্তরের (depletion layer) প্রস্থ বৃদ্ধি পায়।
p-n জাংশনের সংযোগস্থলে মুক্ত বাহকশূন্য যে অঞ্চল থাকে সেটাই নিঃশেষিত স্তর।
বিপরীত ঝোঁকে p-প্রান্তে ঋণাত্মক ও n-প্রান্তে ধনাত্মক বিভব দেওয়ায় ইলেকট্রন ও হোল জাংশন থেকে দূরে সরে যায়, ফলে স্তরের প্রস্থ ও বিভব প্রাচীর বাড়ে; শুধু সংখ্যালঘু বাহকের অতি ক্ষুদ্র বিপরীত প্রবাহ চলে।
সম্মুখ ঝোঁকে স্তরের প্রস্থ কমে ও প্রবাহ বাড়ে; বিভব প্রাচীর সিলিকনে প্রায় 0.7 V, জার্মেনিয়ামে 0.3 V। -
৪৪৭
নিচের কোনটি তড়িৎ অর্ধপরিবাহী (semiconductor) উদাহরণ?
- ক Nb3Ge-Alloy
- খ Aluminium (Al)
- গ Copper (Cu)
- ঘ Silicon (Si)
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) Silicon (Si)
সিলিকন (Si) চতুর্যোজী অর্ধপরিবাহী; বিশুদ্ধ অবস্থায় অন্তর্জাত, ভেজাল মিশিয়ে (ডোপিং) n-টাইপ ও p-টাইপ করা হয়।
পঞ্চযোজী (P, As, Sb) ভেজালে n-টাইপ, ত্রিযোজী (B, Al, Ga, In) ভেজালে p-টাইপ।
Si-এর নিষিদ্ধ শক্তি ব্যবধান ≈ 1.1 eV; তাপমাত্রা বাড়লে অর্ধপরিবাহীর রোধ কমে।
Al ও Cu পরিবাহী, আর Nb3Ge সংকর অতিপরিবাহী (superconductor), যার সংকট তাপমাত্রা ≈ 23 K। -
৪৪৮
নিচের কোনটি ট্রানজিস্টরের অংশ নয়?
- ক ইমিটার
- খ বেস (Base)
- গ কন্ডাক্টর
- ঘ কালেক্টর
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) কন্ডাক্টর
ট্রানজিস্টরের তিনটি অংশ: ইমিটার (E), বেস (B) ও কালেক্টর (C); কন্ডাক্টর ট্রানজিস্টরের অংশ নয়।
ইমিটার সবচেয়ে বেশি ডোপকৃত (বাহক সরবরাহ করে), বেস অত্যন্ত পাতলা ও সবচেয়ে কম ডোপকৃত, কালেক্টর আকারে সবচেয়ে বড় ও মাঝারি ডোপকৃত।
দুই ধরন npn ও pnp; বিবর্ধকরূপে কাজে ইমিটার-বেস সন্ধি সম্মুখ ঝোঁকে ও কালেক্টর-বেস সন্ধি বিপরীত ঝোঁকে থাকে।
IE = IB + IC; প্রবাহ লাভ α = ICIE (< 1), β = ICIB, β = α1 − α। -
৪৪৯
নিচের কোনটি সেমিকন্ডাক্টরের পরিবাহিতার জন্য দায়ী?
- ক মুক্ত ইলেকট্রন ও নিউট্রন
- খ মুক্ত ইলেকট্রন
- গ মুক্ত ইলেকট্রন ও প্রোটন
- ঘ মুক্ত ইলেকট্রন ও হোল
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) মুক্ত ইলেকট্রন ও হোল
অর্ধপরিবাহীর পরিবাহিতার জন্য দায়ী দুই ধরনের আধান বাহক: মুক্ত ইলেকট্রন (ঋণাত্মক) ও হোল (ধনাত্মক)।
বিশুদ্ধ (intrinsic) অর্ধপরিবাহীতে ne = nh; তাপমাত্রা বাড়লে সমযোজী বন্ধন ভেঙে ইলেকট্রন-হোল যুগল তৈরি হয়, তাই পরিবাহিতা বাড়ে ও রোধ কমে (ঋণাত্মক তাপ সহগ)।
n-টাইপে (পঞ্চযোজী ভেজাল P, As, Sb) সংখ্যাগুরু বাহক ইলেকট্রন, p-টাইপে (ত্রিযোজী ভেজাল B, Al, Ga, In) সংখ্যাগুরু বাহক হোল।
মোট প্রবাহ I = Ie + Ih; নিউট্রন ও প্রোটন নিউক্লিয়াসে আবদ্ধ, এরা পরিবহনে অংশ নেয় না। -
৪৫০
নিচের কোনটি ইন্টিগ্রেটেড সার্কিটের বৈশিষ্ট্য নয়?
- ক সংযোগ সংখ্যা বেশি
- খ কম বিদ্যুৎ প্রয়োজন
- গ অত্যন্ত ক্ষুদ্রাকৃতির
- ঘ নির্ভরযোগ্যতা বেশি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) সংযোগ সংখ্যা বেশি
IC-তে ট্রানজিস্টর, ডায়োড, রোধ, ধারক একই সিলিকন চিপে গড়া হয়, তাই বাইরের সংযোগ ও সোল্ডারিং জোড়ের সংখ্যা খুব কম; 'সংযোগ সংখ্যা বেশি' IC-র বৈশিষ্ট্য নয়।
সংযোগ কম বলেই IC-র নির্ভরযোগ্যতা বেশি।
সুবিধা: অত্যন্ত ক্ষুদ্রাকৃতি, কম ওজন, কম বিদ্যুৎ খরচ, কম দাম, বেশি গতি।
অসুবিধা: উচ্চ ক্ষমতা ও উচ্চ ভোল্টেজে অনুপযোগী, নষ্ট হলে মেরামত করা যায় না।
স্কেল অনুযায়ী SSI, MSI, LSI, VLSI; চিপে উপাদানসংখ্যা যত বাড়ে বাইরের সংযোগ তত কমে। -
৪৫১
4 বিট (4 bits) দিয়ে সর্বোচ্চ কয়টি সংখ্যা প্রকাশ করা যায়?
- ক 16
- খ 8
- গ 4
- ঘ 64
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 16
এখানে, বিট সংখ্যা n = 4, প্রতিটি বিট 0 অথবা 1 হতে পারে।
মোট সম্ভাব্য সংখ্যা = 2n = 24 = 16 (0000 থেকে 1111, অর্থাৎ দশমিকে 0 থেকে 15)।
n বিটে সবচেয়ে বড় মান = 2n − 1; যেমন 4 বিটে 15, 8 বিটে (1 বাইট) মোট 28 = 256টি সংখ্যা, সবচেয়ে বড় মান 255।
শর্টকাট: প্রতি এক বিট বাড়লে সংখ্যার পরিমাণ দ্বিগুণ হয়। -
৪৫২
কোনটি অর্ধ-পরিবাহী?
- ক অ্যালুমিনিয়াম
- খ কপার
- গ সিলিকন
- ঘ সোডিয়াম
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) সিলিকন
সিলিকন (Si) চতুর্যোজী অর্ধপরিবাহী; 0 K-এ অন্তরক, তাপমাত্রা বাড়লে রোধ কমে অর্থাৎ পরিবাহিতা বাড়ে (ঋণাত্মক তাপমাত্রা সহগ)।
সিলিকনের নিষিদ্ধ শক্তি ব্যবধান ≈ 1.1 eV, জার্মেনিয়ামের ≈ 0.72 eV; পরিবাহীতে এই ব্যবধান নেই, অন্তরকে > 5 eV।
অ্যালুমিনিয়াম, কপার, সোডিয়াম ধাতব পরিবাহী, তাপমাত্রা বাড়লে এদের রোধ বাড়ে।
অন্যান্য অর্ধপরিবাহী: জার্মেনিয়াম, সেলেনিয়াম, GaAs। -
৪৫৩
নিচের কোনটি এসি-কে ডিসি-তে রূপান্তরিত করে?
- ক ডায়োড (Diode)
- খ ভোল্টমিটার (Voltmeter)
- গ অ্যামিটার (Ammeter)
- ঘ ট্রানজিস্টর (Transistor)
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) ডায়োড (Diode)
ডায়োড একমুখী পরিবাহী, অগ্রবর্তী ঝোঁকে প্রবাহ চলে, বিপরীত ঝোঁকে চলে না; তাই এটি AC-কে DC-তে রূপান্তর করে (একমুখীকরণ বা rectification)।
অর্ধতরঙ্গ একমুখীকরণে 1টি ডায়োড, পূর্ণতরঙ্গে 2টি (কেন্দ্রভেদী ট্রান্সফরমার) বা 4টি (ব্রিজ) ডায়োড লাগে।
ট্রানজিস্টর মূলত বিবর্ধক ও সুইচ হিসেবে, অ্যামিটার প্রবাহ ও ভোল্টমিটার বিভব পার্থক্য মাপে। -
৪৫৪
নিচের কোনটি সেমিকন্ডাক্টর পদার্থ?
- ক অ্যালুমিনিয়াম
- খ সিলিকন
- গ কাচ
- ঘ সিরামিক
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) সিলিকন
সিলিকন (Si) ও জার্মেনিয়াম (Ge) হলো চতুর্যোজী (tetravalent) অর্ধপরিবাহী; এদের নিষিদ্ধ শক্তি ব্যবধান যথাক্রমে প্রায় 1.1 eV ও 0.7 eV, যা পরিবাহী (ব্যবধান ≈ 0) ও অন্তরকের (> 5 eV) মাঝামাঝি।
অ্যালুমিনিয়াম ধাতু তথা সুপরিবাহী; কাচ ও সিরামিক অন্তরক।
তাপমাত্রা বাড়লে অর্ধপরিবাহীর রোধ কমে, অর্থাৎ এদের রোধের তাপমাত্রা সহগ ঋণাত্মক।
পঞ্চযোজী ভেজালে n-টাইপ, ত্রিযোজী ভেজালে p-টাইপ অর্ধপরিবাহী তৈরি হয়। -
৪৫৫
নিচের কোনটি লজিক গেট নয়?
- ক OR
- খ AND
- গ NOT
- ঘ BUT
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) BUT
মৌলিক লজিক গেট তিনটি, OR, AND, NOT; BUT নামে কোনো গেট নেই।
OR গেট: Y = A + B (যোগ), AND গেট: Y = A·B (গুণ), NOT গেট: Y = (বিপরীতকরণ)
NAND ও NOR হলো সার্বজনীন গেট, শুধু এদের দিয়েই যেকোনো গেট তৈরি করা যায়।
XOR গেট: Y = A⊕B, দুই ইনপুট অসমান হলে আউটপুট 1। -
৪৫৬
নিচের কোনটি অর্ধপরিবাহী নয়?
- ক গ্যালিয়াম আর্সেনাইড
- খ আরজেনটাম
- গ জার্মেনিয়াম
- ঘ সিলিকন
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) আরজেনটাম
আরজেনটাম (Ag, রূপা), সবচেয়ে ভালো তড়িৎ পরিবাহী ধাতু; এর যোজন ব্যান্ড ও পরিবহন ব্যান্ড ওভারল্যাপ করে, ব্যান্ড গ্যাপ নেই।
অর্ধপরিবাহী: সিলিকন (Si, ব্যান্ড গ্যাপ 1.1 eV), জার্মেনিয়াম (Ge, 0.7 eV), চতুর্যোজী মৌলিক অর্ধপরিবাহী; গ্যালিয়াম আর্সেনাইড (GaAs, 1.43 eV), যৌগিক অর্ধপরিবাহী, LED ও উচ্চ কম্পাঙ্কের বর্তনীতে ব্যবহৃত।
অর্ধপরিবাহীর রোধ তাপমাত্রা বাড়লে কমে (ঋণাত্মক তাপমাত্রা সহগ), ধাতুর রোধ বাড়ে। পরম শূন্যে বিশুদ্ধ অর্ধপরিবাহী অন্তরক। -
৪৫৭
নিচের কোনটি অপরিবাহী?
- ক সিলিকন
- খ কাচ
- গ তামা
- ঘ অ্যালুমিনিয়াম
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) কাচ
অপরিবাহী বা অন্তরকের যোজন ব্যান্ড ও পরিবহন ব্যান্ডের মাঝে নিষিদ্ধ শক্তি ব্যবধান (ব্যান্ড গ্যাপ) বড়, প্রায় 5 eV বা বেশি (হীরকে ≈ 6 eV), তাই মুক্ত ইলেকট্রন প্রায় থাকে না; উদাহরণ কাচ, রাবার, কাঠ, মাইকা, প্লাস্টিক, শুষ্ক বায়ু।
পরিবাহীতে (তামা, অ্যালুমিনিয়াম, রুপা) যোজন ও পরিবহন ব্যান্ড পরস্পর ওভারল্যাপ করে, প্রচুর মুক্ত ইলেকট্রন থাকে; আপেক্ষিক রোধ প্রায় 10−8 Ω m।
সিলিকন ও জার্মেনিয়াম অর্ধপরিবাহী, ব্যান্ড গ্যাপ যথাক্রমে প্রায় 1.1 eV ও 0.7 eV; পরম শূন্য তাপমাত্রায় অন্তরক, তাপমাত্রা বাড়লে বা অপদ্রব্য মেশালে পরিবাহিতা বাড়ে।
অন্তরকের রোধ তাপমাত্রার সাথে কমে, ধাতুর রোধ বাড়ে। -
৪৫৮
ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট সম্পর্কে সত্য নয় কোনটি?
- ক ওজনে হালকা
- খ অত্যন্ত ক্ষুদ্রাকার
- গ দামে কম
- ঘ বেশি বিদ্যুৎ খরচ করে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) বেশি বিদ্যুৎ খরচ করে
IC খুব কম বিদ্যুৎ খরচ করে, তাই 'বেশি বিদ্যুৎ খরচ করে' কথাটি সত্য নয়।
ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট (IC): একটি সিলিকন চিপে অসংখ্য ট্রানজিস্টর, ডায়োড, রোধ ও ধারক সমন্বিত সম্পূর্ণ বর্তনী; 1958 সালে জ্যাক কিলবি উদ্ভাবন করেন।
সুবিধা: অত্যন্ত ক্ষুদ্রাকার, ওজনে হালকা, ব্যাপক উৎপাদনে দামে কম, কম বিদ্যুৎ খরচ, দ্রুত কাজ করে, সংযোগ কম বলে নির্ভরযোগ্য।
অসুবিধা: উচ্চ ক্ষমতা ও উচ্চ ভোল্টেজে অনুপযোগী, নষ্ট হলে মেরামত করা যায় না, বড় মানের আবেশক, ধারক ও ট্রান্সফরমার IC-তে তৈরি করা যায় না।
ধরন: অ্যানালগ (op-amp) ও ডিজিটাল IC (লজিক গেট, মাইক্রোপ্রসেসর); সমন্বয়ের মাত্রা অনুসারে SSI, MSI, LSI, VLSI। -
৪৫৯
ডায়োড ব্যবহৃত হয় নিচের কোন যন্ত্রটিতে ?
- ক রেডিওতে
- খ ক্যামেরায়
- গ টেপ রেকর্ডারে
- ঘ টেলিভিশনে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) টেলিভিশনে
টেলিভিশনের পাওয়ার সাপ্লাইয়ে এসি-কে ডিসি করতে রেকটিফায়ার ডায়োড, সংকেত শনাক্তকরণে ডিটেক্টর ডায়োড এবং পর্দা/ইনডিকেটরে LED ব্যবহৃত হয়। তাই উত্তর টেলিভিশন। -
৪৬০
অর্ধপরিবাহী নয় কোনটি?
- ক অভ্র
- খ সিলিকন
- গ জার্মেনিয়াম
- ঘ সেলেনিয়াম
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) অভ্র
অর্ধপরিবাহী: যার পরিবাহিতা পরিবাহী ও অন্তরকের মাঝামাঝি, নিষিদ্ধ শক্তি ব্যবধান ≈ 1 eV (Si 1.1 eV, Ge 0.7 eV); তাপমাত্রা বাড়লে পরিবাহিতা বাড়ে।
সিলিকন, জার্মেনিয়াম (চতুর্যোজী মৌল), সেলেনিয়াম, GaAs, CdS, এগুলো অর্ধপরিবাহী।
অভ্র (mica) একটি অন্তরক, নিষিদ্ধ ব্যবধান > 5 eV; ক্যাপাসিটরে ও তাপরোধী অন্তরক হিসেবে ব্যবহৃত হয়।
বিশুদ্ধ SiGe অন্তর্জাত অর্ধপরিবাহী; পঞ্চযোজী (P, As, Sb) ভেজালে n-টাইপ, ত্রিযোজী (B, Al, Ga, In) ভেজালে p-টাইপ হয়।
সেমিকন্ডাক্টর ও ইলেকট্রনিক্স নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।