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 ৬/৩৮
-
১০১
সিলিকনে ডোপিংয়ের জন্য গ্রুপ ১৩ ও গ্রুপ ১৫-এর মৌল বেছে নেওয়া হয় কেন?
- ক এরা সবচেয়ে সস্তা
- খ এদের যোজন ইলেকট্রন সিলিকনের চেয়ে ঠিক একটি কম বা বেশি
- গ এরা ধাতু
- ঘ এদের গলনাঙ্ক বেশি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) এদের যোজন ইলেকট্রন সিলিকনের চেয়ে ঠিক একটি কম বা বেশি
সিলিকন চতুর্যোজী। গ্রুপ ১৩-এর ইলেকট্রন একটি কম (হোল দেয়), গ্রুপ ১৫-এর একটি বেশি (ইলেকট্রন দেয়)।
ঠিক একটির পার্থক্য বলেই স্ফটিক গঠন প্রায় অক্ষুণ্ণ থেকে যায় ও নিয়ন্ত্রিত পরিবর্তন পাওয়া যায়। -
১০২
অর্ধপরিবাহীতে "সংখ্যাগুরু বাহক" কথাটির অর্থ কী?
- ক যে বাহকের ভর বেশি
- খ যে বাহকের বেগ বেশি
- গ যে ধরনের আধান বাহকের সংখ্যা অনেক বেশি
- ঘ যে বাহকের আধান বেশি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) যে ধরনের আধান বাহকের সংখ্যা অনেক বেশি
সংখ্যাগুরু বাহক মানে সংখ্যায় প্রধান বাহক — n-টাইপে ইলেকট্রন, p-টাইপে হোল।
এখানে "গুরু" মানে ভর নয়, সংখ্যার আধিক্য। ভরের সাথে এর কোনো সম্পর্ক নেই। -
১০৩
একটি p-টাইপ নমুনায় হোল ঘনত্ব 10²² m⁻³ এবং ni = 10¹⁶ m⁻³। ইলেকট্রন ঘনত্ব কত?
- ক 10⁶ m⁻³
- খ 10¹⁶ m⁻³
- গ 10²⁸ m⁻³
- ঘ 10¹⁰ m⁻³
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 10¹⁰ m⁻³
ne = ni²nh = 10³²10²²
= 10¹⁰ m⁻³। -
১০৪
একটি নমুনায় ne = 10¹⁴ m⁻³ ও nh = 10¹⁸ m⁻³। নমুনাটি কোন প্রকার এবং ni কত?
- ক n-টাইপ, 10¹⁶ m⁻³
- খ p-টাইপ, 10¹⁶ m⁻³
- গ p-টাইপ, 10¹⁴ m⁻³
- ঘ বিশুদ্ধ, 10¹⁸ m⁻³
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) p-টাইপ, 10¹⁶ m⁻³
হোল বেশি, তাই p-টাইপ
ni = √(10¹⁴ × 10¹⁸) = √10³² = 10¹⁶ m⁻³। -
১০৫
গ্রহীতা ঘনত্ব 10²¹ m⁻³ ও ni = 10¹⁶ m⁻³ হলে সংখ্যালঘু বাহকের ঘনত্ব কত?
- ক 10¹⁰ m⁻³
- খ 10⁵ m⁻³
- গ 10²¹ m⁻³
- ঘ 10¹¹ m⁻³
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 10¹¹ m⁻³
nh ≈ 10²¹
ne = 10³²10²¹ = 10¹¹ m⁻³। -
১০৬
একটি p-টাইপ নমুনায় হোল ঘনত্ব 4 × 10²² m⁻³ ও গতিশীলতা 0.05 m²V⁻¹s⁻¹। পরিবাহিতা কত? (e = 1.6 × 10⁻¹⁹ C)
- ক 320 Sm⁻¹
- খ 32 Sm⁻¹
- গ 3200 Sm⁻¹
- ঘ 640 Sm⁻¹
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 320 Sm⁻¹
σ = enhμh = 1.6 × 10⁻¹⁹ × 4 × 10²² × 0.05
= 320 Sm⁻¹। -
১০৭
বিশুদ্ধ অবস্থায় বাহক ঘনত্ব 10¹⁶ m⁻³ ছিল। ডোপিংয়ের পর ইলেকট্রন ঘনত্ব 10²² m⁻³ হলে সংখ্যাগুরু বাহক কতগুণ বাড়ল?
- ক 10³ গুণ
- খ 10⁶ গুণ
- গ 10¹² গুণ
- ঘ 10⁴ গুণ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 10⁶ গুণ
10²²10¹⁶
= 10⁶ গুণ — এত সামান্য ডোপিংয়েই পরিবাহিতা দশ লক্ষ গুণ বেড়ে যায়। -
১০৮
বিশুদ্ধ অর্ধপরিবাহীতে ne = nh = 2 × 10¹⁶ m⁻³। এদের গুণফল কত?
- ক 4 × 10³² m⁻⁶
- খ 2 × 10³² m⁻⁶
- গ 4 × 10¹⁶ m⁻⁶
- ঘ 10³² m⁻⁶
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 4 × 10³² m⁻⁶
ni² = (2 × 10¹⁶)²
= 4 × 10³² m⁻⁶ — এই গুণফলই ডোপিংয়ের পরেও অপরিবর্তিত থাকে। -
১০৯
একটি অর্ধপরিবাহী নমুনার আপেক্ষিক রোধ 5 × 10⁻³ Ωm, দৈর্ঘ্য 0.1 m ও প্রস্থচ্ছেদ 10⁻⁴ m²। রোধ কত?
- ক 5 Ω
- খ 0.5 Ω
- গ 50 Ω
- ঘ 0.05 Ω
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 5 Ω
R = ρlA = 5 × 10⁻³ × 0.110⁻⁴
= 5 Ω। -
১১০
p-n জংশন কীভাবে তৈরি করা হয়?
- ক একই স্ফটিকের এক অংশে p-টাইপ ও অন্য অংশে n-টাইপ ডোপিং করে
- খ একটি p-টাইপ ও একটি n-টাইপ টুকরো চেপে ধরে
- গ দুই টুকরো তার দিয়ে জুড়ে
- ঘ দুইটি ধাতু গলিয়ে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) একই স্ফটিকের এক অংশে p-টাইপ ও অন্য অংশে n-টাইপ ডোপিং করে
p-n জংশন একটিমাত্র অবিচ্ছিন্ন স্ফটিকের মধ্যে ডোপিং বদলে তৈরি করা হয়।
দুই টুকরো চেপে ধরলে মাঝে বাতাস ও পৃষ্ঠত্রুটি থেকে যায়, তখন কোনো জংশন ধর্মই পাওয়া যায় না। -
১১১
p-n জংশন তৈরির সাথে সাথেই কী ঘটে?
- ক কোনো বাহকই সরে না
- খ শুধু ইলেকট্রন সরে
- গ স্ফটিক ভেঙে যায়
- ঘ ঘনত্বের পার্থক্যে হোল p থেকে n-এ ও ইলেকট্রন n থেকে p-তে ব্যাপিত হয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) ঘনত্বের পার্থক্যে হোল p থেকে n-এ ও ইলেকট্রন n থেকে p-তে ব্যাপিত হয়
p অংশে হোলের ঘনত্ব বেশি, n অংশে ইলেকট্রনের — তাই ঘনত্বের প্রবণতা বরাবর ব্যাপন শুরু হয়।
হোল যায় p → n, ইলেকট্রন যায় n → p। জংশনের কাছে তারা পুনর্মিলিত হয়ে নিঃশেষ হয়ে যায়। -
১১২
নিঃশেষিত স্তর (depletion layer) কী?
- ক জংশনের দুই পাশে মুক্ত আধান বাহকশূন্য সরু অঞ্চল
- খ জংশনে জমা হওয়া মুক্ত ইলেকট্রনের স্তর
- গ ধাতুর একটি পাতলা আবরণ
- ঘ স্ফটিকের ফাঁকা জায়গা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) জংশনের দুই পাশে মুক্ত আধান বাহকশূন্য সরু অঞ্চল
ব্যাপনের পর জংশনের দুই পাশে হোল ও ইলেকট্রন পুনর্মিলিত হয়ে নিঃশেষ হয়ে যায়।
পড়ে থাকে কেবল স্থির আয়ন। মুক্ত বাহক না থাকায় এই সরু অঞ্চলটি অন্তরকের মতো আচরণ করে। -
১১৩
নিঃশেষিত স্তরে কোন পাশে কোন আয়ন থাকে?
- ক p পাশে ধনাত্মক, n পাশে ঋণাত্মক আয়ন
- খ p পাশে ঋণাত্মক, n পাশে ধনাত্মক আয়ন
- গ দুই পাশেই ধনাত্মক
- ঘ দুই পাশেই ঋণাত্মক
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) p পাশে ঋণাত্মক, n পাশে ধনাত্মক আয়ন
p অংশের গ্রহীতা আয়ন ঋণাত্মক, n অংশের দাতা আয়ন ধনাত্মক।
মুক্ত বাহক চলে যাওয়ায় এই স্থির আয়নগুলোই উন্মুক্ত হয়ে পড়ে এবং জংশনে তড়িৎ ক্ষেত্র তৈরি করে। -
১১৪
নিঃশেষিত স্তরে সৃষ্ট অভ্যন্তরীণ তড়িৎ ক্ষেত্রের দিক কোনটি?
- ক n অংশ থেকে p অংশের দিকে
- খ p অংশ থেকে n অংশের দিকে
- গ জংশনের সমান্তরাল
- ঘ কোনো ক্ষেত্রই থাকে না
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) n অংশ থেকে p অংশের দিকে
ক্ষেত্র সবসময় ধনাত্মক থেকে ঋণাত্মক আধানের দিকে যায়। n পাশে ধনাত্মক আয়ন, p পাশে ঋণাত্মক — তাই ক্ষেত্র n → p।
এই ক্ষেত্রই আরও ব্যাপন ঠেকিয়ে দেয় ও সাম্যাবস্থা তৈরি করে। -
১১৫
বিভব বাধা (potential barrier) কী?
- ক বাইরে থেকে প্রয়োগ করা বিভব
- খ নিঃশেষিত স্তরের দুই পাশে সৃষ্ট বিভব পার্থক্য, যা আরও ব্যাপন ঠেকায়
- গ ডায়োডের রোধ
- ঘ ব্যান্ড ব্যবধান
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) নিঃশেষিত স্তরের দুই পাশে সৃষ্ট বিভব পার্থক্য, যা আরও ব্যাপন ঠেকায়
স্থির আয়নের কারণে জংশনের দুই পাশে একটি বিভব পার্থক্য তৈরি হয়, যা সংখ্যাগুরু বাহকের আরও ব্যাপন ঠেকিয়ে দেয়।
একেই বলা হয় বিভব বাধা বা অন্তর্নিহিত বিভব। -
১১৬
সিলিকন ও জার্মেনিয়াম ডায়োডের বিভব বাধা যথাক্রমে প্রায় কত?
- ক 0.3 V ও 0.7 V
- খ 1.1 V ও 0.7 V
- গ 0.7 V ও 1.1 V
- ঘ 0.7 V ও 0.3 V
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 0.7 V ও 0.3 V
Si: প্রায় 0.7 V এবং Ge: প্রায় 0.3 V।
ব্যান্ড ব্যবধান বড় হওয়ায় সিলিকনের বাধাও বড়। এজন্যই সিলিকন ডায়োড পরিবহন শুরু করতে বেশি ভোল্টেজ লাগে। -
১১৭
নিঃশেষিত স্তরের প্রস্থ সাধারণত কত?
- ক প্রায় 10⁻² m
- খ প্রায় 1 m
- গ প্রায় 10⁻¹⁵ m
- ঘ প্রায় 10⁻⁶ m
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) প্রায় 10⁻⁶ m
নিঃশেষিত স্তর অত্যন্ত সরু — প্রায় এক মাইক্রোমিটার (10⁻⁶ m) বা তারও কম।
এত সরু অঞ্চলে 0.7 V পড়ে বলেই সেখানে তড়িৎ ক্ষেত্রের প্রাবল্য অত্যন্ত বেশি হয়ে যায়। -
১১৮
সাম্যাবস্থায় p-n জংশনে নিট প্রবাহ কত?
- ক সর্বোচ্চ
- খ শূন্য
- গ ব্যাপন প্রবাহের সমান
- ঘ ড্রিফট প্রবাহের দ্বিগুণ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) শূন্য
সাম্যাবস্থায় সংখ্যাগুরু বাহকের ব্যাপন প্রবাহ এবং সংখ্যালঘু বাহকের ড্রিফট প্রবাহ সমান ও বিপরীত।
তাই নিট প্রবাহ শূন্য — কোনো বাইরের বিভব ছাড়া ডায়োডে প্রবাহ থাকে না। -
১১৯
p-n জংশনে ড্রিফট প্রবাহ কাদের কারণে ঘটে?
- ক সংখ্যাগুরু বাহকের
- খ স্থির আয়নের
- গ প্রোটনের
- ঘ সংখ্যালঘু বাহকের
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) সংখ্যালঘু বাহকের
জংশনের অভ্যন্তরীণ ক্ষেত্র সংখ্যালঘু বাহককে জংশন পার করিয়ে দেয় — এটিই ড্রিফট প্রবাহ।
সংখ্যাগুরু বাহক ঘনত্বের প্রবণতা বরাবর যায়, তাদের প্রবাহই ব্যাপন প্রবাহ। দুইটি বিপরীত দিকে। -
১২০
সাম্যাবস্থায় p ও n অংশের ফার্মি স্তরের অবস্থা কেমন হয়?
- ক দুই পাশে ভিন্নই থাকে
- খ দুই পাশে একই সমতলে চলে আসে
- গ দুইটিই ব্যান্ডের বাইরে চলে যায়
- ঘ ফার্মি স্তর মুছে যায়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) দুই পাশে একই সমতলে চলে আসে
তাপীয় সাম্যাবস্থার শর্তই হলো ফার্মি স্তর সমগ্র নমুনায় এক হতে হবে।
এটি ঘটাতে গিয়েই ব্যান্ডগুলো জংশনের কাছে বেঁকে যায় — এই বাঁকই বিভব বাধা।
সেমিকন্ডাক্টর ও ইলেকট্রনিক্স নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।