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 ৪/৩৮
-
৬১
n-টাইপ অর্ধপরিবাহীতে সংখ্যাগুরু ও সংখ্যালঘু বাহক কোনগুলো?
- ক সংখ্যাগুরু হোল, সংখ্যালঘু ইলেকট্রন
- খ সংখ্যাগুরু ইলেকট্রন, সংখ্যালঘু হোল
- গ দুইটিই সমান
- ঘ শুধু ইলেকট্রন থাকে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) সংখ্যাগুরু ইলেকট্রন, সংখ্যালঘু হোল
দাতা পরমাণু বিপুল সংখ্যক ইলেকট্রন জোগায়, তাই ইলেকট্রন সংখ্যাগুরু।
তাপে সৃষ্ট অল্প কিছু হোলই থাকে সংখ্যালঘু বাহক — এরা শূন্য হয় না, শুধু অনেক কম থাকে। -
৬২
n-টাইপ অর্ধপরিবাহী কি ঋণাত্মক আধানযুক্ত?
- ক হ্যাঁ, এটি ঋণাত্মক
- খ না, এটি তড়িৎ নিরপেক্ষ
- গ হ্যাঁ, এটি ধনাত্মক
- ঘ শুধু বায়াস দিলে ঋণাত্মক হয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) না, এটি তড়িৎ নিরপেক্ষ
"n" এসেছে negative charge carrier থেকে, কিন্তু প্রতিটি মুক্ত ইলেকট্রনের বিপরীতে একটি স্থির ধনাত্মক দাতা আয়ন আছে।
তাই মোট আধান শূন্য — n-টাইপ সম্পূর্ণ তড়িৎ নিরপেক্ষ। -
৬৩
n-টাইপ অর্ধপরিবাহীতে ফার্মি স্তর কোথায় সরে যায়?
- ক যোজন ব্যান্ডের দিকে
- খ পরিবহন ব্যান্ডের দিকে
- গ ঠিক মাঝখানেই থাকে
- ঘ ব্যান্ডের বাইরে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) পরিবহন ব্যান্ডের দিকে
ইলেকট্রনের ঘনত্ব বেড়ে যাওয়ায় ফার্মি স্তর পরিবহন ব্যান্ডের দিকে উঠে যায়।
p-টাইপে ঠিক উল্টো — সেখানে ফার্মি স্তর যোজন ব্যান্ডের দিকে নামে। এই সরণই পরে p-n জংশনের বিভব বাধা তৈরি করে। -
৬৪
ডোপিং করলে অর্ধপরিবাহীর ব্যান্ড ব্যবধানের কী হয়?
- ক ব্যান্ড ব্যবধান শূন্য হয়ে যায়
- খ ব্যান্ড ব্যবধান দ্বিগুণ হয়
- গ ব্যান্ড ব্যবধান অসীম হয়
- ঘ কার্যত অপরিবর্তিত থাকে, শুধু ব্যবধানের ভেতরে নতুন স্তর যুক্ত হয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) কার্যত অপরিবর্তিত থাকে, শুধু ব্যবধানের ভেতরে নতুন স্তর যুক্ত হয়
মূল স্ফটিকের গঠন প্রায় অপরিবর্তিত থাকে, তাই Egও প্রায় একই।
ডোপিং শুধু ব্যবধানের ভেতরে দাতা বা গ্রহীতা স্তর যোগ করে, যা লাফ দেওয়াকে অনেক সহজ করে দেয়। -
৬৫
n-টাইপ অর্ধপরিবাহীতে তড়িৎ প্রবাহ মূলত কীসের কারণে ঘটে?
- ক হোলের চলাচলে
- খ ধনাত্মক আয়নের চলাচলে
- গ প্রোটনের চলাচলে
- ঘ ইলেকট্রনের চলাচলে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) ইলেকট্রনের চলাচলে
সংখ্যাগুরু বাহক ইলেকট্রন, তাই প্রবাহের প্রায় পুরোটাই ইলেকট্রন প্রবাহ।
দাতা আয়নগুলো স্ফটিক জালিকায় স্থির, তারা চলাচল করতে পারে না। -
৬৬
ডোপিং করলে অর্ধপরিবাহীর পরিবাহিতা কেমন বাড়ে?
- ক মাত্র দ্বিগুণ
- খ কয়েক হাজার থেকে লক্ষ গুণ পর্যন্ত
- গ একটুও বাড়ে না
- ঘ কমে যায়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) কয়েক হাজার থেকে লক্ষ গুণ পর্যন্ত
বিশুদ্ধ সিলিকনে বাহক প্রায় 10¹⁶ m⁻³; সামান্য ডোপিংয়েই তা 10²² m⁻³ ছাড়িয়ে যায়।
অর্থাৎ পরিবাহিতা লক্ষ গুণেরও বেশি বেড়ে যেতে পারে — এই নিয়ন্ত্রণযোগ্যতাই ইলেকট্রনিক্সের ভিত্তি। -
৬৭
n-টাইপে ডোপিং বাড়ালে সংখ্যালঘু হোলের সংখ্যার কী হয়?
- ক বেড়ে যায়
- খ অপরিবর্তিত থাকে
- গ কমে যায়
- ঘ শূন্য হয়ে যায়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) কমে যায়
ভরক্রিয়া সূত্র অনুযায়ী nenh = ni² — গুণফল একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় ধ্রুব।
তাই ne বাড়লে nh কমতে বাধ্য; ইলেকট্রন বেশি থাকায় পুনর্মিলনে হোল দ্রুত নিঃশেষ হয়। -
৬৮
নিচের কোনটি n-টাইপ ডোপিংয়ে ব্যবহৃত হয়?
- ক বোরন
- খ গ্যালিয়াম
- গ আর্সেনিক
- ঘ ইন্ডিয়াম
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) আর্সেনিক
আর্সেনিক (As) পঞ্চযোজী, তাই এটি দাতা — n-টাইপ তৈরি করে।
বোরন, গ্যালিয়াম ও ইন্ডিয়াম তিনটিই ত্রিযোজী, তাই এরা গ্রহীতা এবং p-টাইপ তৈরি করে। -
৬৯
বহিঃস্থ (extrinsic) অর্ধপরিবাহী বলতে কী বোঝায়?
- ক ডোপিং করা অর্ধপরিবাহী
- খ বিশুদ্ধ অর্ধপরিবাহী
- গ গলিত অর্ধপরিবাহী
- ঘ উত্তপ্ত অর্ধপরিবাহী
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) ডোপিং করা অর্ধপরিবাহী
যে অর্ধপরিবাহীতে বাইরে থেকে অপদ্রব্য মেশানো হয়েছে, তা-ই বহিঃস্থ।
এর দুই প্রকার — n-টাইপ ও p-টাইপ। এখানে বাহক সংখ্যা তাপমাত্রার চেয়ে ডোপিংয়ের মাত্রার ওপরই বেশি নির্ভর করে। -
৭০
n-টাইপ অর্ধপরিবাহীতে দাতা পরমাণু ইলেকট্রন ছেড়ে দেওয়ার পর কী হয়?
- ক মুক্ত ধনাত্মক আয়ন হয়ে ঘুরে বেড়ায়
- খ জালিকায় স্থির ধনাত্মক আয়ন হয়ে থাকে
- গ নিরপেক্ষই থাকে
- ঘ স্ফটিক থেকে বেরিয়ে যায়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) জালিকায় স্থির ধনাত্মক আয়ন হয়ে থাকে
ইলেকট্রন হারিয়ে দাতা পরমাণু ধনাত্মক আয়নে পরিণত হয়, কিন্তু সে সমযোজী বন্ধনে আটকে জালিকায় স্থির থাকে।
স্থির বলেই সে প্রবাহে অংশ নিতে পারে না — তাই n-টাইপে প্রবাহ কেবল ইলেকট্রনেরই। -
৭১
বিশুদ্ধ বাহক ঘনত্ব 10¹⁶ m⁻³ এবং n-টাইপে ইলেকট্রন ঘনত্ব 10²² m⁻³ হলে হোল ঘনত্ব কত?
- ক 10⁶ m⁻³
- খ 10¹⁶ m⁻³
- গ 10²² m⁻³
- ঘ 10¹⁰ m⁻³
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 10¹⁰ m⁻³
nenh = ni²
nh = (10¹⁶)²10²² = 10³²10²²
= 10¹⁰ m⁻³। -
৭২
একটি অর্ধপরিবাহীতে ni = 10¹⁶ m⁻³। ডোপিংয়ের পর হোল ঘনত্ব 10¹² m⁻³ হলে ইলেকট্রন ঘনত্ব কত?
- ক 10²⁰ m⁻³
- খ 10¹⁸ m⁻³
- গ 10¹⁶ m⁻³
- ঘ 10²⁴ m⁻³
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 10²⁰ m⁻³
ne = ni²nh = 10³²10¹²
= 10²⁰ m⁻³ — ইলেকট্রন সংখ্যাগুরু, তাই এটি n-টাইপ। -
৭৩
10⁶ ভাগে ১ ভাগ অনুপাতে ডোপ করা হলে 10²⁸টি সিলিকন পরমাণুর মধ্যে কতটি দাতা পরমাণু থাকবে?
- ক 10²⁶ টি
- খ 10²² টি
- গ 10²⁴ টি
- ঘ 10²⁰ টি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 10²² টি
10²⁸10⁶
= 10²² টি — এত সামান্য অনুপাতেই বাহক সংখ্যা বিশুদ্ধ অবস্থার তুলনায় লক্ষ গুণ বেড়ে যায়। -
৭৪
বিশুদ্ধ সিলিকনে ni = 1.5 × 10¹⁶ m⁻³ হলে ইলেকট্রন ও হোলের ঘনত্ব কত?
- ক ইলেকট্রন 3 × 10¹⁶, হোল শূন্য
- খ ইলেকট্রন 1.5 × 10¹⁶, হোল 0.75 × 10¹⁶
- গ দুইটিই 3 × 10¹⁶ m⁻³
- ঘ দুইটিই 1.5 × 10¹⁶ m⁻³
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) দুইটিই 1.5 × 10¹⁶ m⁻³
বিশুদ্ধ অর্ধপরিবাহীতে ne = nh = ni
তাই দুইটিই 1.5 × 10¹⁶ m⁻³। -
৭৫
একটি n-টাইপ নমুনায় ইলেকট্রন ঘনত্ব 5 × 10²² m⁻³ ও গতিশীলতা 0.1 m²V⁻¹s⁻¹। পরিবাহিতা কত? (e = 1.6 × 10⁻¹⁹ C, হোলের অবদান উপেক্ষণীয়)
- ক 80 Sm⁻¹
- খ 8000 Sm⁻¹
- গ 800 Sm⁻¹
- ঘ 8 Sm⁻¹
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 800 Sm⁻¹
σ = enμ = 1.6 × 10⁻¹⁹ × 5 × 10²² × 0.1
= 800 Sm⁻¹। -
৭৬
একটি অর্ধপরিবাহীর পরিবাহিতা 500 Sm⁻¹ হলে আপেক্ষিক রোধ কত?
- ক 500 Ωm
- খ 2 × 10⁻³ Ωm
- গ 5 × 10⁻³ Ωm
- ঘ 2 × 10³ Ωm
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 2 × 10⁻³ Ωm
ρ = 1σ = 1500
= 2 × 10⁻³ Ωm। -
৭৭
দাতা ইলেকট্রনের আয়নীকরণ শক্তি 0.05 eV। এটি সিলিকনের ব্যান্ড ব্যবধানের (1.1 eV) কত ভাগের ১ ভাগ?
- ক প্রায় ৫ ভাগের ১
- খ প্রায় ১০০ ভাগের ১
- গ প্রায় ২২ ভাগের ১
- ঘ প্রায় ২ ভাগের ১
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) প্রায় ২২ ভাগের ১
1.10.05 = 22
অর্থাৎ প্রায় ২২ ভাগের ১ ভাগ — এত কম শক্তি লাগে বলেই কক্ষ তাপমাত্রায় প্রায় সব দাতা পরমাণুই আয়নিত হয়ে যায়। -
৭৮
একটি n-টাইপ নমুনায় দাতা ঘনত্ব 10²¹ m⁻³ এবং ni = 10¹⁶ m⁻³। সংখ্যালঘু বাহকের ঘনত্ব কত?
- ক 10¹¹ m⁻³
- খ 10¹⁰ m⁻³
- গ 10⁵ m⁻³
- ঘ 10²¹ m⁻³
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 10¹¹ m⁻³
ne ≈ দাতা ঘনত্ব = 10²¹
nh = 10³²10²¹ = 10¹¹ m⁻³। -
৭৯
p-টাইপ অর্ধপরিবাহী তৈরি করতে কী মেশানো হয়?
- ক পঞ্চযোজী মৌল
- খ চতুর্যোজী মৌল
- গ নিষ্ক্রিয় গ্যাস
- ঘ ত্রিযোজী মৌল
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) ত্রিযোজী মৌল
সিলিকনে ত্রিযোজী মৌল (বোরন, অ্যালুমিনিয়াম, গ্যালিয়াম, ইন্ডিয়াম) মেশালে p-টাইপ হয়।
তিনটি ইলেকট্রন তিনটি বন্ধনে যায়, চতুর্থ বন্ধনটি অসম্পূর্ণ থেকে যায় — সেখানেই হোল তৈরি হয়। -
৮০
p-টাইপ ডোপিংয়ে ব্যবহৃত মৌলকে কী বলা হয়?
- ক দাতা (donor) পরমাণু
- খ নিরপেক্ষ পরমাণু
- গ বাহক পরমাণু
- ঘ গ্রহীতা (acceptor) পরমাণু
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) গ্রহীতা (acceptor) পরমাণু
ত্রিযোজী পরমাণুর একটি বন্ধন অসম্পূর্ণ থাকে, তাই সে পাশের বন্ধন থেকে একটি ইলেকট্রন গ্রহণ করতে চায় — এজন্যই নাম গ্রহীতা।
ইলেকট্রন নেওয়ার পর সে নিজে ঋণাত্মক আয়নে পরিণত হয় এবং জালিকায় স্থির থাকে।
সেমিকন্ডাক্টর ও ইলেকট্রনিক্স নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।