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 ৩/৩৮
-
৪১
বিশুদ্ধ বাহক ঘনত্ব ni কীসের ওপর নির্ভর করে?
- ক পদার্থের ব্যান্ড ব্যবধান ও তাপমাত্রার ওপর
- খ নমুনার আকারের ওপর
- গ প্রয়োগ করা বিভবের ওপর
- ঘ নমুনার আকৃতির ওপর
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) পদার্থের ব্যান্ড ব্যবধান ও তাপমাত্রার ওপর
ni নির্ভর করে Eg ও T-এর ওপর।
ব্যবধান ছোট বা তাপমাত্রা বেশি হলে ni বাড়ে। নমুনার আকার বা আকৃতি এতে কোনো প্রভাব ফেলে না, কারণ এটি একক আয়তনের রাশি। -
৪২
কক্ষ তাপমাত্রায় বিশুদ্ধ সিলিকনে কতগুলো সমযোজী বন্ধন ভাঙে?
- ক প্রায় অর্ধেক
- খ প্রায় সবগুলো
- গ কোটি কোটি পরমাণুর মধ্যে অতি অল্প কয়েকটি
- ঘ একটিও নয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) কোটি কোটি পরমাণুর মধ্যে অতি অল্প কয়েকটি
কক্ষ তাপমাত্রার তাপশক্তি (0.026 eV) ব্যান্ড ব্যবধানের (1.1 eV) তুলনায় অতি ক্ষুদ্র।
তাই প্রায় 10¹²টি পরমাণুর মধ্যে একটিরও কম বন্ধন ভাঙে — এজন্যই বিশুদ্ধ সিলিকনের পরিবাহিতা এত কম। -
৪৩
বিশুদ্ধ অর্ধপরিবাহী ব্যবহারিক ডিভাইসে সরাসরি ব্যবহৃত হয় না কেন?
- ক এটি খুব দামি
- খ এটি পাওয়া যায় না
- গ এটি বিষাক্ত
- ঘ এর পরিবাহিতা খুব কম ও তাপমাত্রার ওপর অতি সংবেদনশীল
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) এর পরিবাহিতা খুব কম ও তাপমাত্রার ওপর অতি সংবেদনশীল
বিশুদ্ধ অবস্থায় বাহক সংখ্যা এত কম যে কার্যকর প্রবাহ পাওয়া যায় না, আবার সামান্য তাপেই ধর্ম বদলে যায়।
তাই ডোপিং করে বাহক সংখ্যা নিয়ন্ত্রিতভাবে বাড়ানো হয় — তখনই ডায়োড, ট্রানজিস্টর ইত্যাদি তৈরি সম্ভব। -
৪৪
বিশুদ্ধ অর্ধপরিবাহী কি তড়িৎ নিরপেক্ষ?
- ক না, এটি ঋণাত্মক
- খ না, এটি ধনাত্মক
- গ হ্যাঁ, ইলেকট্রন ও হোল সমান সংখ্যায় থাকে
- ঘ শুধু 0 K-এ নিরপেক্ষ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) হ্যাঁ, ইলেকট্রন ও হোল সমান সংখ্যায় থাকে
প্রতিটি মুক্ত ইলেকট্রনের বিপরীতে ঠিক একটি হোল থাকে, তাই মোট আধান শূন্য।
ডোপিংয়ের পরেও নমুনা নিরপেক্ষই থাকে, কারণ যোগ করা পরমাণু নিজেও নিরপেক্ষ। -
৪৫
থার্মিস্টর কোন ধর্মের ওপর ভিত্তি করে কাজ করে?
- ক তাপমাত্রা বাড়লে অর্ধপরিবাহীর রোধ কমে যায়
- খ তাপমাত্রা বাড়লে রোধ বেড়ে যায়
- গ তাপে অর্ধপরিবাহী গলে যায়
- ঘ তাপে আধান বদলে যায়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) তাপমাত্রা বাড়লে অর্ধপরিবাহীর রোধ কমে যায়
অর্ধপরিবাহীর রোধের তাপমাত্রা সহগ ঋণাত্মক — তাপ বাড়লে রোধ দ্রুত কমে।
এই তীব্র পরিবর্তন কাজে লাগিয়ে থার্মিস্টর দিয়ে অত্যন্ত সংবেদনশীলভাবে তাপমাত্রা মাপা ও নিয়ন্ত্রণ করা যায়। -
৪৬
LDR (Light Dependent Resistor) কীভাবে কাজ করে?
- ক আলো পড়লে ইলেকট্রন-হোল জোড়া বেড়ে রোধ কমে যায়
- খ আলো পড়লে রোধ বেড়ে যায়
- গ আলো পড়লে তড়িৎ উৎপন্ন হয়
- ঘ আলো পড়লে আধান বদলে যায়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) আলো পড়লে ইলেকট্রন-হোল জোড়া বেড়ে রোধ কমে যায়
আলোর ফোটন শোষিত হয়ে ইলেকট্রন-হোল জোড়া তৈরি করে, ফলে বাহক সংখ্যা বাড়ে ও রোধ কমে।
অন্ধকারে রোধ বহুগুণ বেশি থাকে। স্বয়ংক্রিয় রাস্তার বাতিতে এই নীতিই ব্যবহৃত হয়। -
৪৭
তাপমাত্রা বাড়ালে বিশুদ্ধ বাহক ঘনত্ব ni কীভাবে বাড়ে?
- ক রৈখিকভাবে
- খ বর্গমূলের হারে
- গ একেবারেই বাড়ে না
- ঘ সূচকীয়ভাবে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) সূচকীয়ভাবে
বোলটজম্যান গুণক e−Eg/2kT এর কারণে ni তাপমাত্রার সাথে সূচকীয়ভাবে বাড়ে।
এজন্যই সামান্য তাপ বৃদ্ধিতেও পরিবাহিতা নাটকীয়ভাবে বেড়ে যায়। -
৪৮
উচ্চ তাপমাত্রায় সিলিকন জার্মেনিয়ামের চেয়ে ভালো কাজ করে কেন?
- ক সিলিকনের ব্যান্ড ব্যবধান বড় বলে তাপীয় বাহক কম তৈরি হয়
- খ সিলিকন বেশি সস্তা
- গ সিলিকনের গলনাঙ্ক কম
- ঘ সিলিকন ধাতু
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) সিলিকনের ব্যান্ড ব্যবধান বড় বলে তাপীয় বাহক কম তৈরি হয়
Si-এর Eg = 1.1 eV, Ge-এর 0.7 eV।
বড় ব্যবধানের কারণে উচ্চ তাপমাত্রায়ও সিলিকনে তাপীয় বাহক অনেক কম তৈরি হয়, তাই ডিভাইসের আচরণ স্থিতিশীল থাকে। এজন্যই আধুনিক ইলেকট্রনিক্সে Si-ই প্রধান। -
৪৯
অন্তরক ও বিশুদ্ধ অর্ধপরিবাহীর মধ্যে মৌলিক পার্থক্য কী?
- ক অন্তরকে ইলেকট্রন নেই
- খ শুধু ব্যান্ড ব্যবধানের আকারে পার্থক্য
- গ অর্ধপরিবাহীতে নিউক্লিয়াস নেই
- ঘ দুইটির গঠন সম্পূর্ণ ভিন্ন
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) শুধু ব্যান্ড ব্যবধানের আকারে পার্থক্য
দুইটির ব্যান্ড কাঠামো একই ধরনের — পূর্ণ যোজন ব্যান্ড, ফাঁকা পরিবহন ব্যান্ড।
পার্থক্য কেবল ব্যবধানের আকারে: অর্ধপরিবাহীতে ~1 eV, অন্তরকে > 5 eV। অর্থাৎ পার্থক্যটি গুণগত নয়, মাত্রাগত। -
৫০
বিশুদ্ধ অর্ধপরিবাহীতে মোট প্রবাহ কীভাবে গঠিত হয়?
- ক শুধু ইলেকট্রন প্রবাহ
- খ শুধু হোল প্রবাহ
- গ ইলেকট্রন প্রবাহ ও হোল প্রবাহের যোগফল
- ঘ দুইটির বিয়োগফল
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) ইলেকট্রন প্রবাহ ও হোল প্রবাহের যোগফল
ইলেকট্রন ও হোল বিপরীত দিকে চললেও, বিপরীত আধানের কারণে তাদের প্রবাহের দিক একই।
তাই I = Ie + Ih — দুইটি যোগ হয়, বিয়োগ নয়। -
৫১
আলোক-পরিবাহিতা (photoconductivity) বলতে কী বোঝায়?
- ক আলো পড়লে অর্ধপরিবাহীর পরিবাহিতা বেড়ে যাওয়া
- খ আলো পড়লে পরিবাহিতা কমে যাওয়া
- গ আলো নিঃসরণ করা
- ঘ আলো প্রতিফলিত করা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) আলো পড়লে অর্ধপরিবাহীর পরিবাহিতা বেড়ে যাওয়া
যথেষ্ট শক্তির ফোটন শোষিত হলে নতুন ইলেকট্রন-হোল জোড়া তৈরি হয় ও পরিবাহিতা বেড়ে যায়।
LDR, ফটোডিটেক্টর ও সোলার সেল — সবই এই নীতিতেই চলে। -
৫২
বিশুদ্ধ সিলিকনে কক্ষ তাপমাত্রায় বাহক ঘনত্ব প্রায় কত?
- ক প্রায় 10²⁹ m⁻³
- খ প্রায় 10⁵ m⁻³
- গ প্রায় 10¹⁶ m⁻³
- ঘ প্রায় 10²³ m⁻³
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) প্রায় 10¹⁶ m⁻³
বিশুদ্ধ সিলিকনে ni ≈ 1.5 × 10¹⁶ m⁻³।
তুলনায় ধাতুতে মুক্ত ইলেকট্রন প্রায় 10²⁹ m⁻³ — অর্থাৎ ধাতুতে প্রায় 10¹³ গুণ বেশি। এজন্যই বিশুদ্ধ সিলিকনের পরিবাহিতা এত কম। -
৫৩
অর্ধপরিবাহীতে বন্ধন ভেঙে ইলেকট্রন মুক্ত হলে সেখানে কী থেকে যায়?
- ক একটি প্রোটন
- খ একটি হোল
- গ একটি নিউট্রন
- ঘ কিছুই না
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) একটি হোল
ইলেকট্রন চলে গেলে সমযোজী বন্ধনে একটি শূন্যস্থান থাকে — এটিই হোল।
ওই অঞ্চলে ধনাত্মক আধানের আধিক্য থাকে, তাই হোল কার্যত ধনাত্মক বাহকের মতো আচরণ করে। -
৫৪
বিশুদ্ধ অর্ধপরিবাহীর পরিবাহিতা বাড়ানোর দুইটি উপায় কী?
- ক চাপ বাড়ানো অথবা চুম্বক ব্যবহার করা
- খ তাপমাত্রা বাড়ানো অথবা ডোপিং করা
- গ দৈর্ঘ্য বাড়ানো অথবা ঠান্ডা করা
- ঘ আধান যোগ করা অথবা ভর বাড়ানো
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) তাপমাত্রা বাড়ানো অথবা ডোপিং করা
দুইটিই বাহক সংখ্যা বাড়ায়: তাপ বন্ধন ভেঙে জোড়া তৈরি করে, আর ডোপিং বাইরে থেকে বাহক জোগায়।
তবে তাপনির্ভর পরিবাহিতা অনিয়ন্ত্রিত ও অস্থিতিশীল, তাই ব্যবহারিক ডিভাইসে ডোপিংই ভরসা। -
৫৫
ডোপিং (doping) কাকে বলে?
- ক বিশুদ্ধ অর্ধপরিবাহীতে নিয়ন্ত্রিতভাবে সামান্য অপদ্রব্য মেশানো
- খ অর্ধপরিবাহী গলিয়ে ফেলা
- গ অর্ধপরিবাহীকে উত্তপ্ত করা
- ঘ অর্ধপরিবাহীতে আলো ফেলা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) বিশুদ্ধ অর্ধপরিবাহীতে নিয়ন্ত্রিতভাবে সামান্য অপদ্রব্য মেশানো
বিশুদ্ধ স্ফটিকে অতি সামান্য পরিমাণ ত্রিযোজী বা পঞ্চযোজী মৌল নিয়ন্ত্রিতভাবে মেশানোই ডোপিং।
এতে বাহক সংখ্যা লক্ষ গুণ বেড়ে যায় ও পরিবাহিতা নিয়ন্ত্রণযোগ্য হয়। ডোপ করা অর্ধপরিবাহীকে বলে বহিঃস্থ (extrinsic) অর্ধপরিবাহী। -
৫৬
ডোপিংয়ে অপদ্রব্যের অনুপাত সাধারণত কত রাখা হয়?
- ক প্রায় ১০ ভাগে ১ ভাগ
- খ প্রায় ২ ভাগে ১ ভাগ
- গ সমান সমান
- ঘ প্রায় 10⁶ ভাগে ১ ভাগ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) প্রায় 10⁶ ভাগে ১ ভাগ
সাধারণত 10⁶ থেকে 10⁸ ভাগে ১ ভাগ অপদ্রব্য মেশানো হয়।
এত সামান্য পরিমাণেই পরিবাহিতা হাজার গুণ বেড়ে যায়। বেশি মেশালে স্ফটিক গঠন নষ্ট হয়ে যাবে। -
৫৭
n-টাইপ অর্ধপরিবাহী তৈরি করতে কী মেশানো হয়?
- ক পঞ্চযোজী মৌল
- খ ত্রিযোজী মৌল
- গ দ্বিযোজী মৌল
- ঘ ধাতু
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) পঞ্চযোজী মৌল
সিলিকনে পঞ্চযোজী মৌল (ফসফরাস, আর্সেনিক, অ্যান্টিমনি) মেশালে n-টাইপ হয়।
পাঁচটি ইলেকট্রনের চারটি বন্ধনে যায়, পঞ্চমটি প্রায় মুক্ত থেকে যায় ও পরিবাহিতা বাড়ায়। -
৫৮
n-টাইপ ডোপিংয়ে ব্যবহৃত মৌলকে কী বলা হয়?
- ক গ্রহীতা (acceptor) পরমাণু
- খ দাতা (donor) পরমাণু
- গ নিরপেক্ষ পরমাণু
- ঘ অন্তরক পরমাণু
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) দাতা (donor) পরমাণু
পঞ্চযোজী পরমাণু স্ফটিককে একটি করে অতিরিক্ত ইলেকট্রন দান করে, তাই একে বলা হয় দাতা।
ইলেকট্রন দিয়ে দেওয়ার পর সে নিজে ধনাত্মক আয়নে পরিণত হয়, তবে সে জালিকায় স্থির থাকে বলে প্রবাহে অংশ নেয় না। -
৫৯
n-টাইপ অর্ধপরিবাহীতে দাতার পঞ্চম ইলেকট্রনটি কেমনভাবে বাঁধা থাকে?
- ক খুব শক্তভাবে, 1.1 eV লাগে
- খ একেবারেই বাঁধা নয়
- গ অত্যন্ত দুর্বলভাবে, প্রায় 0.05 eV দিলেই মুক্ত হয়
- ঘ নিউক্লিয়াসে বাঁধা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) অত্যন্ত দুর্বলভাবে, প্রায় 0.05 eV দিলেই মুক্ত হয়
চারটি বন্ধন পূর্ণ হয়ে যাওয়ায় পঞ্চম ইলেকট্রনের বাঁধা পড়ার মতো কিছু থাকে না — সে বাঁধা থাকে অত্যন্ত দুর্বলভাবে।
মাত্র 0.05 eV দিলেই সে মুক্ত হয়, তাই কক্ষ তাপমাত্রায় কার্যত সব দাতা পরমাণুই ইলেকট্রন ছেড়ে দেয়। -
৬০
ব্যান্ড চিত্রে দাতা শক্তিস্তর কোথায় থাকে?
- ক যোজন ব্যান্ডের ঠিক ওপরে
- খ নিষিদ্ধ ব্যবধানের ঠিক মাঝখানে
- গ পরিবহন ব্যান্ডের ঠিক নিচে
- ঘ পরিবহন ব্যান্ডের ওপরে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) পরিবহন ব্যান্ডের ঠিক নিচে
দাতা ইলেকট্রনের আয়নীকরণ শক্তি অতি কম, তাই তার শক্তিস্তর পরিবহন ব্যান্ডের ঠিক নিচেই থাকে।
সামান্য তাপশক্তিতেই সে পরিবহন ব্যান্ডে উঠে যায় — এজন্যই n-টাইপে এত বেশি মুক্ত ইলেকট্রন।
সেমিকন্ডাক্টর ও ইলেকট্রনিক্স নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।