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।
-
৪৬১
নিচের কোনটি বিশুদ্ধ অর্ধপরিবাহীর উদাহরণ?
- ক সিলিকন
- খ রুপা
- গ তামা
- ঘ সিরামিক
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) সিলিকন
বিশুদ্ধ বা অন্তরীয় (intrinsic) অর্ধপরিবাহী: কোনো অপদ্রব্য মেশানো হয়নি এমন চতুর্যোজী মৌল, সিলিকন (Si) ও জার্মেনিয়াম (Ge)।
এদের নিষিদ্ধ শক্তি ব্যবধান কম: Si 1.1 eV, Ge 0.7 eV; 0 K-এ অন্তরক, তাপমাত্রা বাড়লে পরিবাহিতা বাড়ে।
বিশুদ্ধ অর্ধপরিবাহীতে ইলেকট্রন ও হোলের সংখ্যা সমান (ne = nₕ = ni)।
রুপা ও তামা পরিবাহী (শক্তি ব্যবধান নেই), সিরামিক অন্তরক (ব্যবধান > 5 eV)। -
৪৬২
ডোপান্ট কী?
- ক অপরিবাহীর সাথে মিশ্রিত অপদ্রব্য
- খ অর্ধপরিবাহীর সাথে মিশ্রিত অপদ্রব্য
- গ পরিবাহীর সাথে মিশ্রিত অপদ্রব্য
- ঘ পরিবাহীর সাথে অপরিবাহীর মিশ্রণ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) অর্ধপরিবাহীর সাথে মিশ্রিত অপদ্রব্য
বিশুদ্ধ অর্ধপরিবাহীর (Si, Ge) পরিবাহিতা বাড়াতে সামান্য পরিমাণ (প্রায় 106 পরমাণুতে 1টি) অপদ্রব্য মেশানোকে ডোপিং এবং ঐ অপদ্রব্যকে ডোপান্ট বলে।
পঞ্চযোজী ডোপান্ট (P, As, Sb) → n-type, দাতা পরমাণু, মুখ্য বাহক ইলেকট্রন।
ত্রিযোজী ডোপান্ট (B, Al, Ga, In) → p-type, গ্রাহক পরমাণু, মুখ্য বাহক হোল।
ডোপিং-এ অর্ধপরিবাহী বৈদ্যুতিকভাবে নিরপেক্ষই থাকে, শুধু বাহকের সংখ্যা বাড়ে। -
৪৬৩
নিচের কোন পদার্থটি সেমিকন্ডাক্টর বা অর্ধপরিবাহী?
- ক কাঁচ
- খ কাঠ
- গ লোহা
- ঘ সিলিকন
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) সিলিকন
সিলিকন (Si) ও জার্মেনিয়াম (Ge) হলো পরিচিত অর্ধপরিবাহী; এদের যোজনী 4, নিষিদ্ধ শক্তি ব্যবধান যথাক্রমে প্রায় 1.1 eV ও 0.7 eV।
অর্ধপরিবাহীর পরিবাহিতা পরিবাহী ও অন্তরকের মাঝামাঝি; তাপমাত্রা বাড়লে এর রোধ কমে (রোধের উষ্ণতা গুণাঙ্ক ঋণাত্মক)।
লোহা পরিবাহী; কাঁচ ও কাঠ অন্তরক (শক্তি ব্যবধান 5 eV-এর বেশি)।
পরম শূন্য তাপমাত্রায় বিশুদ্ধ অর্ধপরিবাহী অন্তরকের মতো আচরণ করে। -
৪৬৪
AC কে একমুখীকরণকে কী বলে?
- ক অ্যাম্প্লিফায়ার
- খ ট্রায়োড
- গ রেকটিফায়ার
- ঘ ইমালসিফায়ার
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) রেকটিফায়ার
AC-কে DC-তে রূপান্তরের প্রক্রিয়াকে একমুখীকরণ (rectification) বলে এবং যন্ত্রটি রেকটিফায়ার, p-n জংশন ডায়োড এ কাজে ব্যবহৃত হয়।
অর্ধতরঙ্গ রেকটিফায়ারে 1টি ডায়োড, পূর্ণতরঙ্গে 2টি (সেন্টার-ট্যাপ) বা 4টি (ব্রিজ) ডায়োড।
অ্যাম্প্লিফায়ার সংকেতের বিস্তার বাড়ায় (ট্রানজিস্টর); ট্রায়োড তিন-তড়িৎদ্বার ভ্যাকুয়াম টিউব।
DC-কে AC-তে রূপান্তরকারী যন্ত্র ইনভার্টার। -
৪৬৫
নিম্নের কোনটির ভিত্তিতে কম্পিউটার আবিষ্কার করা হয়েছে?
- ক ইউরেনিয়াম
- খ ক্রোমিয়াম
- গ সিলিকন
- ঘ কার্বন
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) সিলিকন
কম্পিউটারের প্রসেসর, মেমরি ও আইসি তৈরি হয় সিলিকন অর্ধপরিবাহী চিপ দিয়ে, তাই সিলিকনের ভিত্তিতেই আধুনিক কম্পিউটার।
সিলিকন (Z = 14) চতুর্যোজী অর্ধপরিবাহী, শক্তি ব্যবধান 1.1 eV (জার্মেনিয়াম 0.7 eV); জার্মেনিয়ামের চেয়ে সিলিকন বেশি ব্যবহৃত, কারণ এটি উচ্চ তাপমাত্রায় স্থিতিশীল, প্রাচুর্য বেশি ও এর অক্সাইড SiO2 ভালো অন্তরক।
ট্রানজিস্টর (1947, বার্ডিন-ব্র্যাটেন-শকলি) ও আইসি (1958, কিলবি) থেকে আধুনিক কম্পিউটারের বিকাশ।
বিশুদ্ধ সিলিকনে PAs (পঞ্চযোজী) মেশালে n-টাইপ, BAlGa (ত্রিযোজী) মেশালে p-টাইপ অর্ধপরিবাহী হয়। -
৪৬৬
নিম্নের কোনটি ইলেকট্রনিক পদার্থের জন্য সঠিক?
- ক জার্মেনিয়াম একটি উন্নত পরিবাহক।
- খ হীরক একটি দুর্বল অন্তরক।
- গ সৌর কোষ আসলে সিলিকন দিয়ে তৈরি আলোক সংবেদী p-n জংশন।
- ঘ কার্বন একটি বহির্জাত অর্ধপরিবাহক।
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) সৌর কোষ আসলে সিলিকন দিয়ে তৈরি আলোক সংবেদী p-n জংশন।
সৌর কোষ হলো সিলিকনের তৈরি আলোক সংবেদী p-n জংশন, সূর্যালোক পড়লে জংশনে ইলেকট্রন-হোল জোড় সৃষ্টি হয়ে তড়িচ্চালক বল (প্রায় 0.5–0.6 V) উৎপন্ন হয়; আলোক শক্তি সরাসরি তড়িৎ শক্তিতে রূপান্তরিত হয়।
জার্মেনিয়াম ও সিলিকন অন্তর্জাত অর্ধপরিবাহী (নিষিদ্ধ ব্যান্ড Ge 0.7 eV, Si 1.1 eV), উন্নত পরিবাহক নয়; ডোপায়নের পরই বহির্জাত হয়।
হীরক (কার্বন) নিষিদ্ধ ব্যান্ড প্রায় 6 eV হওয়ায় উত্তম অন্তরক; কার্বন অর্ধপরিবাহী নয়।
পরিবাহীতে যোজন ও পরিবহন ব্যান্ড পরস্পরকে অতিক্রম করে, নিষিদ্ধ ব্যান্ড থাকে না। -
৪৬৭
ডোপায়নের মাধ্যমে বহির্জাত অর্ধপরিবাহক তৈরিতে নিম্নের কোন মৌল ব্যবহৃত হয়?
- ক প্লাটিনিয়াম
- খ টাংস্টেন
- গ নিকেল
- ঘ আর্সেনিক
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) আর্সেনিক
বিশুদ্ধ অর্ধপরিবাহীতে (Si, Ge) সামান্য পরিমাণ (প্রায় 106-এ 1) তৃতীয় বা পঞ্চম গ্রুপের মৌল মেশানোকে ডোপায়ন বলে; এতে বহির্জাত অর্ধপরিবাহী তৈরি হয়।
পঞ্চযোজী দাতা অপদ্রব্য (আর্সেনিক As, ফসফরাস P, অ্যান্টিমনি Sb, বিসমাথ Bi) মেশালে n-টাইপ, সংখ্যাগরিষ্ঠ বাহক ইলেকট্রন।
ত্রিযোজী গ্রাহক অপদ্রব্য (বোরন B, অ্যালুমিনিয়াম Al, গ্যালিয়াম Ga, ইন্ডিয়াম In) মেশালে p-টাইপ, সংখ্যাগরিষ্ঠ বাহক হোল।
প্লাটিনাম, নিকেল, টাংস্টেন ধাতু, এগুলো ডোপায়নে ব্যবহৃত হয় না। -
৪৬৮
নিম্নের কোনটি ইলেকট্রনিকসের জন্য সঠিক?
- ক IC-র স্বল্প দাম
- খ FET এর ক্ষমতা লাভ নিম্ন
- গ ইনটিগ্রেটেড সার্কিটের (IC) অতি উচ্চ তাপমাত্রায় কাজ করতে পারে না
- ঘ ফিল্ড এফেক্ট ট্রানজিস্টর (FET) হল দুইটি প্রান্ত বিশিষ্ট
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) ইনটিগ্রেটেড সার্কিটের (IC) অতি উচ্চ তাপমাত্রায় কাজ করতে পারে না
সমন্বিত বর্তনী (IC) একটি ক্ষুদ্র সিলিকন চিপে অসংখ্য ট্রানজিস্টর, ডায়োড, রোধ ও ধারক একত্রে তৈরি করা বর্তনী; এর সীমাবদ্ধতা: অতি উচ্চ তাপমাত্রা ও উচ্চ ভোল্টেজে কাজ করতে পারে না, উচ্চ ক্ষমতার (10 W-এর বেশি) IC তৈরি করা যায় না, ইন্ডাক্টর ও বড় ধারক IC-তে বসানো যায় না, নষ্ট হলে মেরামত করা যায় না।
IC-র সুবিধা: ক্ষুদ্র আকার, কম ওজন, কম দাম, কম শক্তি খরচ, অধিক নির্ভরযোগ্যতা।
FET তিন প্রান্ত বিশিষ্ট (সোর্স, গেট, ড্রেন) একমেরু (unipolar) যন্ত্র; এর ইনপুট রোধ অত্যন্ত বেশি, শব্দ (noise) কম এবং ক্ষমতা লাভ বেশি। -
৪৬৯
নিম্নের কোনটি সঠিক নয়?
- ক সিলিকন চীপ কম্পিউটার তৈরিতে ব্যবহৃত হয়।
- খ বিশুদ্ধ সিলিকন প্রস্তুতিতে মিথেন গ্যাস প্রয়োজন হয়।
- গ সংকর ধাতু তৈরির জন্য সিলিকা বালি রূপে বিদ্যমান
- ঘ ভূ ত্বক কোয়ার্টজ সিলিকা বালি রূপে বিদ্যমান
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) বিশুদ্ধ সিলিকন প্রস্তুতিতে মিথেন গ্যাস প্রয়োজন হয়।
সিলিকন (Si) প্রকৃতিতে মুক্ত অবস্থায় থাকে না; ভূত্বকে কোয়ার্টজ, সিলিকা (SiO2) বালি ও সিলিকেট রূপে থাকে (ভূত্বকে অক্সিজেনের পর দ্বিতীয় সর্বাধিক মৌল)।
বিশুদ্ধ সিলিকন তৈরি হয় বৈদ্যুতিক চুল্লিতে কার্বন দিয়ে সিলিকার বিজারণ (SiO2 + 2C → Si + 2CO), তারপর SiCl4 বা SiHCl3 থেকে H2 দ্বারা বিজারণ ও জোন-রিফাইনিং করে; এতে মিথেন গ্যাসের প্রয়োজন হয় না।
বিশুদ্ধ সিলিকন চতুর্যোজী অর্ধপরিবাহী (ব্যান্ড গ্যাপ 1.1 eV); সিলিকন চিপ/IC কম্পিউটার ও ইলেকট্রনিক যন্ত্রে এবং ফেরোসিলিকন সংকর ধাতু তৈরিতে ব্যবহৃত হয়। -
৪৭০
কোন p-n জংশনে 0.1 V বিভব পার্থক্য পরিবর্তনের জন্য আনুষঙ্গিক তড়িৎ প্রবাহের পরিবর্তন পাওয়া গেল 400 mA। এর গতীয় রোধ কত ওহম?
- ক 0.25
- খ 2.5
- গ 25
- ঘ 250
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 0.25
এখানে, ΔV = 0.1 V, ΔI = 400 mA = 0.4 A
গতীয় রোধ r = ΔVΔI = 0.10.4 = 0.25 Ω -
৪৭১
জার্মেনিয়াম একটি-
- ক ধাতু
- খ অর্ধেক
- গ অধাতু
- ঘ অর্ধধাতু
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) অর্ধধাতু
জার্মেনিয়াম (Ge, পারমাণবিক সংখ্যা 32, গ্রুপ IV) একটি অর্ধধাতু (metalloid), ধাতু ও অধাতুর মাঝামাঝি ধর্ম; পদার্থবিজ্ঞানে এটি সিলিকনের মতো মৌলিক অর্ধপরিবাহী।
যোজ্যতা 4, হীরকের মতো কেলাস গঠন, ব্যান্ড গ্যাপ ≈ 0.7 eV (Si ≈ 1.1 eV); 0 K-এ অন্তরক, তাপমাত্রা বাড়লে পরিবাহিতা বাড়ে (রোধের ঋণাত্মক তাপমাত্রা সহগ)।
পঞ্চযোজী (As, P, Sb) অপদ্রব্যে n-টাইপ, ত্রিযোজী (B, Al, Ga, In) অপদ্রব্যে p-টাইপ অর্ধপরিবাহী হয়; ডায়োড, ট্রানজিস্টর, IC তৈরিতে ব্যবহার। -
৪৭২
কোনটিতে সৌরকোষ ব্যবহৃত হয় না?
- ক রিলে
- খ কৃত্রিম উপগ্রহে
- গ দ্রুতগতি সম্পন্ন গণকে
- ঘ রেকটিফায়ারে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) রেকটিফায়ারে
সৌরকোষ একটি p-n সন্ধি যা আলোক শক্তিকে সরাসরি তড়িৎ শক্তিতে রূপান্তর করে (আলোক-ভোল্টীয় ক্রিয়া), শক্তির উৎস হিসেবে কৃত্রিম উপগ্রহ ও মহাকাশযানে, ক্যালকুলেটর ও গণকযন্ত্রে, ঘড়িতে, সৌর প্যানেল, স্ট্রিট লাইট, রিলে/সুইচ চালাতে ও দূরবর্তী স্থানে বিদ্যুৎ সরবরাহে ব্যবহৃত হয়।
রেকটিফায়ার AC-কে DC-তে রূপান্তর করে, এতে সাধারণ p-n জংশন ডায়োড ব্যবহৃত হয়, সৌরকোষ নয়।
সৌরকোষের উপাদান সাধারণত সিলিকন; একটি কোষের emf ≈ 0.5–0.6 V, প্রয়োজনে শ্রেণি–সমান্তরালে যুক্ত করে সৌর প্যানেল বানানো হয়। -
৪৭৩
কোনটি প্রাথমিক সার্কিট নয়?
- ক কমন বেস সার্কিট
- খ কমন এমিটার সার্কিট
- গ কমন লিড সার্কিট
- ঘ কমন কালেক্টর সার্কিট
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) কমন লিড সার্কিট
ট্রানজিস্টরের তিনটি প্রান্ত (এমিটার, বেস, কালেক্টর), যে প্রান্তটি ইনপুট ও আউটপুট উভয় বর্তনীতে সাধারণ থাকে তার নামে তিনটি মৌলিক সংযোগ: কমন বেস (CB), কমন এমিটার (CE), কমন কালেক্টর (CC); "কমন লিড" নামে কোনো সংযোগ নেই।
CB: প্রবাহ লাভ α = ICIE < 1, ইনপুট রোধ কম, দশা পরিবর্তন নেই। CE: প্রবাহ লাভ β = ICIB বেশি, ভোল্টেজ ও ক্ষমতা লাভ সর্বোচ্চ, 180° দশা পরিবর্তন, বিবর্ধকে সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত।
CC (এমিটার ফলোয়ার): ভোল্টেজ লাভ ≈ 1, ইনপুট রোধ খুব বেশি, ইম্পিডেন্স ম্যাচিং-এ ব্যবহার। সম্পর্ক: β = α1 − α, IE = IB + IC। -
৪৭৪
কোনটি অ্যামপ্লিফায়ার হিসেবে ব্যবহৃত হয়?
- ক ডায়োড
- খ ট্রানজিস্টর
- গ LED
- ঘ সব কটি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) ট্রানজিস্টর
ট্রানজিস্টর বিবর্ধক (অ্যামপ্লিফায়ার) হিসেবে কাজ করে, বেসের ক্ষুদ্র প্রবাহ পরিবর্তনে কালেক্টরে বড় প্রবাহ পরিবর্তন হয় (IC = βIB), ফলে দুর্বল সংকেত বিবর্ধিত হয়; বিবর্ধনের জন্য এমিটার–বেস সন্ধি সম্মুখ ঝোঁক ও কালেক্টর–বেস সন্ধি বিমুখ ঝোঁকে রাখতে হয়।
ট্রানজিস্টর সুইচ ও অসিলেটর হিসেবেও ব্যবহৃত হয়।
ডায়োড একমুখী প্রবাহ দেয়, রেকটিফায়ার হিসেবে ব্যবহার; LED সম্মুখ ঝোঁকে আলো নিঃসরণ করে, নির্দেশক ও ডিসপ্লেতে ব্যবহার; এদের কোনোটি বিবর্ধন করতে পারে না। -
৪৭৫
বুলিয়ান বীজগণিতে A + A·B-এর সমতুল্য কোনটি?
- ক A
- খ B
- গ A.B
- ঘ A+B
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) A
বুলিয়ান বীজগণিতের শোষণ সূত্র (absorption law) অনুযায়ী A+A⋅B=A। -
৪৭৬
একটি XOR লজিক গেট নিম্নলিখিত কোন লজিক গেড়/গেটগুলোর সমন্বয়ে গঠিত হতে পারে ?
- ক OR gate
- খ AND,OR and NOT gate
- গ AND gate and NOT gate
- ঘ OR gate and NOT gate
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) AND,OR and NOT gate
XOR গেটের রাশি Y=AB+AB; এটি তৈরি করতে NOT গেট দিয়ে পরিপূরক নিয়ে AND গেট দিয়ে গুণ এবং সবশেষে OR গেট দিয়ে যোগ করতে হয়। তাই XOR গেটটি AND, OR ও NOT গেটের সমন্বয়ে গঠিত হতে পারে। -
৪৭৭
একটা ব্রিজ রেক্টিফায়ার বর্ত নীর ইনপুট সংকেতের কম্পাংক 50 Hz হলে এর আউটপুট সংকেতের কম্পাংক কত হবে?
- ক 220 Hz
- খ 50 Hz
- গ 25 Hz
- ঘ 100 Hz
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 100 Hz
ব্রিজ রেক্টিফায়ার পূর্ণ-তরঙ্গ (full-wave) সংশোধন করে, তাই আউটপুট কম্পাঙ্ক ইনপুটের দ্বিগুণ হয়: 2×50=100 Hz। -
৪৭৮
বাইনারি সংখ্যা (10110101)2 হতে বাইনারি সংখ্যা (10011)2 এর বিয়োগফল হলো-
- ক (101100102)2
- খ (10100010)2
- গ (10100101)2
- ঘ (10100011)2
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) (10100010)2
(10110101)2=181 এবং (10011)2=19। 181−19=162=(10100010)2। -
৪৭৯
স্বাভাবিক তাপমাত্রায় P-টাইপ অর্ধপরিবাহীর আধান পরিবাহী কোনটি (কোনগুলো)?
- ক শুধুমাত্র হোল
- খ শুধুমাত্র ইলেকট্রন
- গ ধনাত্মক আয়ন
- ঘ হোল এবং ইলেকট্রন
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) হোল এবং ইলেকট্রন
স্বাভাবিক তাপমাত্রায় (পরম শূন্য নয়) P-টাইপ অর্ধপরিবাহীতে গ্রহণকারী পরমাণুর কারণে সৃষ্ট হোল সংখ্যাগরিষ্ঠ (majority) আধান বাহক হিসেবে থাকে, একইসাথে তাপীয় উত্তেজনার ফলে সৃষ্ট কিছু মুক্ত ইলেকট্রনও সংখ্যালঘু (minority) আধান বাহক হিসেবে বিদ্যমান থাকে। তাই আধান পরিবাহী হলো হোল ও ইলেকট্রন উভয়ই। -
৪৮০
পাশের চিত্রটি কোন লজিক গেটের সমতুল্য বর্তনী? চিত্রের বর্ণনা: A ও B দুটি সুইচ সমান্তরালভাবে যুক্ত।
- ক OR Gate
- খ NOT Gate
- গ NAND Gate
- ঘ AND Gate
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) OR Gate
চিত্রে A ও B দুটি সুইচ সমান্তরালে (parallel) যুক্ত থাকায় A অথবা B যেকোনো একটি বন্ধ (closed) করলেই বর্তনী সচল হয়ে আউটপুট HIGH হবে — এটি OR গেটের লজিকের সমতুল্য।
সেমিকন্ডাক্টর ও ইলেকট্রনিক্স নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।