अर्धचालक इलेक्ट्रॉनिक्स विद्यार्थी और सरल परिपथ
बहुविकल्पीय प्रश्न (MCQs)
1. एक अर्धचालक की चालकता तापमान में वृद्धि के साथ बढ़ती है, क्योंकि
(a) मुक्त विद्युत वहनकर्ता की संख्या घनत्व बढ़ता है
(b) आराम काल बढ़ता है
(c) वहनकर्ता की संख्या घनत्व और आराम काल दोनों बढ़ते हैं
(d) वहनकर्ता की संख्या घनत्व बढ़ता है, आराम काल कम हो जाता है लेकिन आराम काल में कमी का प्रभाव वहनकर्ता घनत्व में वृद्धि के प्रभाव की तुलना में कम होता है
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उत्तर
(d) एक अर्धचालक की चालकता तापमान में वृद्धि के साथ बढ़ती है, क्योंकि वहनकर्ता की संख्या घनत्व बढ़ता है, आराम काल कम हो जाता है लेकिन आराम काल में कमी का प्रभाव वहनकर्ता घनत्व में वृद्धि के प्रभाव की तुलना में कम होता है।
- (a) विकल्प गलत है क्योंकि इसमें आराम काल में कमी के प्रभाव को ध्यान में नहीं लिया गया है, जो चालकता पर भी प्रभाव डालता है।
- (b) विकल्प गलत है क्योंकि तापमान में वृद्धि के साथ आराम काल घटता है, न कि बढ़ता है।
- (c) विकल्प गलत है क्योंकि इसमें गलत रूप से बताया गया है कि वहनकर्ता की संख्या घनत्व और आराम काल दोनों बढ़ते हैं, जबकि तापमान में वृद्धि के साथ आराम काल कम हो जाता है।
2. नीचे दिए गए चित्र में $V_0$ एक $p-n$ संधि के पार विभव बाधा है, जब संधि पर कोई बैटरी नहीं जोड़ी गई है
(a) 1 और 3 दोनों संधि के आगे बiased के लिए संगत हैं
(b) 3 संधि के आगे बiased के लिए संगत है और 1 संधि के पीछे बiased के लिए संगत है
(c) 1 संधि के आगे बiased के लिए संगत है और 3 संधि के पीछे बiased के लिए संगत है
(d) 3 और 1 दोनों संधि के पीछे बiased के लिए संगत हैं
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सोचने की प्रक्रिया
p-n संधि के कामकाज के बारे में जांच करें।
उत्तर
(b) जब $p-n$ संधि आगे बiased होती है, तो इसके संभावना बाधा को विरोध करती है, जब $p-n$ संधि विपरीत बiased होती है, तो इसके संभावना बाधा को समर्थन करती है, जिसके परिणामस्वरूप संधि पर संभावना बाधा बढ़ जाती है।
-
विकल्प (a) गलत है: दोनों 1 और 3 आगे बiased के लिए संगत नहीं हो सकते क्योंकि आगे बiased में संभावना बाधा घट जाती है, और इसके परिणामस्वरूप दोनों बिंदुओं के व्यवहार के साथ संगत नहीं होगा।
-
विकल्प (c) गलत है: 1 आगे बiased के लिए और 3 विपरीत बiased के लिए संगत है, लेकिन यह सही उत्तर के व्यवहार के विपरीत है। इसलिए इसके सही व्यवहार के विवरण के साथ मेल नहीं खाता।
-
विकल्प (d) गलत है: दोनों 3 और 1 विपरीत बiased के लिए संगत नहीं हो सकते क्योंकि विपरीत बiased में संभावना बाधा बढ़ जाती है, और इसके परिणामस्वरूप दोनों बिंदुओं के व्यवहार के साथ संगत नहीं होगा।
3. नीचे दिए गए चित्र में, मान लीजिए डायोड आदर्श हैं
(a) $D_1$ आगे बiased है और $D_2$ विपरीत बiased है और इसलिए धारा $A$ से $B$ तक प्रवाह करती है
(b) $D_2$ आगे बiased है और $D_1$ विपरीत बiased है और इसलिए धारा $B$ से $A$ तक या उलटे क्रम में प्रवाह नहीं करती है
(c) $D_1$ और $D_2$ दोनों आगे बiased हैं और इसलिए धारा $A$ से $B$ तक प्रवाह करती है
(d) $D_1$ और $D_2$ दोनों विपरीत बiased हैं और इसलिए धारा $A$ से $B$ तक या उलटे क्रम में प्रवाह नहीं करती है
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सोचने की प्रक्रिया
डायोड के ध्रुवता की जांच करें।
उत्तर
(b) दिए गए परिपथ में $p$-पक्ष के $p$ - $n$ फ़ंक्शन $D_1$ को निम्न वोल्टेज से जोड़ा गया है और $D_1$ के $n$-पक्ष को उच्च वोल्टेज से जोड़ा गया है।
इसलिए $D$ विपरीत बiased है।
$p$-पक्ष के $p$ - $n$ संधि $D_2$ को उच्च विभव पर रखा गया है और $D_2$ के $n$-पक्ष को निम्न विभव पर रखा गया है। इसलिए $D_2$ आगे बiased है।
इसलिए, वर्तमान जunction $B$ से $A$ के माध्यम से प्रवाह करता है।
-
विकल्प (a) गलत है: इस विकल्प में यह कहा गया है कि $D_1$ आगे बiased है और $D_2$ विपरीत बiased है, जिसके कारण वर्तमान $A$ से $B$ की ओर प्रवाह करता है। हालांकि, दिए गए परिपथ में $D_1$ वास्तव में विपरीत बiased है क्योंकि इसके $p$-पक्ष को एक कम वोल्टेज से जोड़ा गया है और इसके $n$-पक्ष को एक उच्च वोल्टेज से जोड़ा गया है। इसलिए, $D_1$ आगे बiased नहीं हो सकता, जिसके कारण यह विकल्प गलत है।
-
विकल्प (c) गलत है: इस विकल्प में यह कहा गया है कि $D_1$ और $D_2$ दोनों आगे बiased हैं, जिसके कारण वर्तमान $A$ से $B$ की ओर प्रवाह करता है। हालांकि, जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, $D_1$ विपरीत बiased है क्योंकि इसके $p$-पक्ष को कम वोल्टेज पर रखा गया है और इसके $n$-पक्ष को एक उच्च वोल्टेज पर रखा गया है। इसलिए, $D_1$ आगे बiased नहीं हो सकता, जिसके कारण यह विकल्प गलत है।
-
विकल्प (d) गलत है: इस विकल्प में यह कहा गया है कि $D_1$ और $D_2$ दोनों विपरीत बiased हैं, जिसके कारण $A$ से $B$ या उल्टे वर्तमान प्रवाह नहीं होता। हालांकि, यह सच है कि $D_1$ विपरीत बiased है, $D_2$ वास्तव में आगे बiased है क्योंकि इसके $p$-पक्ष को एक उच्च वोल्टेज पर रखा गया है और इसके $n$-पक्ष को एक कम वोल्टेज पर रखा गया है। इसलिए, $D_2$ विपरीत बiased नहीं हो सकता, जिसके कारण यह विकल्प गलत है।
4. एक $220 V$ AC आपूर्ति बिंदुओं $A$ और $B$ के बीच जोड़ी गई है (चित्र)। संधारित्र के पार विभवांतर $V$ क्या होगा?
$\newline$
(a) $220 V$ $\newline$
(b) $110 V$ $\newline$
(c) $0 V$ $\newline$
(d) $220 \sqrt{2} V$ $\newline$
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सोचने की प्रक्रिया
$p$-n संधि धनात्मक अर्धचक्र के दौरान कार्य करती है।
उत्तर
(d) क्योंकि $p$ - $n$ संधि धनात्मक अर्धचक्र के दौरान कार्य करती है, इस परिपथ में जुड़े डायोड केवल धनात्मक अर्धचक्र में कार्य करेगा। संधारित्र के पार विभवांतर $C =$ दिए गए $A C$ वोल्टेज के पीक वोल्टेज $= V_0 = V_{\text {rms }} \sqrt{2} = 220 \sqrt{2} V$।
-
विकल्प (a) $220 V$: यह विकल्प गलत है क्योंकि संधारित्र पर विभवांतर एसी आपूर्ति के एसी आपूर्ति के औसत वोल्टेज के बराबर नहीं होता। संधारित्र एसी आपूर्ति के पीक वोल्टेज तक चार्ज होता है, जो औसत वोल्टेज से अधिक होता है।
-
विकल्प (b) $110 V$: यह विकल्प गलत है क्योंकि इसका अर्थ है कि संधारित्र पर विभवांतर एसी आपूर्ति के औसत वोल्टेज के आधा होता है। हालांकि, संधारित्र एसी आपूर्ति के पीक वोल्टेज तक चार्ज होता है, जो औसत वोल्टेज के एक भिन्न होता है।
-
विकल्प (c) $0 V$: यह विकल्प गलत है क्योंकि इसका अर्थ है कि संधारित्र पर कोई विभवांतर नहीं होता। वास्तविकता में, संधारित्र धनात्मक अर्धचक्र के दौरान एसी आपूर्ति के पीक वोल्टेज तक चार्ज होता है, जिसके कारण एक शून्य नहीं विभवांतर होता।
5. छेद है
(a) इलेक्ट्रॉन का विपरीत कण
(b) एक वैकेंसी जो जब एक इलेक्ट्रॉन एक सहसंयोजक बंध से छूट जाता है तो बनती है
(c) मुक्त इलेक्ट्रॉन की अनुपस्थिति
(d) एक अनुमानित कण
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उत्तर
(b) छेद के अवधारणा के अनुसार, एक परमाणु या परमाणु जाल में एक इलेक्ट्रॉन के अस्तित्व के स्थान पर इलेक्ट्रॉन की अनुपस्थिति को बताया जाता है। जब एक इलेक्ट्रॉन एक उच्च अवस्था में उत्तेजित होता है, तो इसके पुराने स्थान पर एक छेद बनता है।
इस प्रकार, छेद को एक वैकेंसी के रूप में परिभाषित किया जा सकता है जो जब एक इलेक्ट्रॉन एक सहसंयोजक बंध से छूट जाता है तो बनती है।
-
(a) इलेक्ट्रॉन का विपरीत कण एक पॉजिट्रॉन कहलाता है, न कि छेद। पॉजिट्रॉन के द्रव्यमान इलेक्ट्रॉन के समान होता है लेकिन इसका धनात्मक चार्ज होता है, जबकि छेद केवल एक सहसंयोजक बंध में इलेक्ट्रॉन की अनुपस्थिति होती है।
-
(c) मुक्त इलेक्ट्रॉन की अनुपस्थिति एक ऐसी स्थिति को बताती है जहां कोई भी इलेक्ट्रॉन चालन के लिए उपलब्ध नहीं होता, जो छेद के अवधारणा से भिन्न होती है। छेद विशेष रूप से एक सहसंयोजक बंध में इलेक्ट्रॉन की अनुपस्थिति को बताता है, न कि मुक्त इलेक्ट्रॉन की अनुपस्थिति के सामान्य रूप में।
-
(d) एक अनुमानित कण का अर्थ एक ऐसा कण होता है जो किसी प्रक्रिया के माध्यम से उत्पन्न किया जाता है। हालांकि, छेद एक अनुमानित कण नहीं होता बल्कि एक इलेक्ट्रॉन के सहसंयोजक बंध में अपने स्थान छोड़ जाने के परिणामस्वरूप एक प्राकृतिक परिणाम होता है।
6. दिए गए चित्र में दिए गए सर्किट के आउटपुट के लिए,
(a) सभी समय शून्य होगा
(b) आउटपुट में धनात्मक चक्र के साथ आधा तरंग रेक्टिफायर के समान होगा
(c) आउटपुट में ऋणात्मक चक्र के साथ आधा तरंग रेक्टिफायर के समान होगा
(d) एक पूर्ण तरंग रेक्टिफायर के समान होगा
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सोचने की प्रक्रिया
इनपुट AC वोल्टेज के धनात्मक आधा चक्र के दौरान p-n संधि सकारात्मक बाँधी होती है और इनपुट AC वोल्टेज के ऋणात्मक आधा चक्र के दौरान p-n संधि विपरीत बाँधी होती है।
उत्तर
(c) इनपुट AC वोल्टेज के धनात्मक आधा चक्र के दौरान सकारात्मक बाँधी होने के कारण p-n संधि का प्रतिरोध कम होता है। सर्किट में धारा अधिकतम होती है। इस स्थिति में, सर्किट में श्रेणीक्रम में जुड़े प्रतिरोध के साथ अधिकतम विभवांतर उत्पन्न होता है। इसके परिणामस्वरूप, p-n संधि पर आउटपुट वोल्टेज शून्य होता है।
इनपुट AC वोल्टेज के ऋणात्मक आधा चक्र के दौरान विपरीत बाँधी होने के कारण p-n संधि विपरीत बाँधी होती है। p-n संधि का प्रतिरोध उच्च हो जाता है जो सर्किट में श्रेणीक्रम में जुड़े प्रतिरोध से अधिक होता है। इस कारण, p-n संधि पर ऋणात्मक चक्र के साथ वोल्टेज होता है।
-
विकल्प (a): आउटपुट सभी समय शून्य नहीं होगा क्योंकि सर्किट इनपुट AC वोल्टेज के ऋणात्मक आधा चक्र के दौरान धारा के पार जाने की अनुमति देता है, जिसके कारण इन अवधियों में आउटपुट वोल्टेज शून्य नहीं होगा।
-
विकल्प (b): आउटपुट धनात्मक चक्र के साथ आधा तरंग रेक्टिफायर के समान नहीं होगा क्योंकि धनात्मक आधा चक्र के दौरान p-n संधि सकारात्मक बाँधी होती है, जिसके कारण p-n संधि पर आउटपुट वोल्टेज शून्य होता है।
-
विकल्प (d): आउटपुट पूर्ण तरंग रेक्टिफायर के समान नहीं होगा क्योंकि पूर्ण तरंग रेक्टिफायर इनपुट AC वोल्टेज के धनात्मक और ऋणात्मक आधा चक्र दोनों के दौरान आउटपुट उत्पन्न करता है, जबकि यह सर्किट केवल ऋणात्मक आधा चक्र के दौरान आउटपुट उत्पन्न करता है।
7. चित्र में दिए गए परिपथ में, यदि डायोड के अग्र वोल्टता अवमान बराबर $0.3 V$ है, तो $A$ और $B$ के बीच वोल्टता अंतर है
(a)
$\newline$
(a) $1.3 V$ $\newline$
(b) $2.3 V$ $\newline$
(c) 0 $\newline$
(d) $0.5 V$ $\newline$
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उत्तर
(b) चित्र (b) में दिए गए चित्र को ध्यान में रखते हुए, मान लीजिए $A$ और $B$ के बीच विभवांतर। $r_1=5 k \Omega$ और $r_2=5 k \Omega$ श्रेणीक्रम में रोधक हैं।
$$\text { तब, } \quad V-0.3 =[(r_1+r_2) 10^{3}] \times(0.2 \times 10^{-3})] \quad{[\because V=i r]}$$
$$=[(5+5) 10^{3}] \times(0.2 \times 10^{-3})$$
$$=10 \times 10^{3} \times 0.2 \times 10^{-3}$$
$$V =2+0.3=2.3 V$$
-
विकल्प (a) $1.3 V$: यह विकल्प गलत है क्योंकि यह प्रतिरोधों और डायोड के सही वोल्टता अवमान को ध्यान में नहीं लेता है। गणना दिखाती है कि $A$ और $B$ के बीच वोल्टता अंतर $2.3 V$ है, न कि $1.3 V$।
-
विकल्प (c) 0: यह विकल्प गलत है क्योंकि यह बताता है कि $A$ और $B$ के बीच कोई वोल्टता अंतर नहीं है। हालांकि, प्रतिरोधों और डायोड की उपस्थिति के कारण वोल्टता अंतर शून्य नहीं होता है।
-
विकल्प (d) $0.5 V$: यह विकल्प गलत है क्योंकि यह $A$ और $B$ के बीच वोल्टता अंतर को अत्यधिक कम अनुमानित करता है। सही गणना दिखाती है कि $A$ और $B$ के बीच वोल्टता अंतर $2.3 V$ है, न कि $0.5 V$।
8. दिए गए परिपथ के वास्तविक सारणी है
(a)
| $A$ | $B$ | $E$ |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
(b)
| $A$ | $B$ | $E$ |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 0 |
(c)
| $A$ | $B$ | $E$ |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
(d)
| $A$ | $B$ | $E$ |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
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उत्तर
(c) यहाँ,
$$ \begin{aligned} C & =A \cdot B \text { और } D=\bar{A} \cdot B \\ E & =C+D=(A \cdot B)+(\bar{A} \cdot B) \end{aligned} $$
व्याख्या इस गेट के विन्यास के सत्य सारणी को निम्नलिखित तालिका द्वारा दर्शाया जा सकता है
| $\boldsymbol{A}$ | $\boldsymbol{B}$ | $\overline{\boldsymbol{A}}$ | $\boldsymbol{C}=\boldsymbol{A} \cdot \boldsymbol{B}$ | $\boldsymbol{d}=\overline{\boldsymbol{A}} \cdot \boldsymbol{B}$ | $\boldsymbol{E}=(\boldsymbol{C}+\boldsymbol{D})$ |
|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 |
$\newline$
-
विकल्प (a) गलत है:
- $ A = 0 $ और $ B = 0 $ के लिए, आउटपुट $ E $ 1 दिया गया है, लेकिन परिपथ के अनुसार $ E $ 0 होना चाहिए।
- $ A = 1 $ और $ B = 0 $ के लिए, आउटपुट $ E $ 1 दिया गया है, लेकिन परिपथ के अनुसार $ E $ 0 होना चाहिए।
- $ A = 1 $ और $ B = 1 $ के लिए, आउटपुट $ E $ 0 दिया गया है, लेकिन परिपथ के अनुसार $ E $ 1 होना चाहिए।
-
विकल्प (b) गलत है:
- $ A = 1 $ और $ B = 0 $ के लिए, आउटपुट $ E $ 0 दिया गया है, लेकिन परिपथ के अनुसार $ E $ 0 होना चाहिए।
- $ A = 1 $ और $ B = 1 $ के लिए, आउटपुट $ E $ 0 दिया गया है, लेकिन परिपथ के अनुसार $ E $ 1 होना चाहिए।
-
विकल्प (d) गलत है:
- $ A = 0 $ और $ B = 0 $ के लिए, आउटपुट $ E $ 0 दिया गया है, लेकिन परिपथ के अनुसार $ E $ 0 होना चाहिए।
- $ A = 1 $ और $ B = 1 $ के लिए, आउटपुट $ E $ 0 दिया गया है, लेकिन परिपथ के अनुसार $ E $ 1 होना चाहिए।
बहुविकल्पीय प्रश्न (एक से अधिक विकल्प)
9. जब एक विद्युत क्षेत्र एक चालक चालक बैंड में लगाया जाता है
(a) इलेक्ट्रॉन चालक बैंड में निम्न ऊर्जा स्तर से उच्च ऊर्जा स्तर तक चलते हैं
(b) इलेक्ट्रॉन चालक बैंड में उच्च ऊर्जा स्तर से निम्न ऊर्जा स्तर तक चलते हैं
(c) वैलेंस बैंड में छेद उच्च ऊर्जा स्तर से निम्न ऊर्जा स्तर तक चलते हैं
(d) वैलेंस बैंड में छेद निम्न ऊर्जा स्तर से उच्च ऊर्जा स्तर तक चलते हैं
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सोचने की प्रक्रिया
इलेक्ट्रॉन नकारात्मक आवेश वाले होते हैं और जब विद्युत क्षेत्र लगाया जाता है तो उनकी ऊर्जा बढ़ जाती है।
उत्तर
(a, c)
जब विद्युत क्षेत्र एक चालक चालक बैंड में लगाया जाता है, तो चालक बैंड में इलेक्ट्रॉन तेजी से चलते हैं और ऊर्जा प्राप्त करते हैं। वे निम्न ऊर्जा स्तर से उच्च ऊर्जा स्तर तक चलते हैं। जबकि वैलेंस बैंड में छेद उच्च ऊर्जा स्तर से निम्न ऊर्जा स्तर तक चलते हैं, जहां वे अधिक ऊर्जा के साथ होते हैं।
-
(b) चालक बैंड में इलेक्ट्रॉन उच्च ऊर्जा स्तर से निम्न ऊर्जा स्तर तक चलते हैं: यह गलत है क्योंकि जब विद्युत क्षेत्र लगाया जाता है, तो चालक बैंड में इलेक्ट्रॉन ऊर्जा प्राप्त करते हैं और उच्च ऊर्जा स्तर तक चलते हैं, न कि निम्न ऊर्जा स्तर तक।
-
(d) वैलेंस बैंड में छेद निम्न ऊर्जा स्तर से उच्च ऊर्जा स्तर तक चलते हैं: यह गलत है क्योंकि वैलेंस बैंड में छेद उच्च ऊर्जा स्तर से निम्न ऊर्जा स्तर तक चलते हैं, जहां वे अधिक ऊर्जा के साथ होते हैं।
10. एक $n-p-n$ ट्रांजिस्टर के आधार-उत्सर्जक संधि आगे बiased और संग्रह-आधार संधि पीछे बiased है। निम्नलिखित में से कौन से कथन सत्य हैं?
(a) इलेक्ट्रॉन उत्सर्जक से संग्रह तक पार करते हैं
(b) छेद आधार से संग्रह तक चलते हैं
(c) इलेक्ट्रॉन उत्सर्जक से आधार तक चलते हैं
(d) इलेक्ट्रॉन उत्सर्जक से आधार छोड़ देते हैं बिना संग्रह तक जाएं
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सोचने की प्रक्रिया
प्रश्न में दिए गए चित्र को बनाएं।
उत्तर
$(a, c)$
यहाँ उत्सर्जक-आधार संधि आगे की ओर बाँधी गई है, अर्थात उत्सर्जक-आधार बैटरी के धनात्मक ध्रुव आधार पर और इसके नकारात्मक ध्रुव उत्सर्जक पर जोड़ा गया है। इसके अलावा, संग्रहक-आधार संधि विपरीत बाँधी गई है, अर्थात संग्रहक-आधार बैटरी के धनात्मक ध्रुव संग्रहक पर और इसके नकारात्मक ध्रुव आधार पर जोड़ा गया है।
इसलिए, इलेक्ट्रॉन उत्सर्जक से आधार तक चले जाते हैं और उत्सर्जक से संग्रहक तक पार कर जाते हैं।
-
(b) छेद आधार से संग्रहक तक चले जाते हैं: यह कथन गलत है क्योंकि एन-पी-एन ट्रांजिस्टर में आधार में बहुलता वाले वाहक छेद होते हैं, लेकिन आधार बहुत पतला और हल्की डोप किया गया होता है। आधार में छेद मुख्य रूप से उत्सर्जक से आए इलेक्ट्रॉन के साथ संयोजन करते हैं। केवल एक छोटा भाग छेद संग्रहक की ओर जा सकते हैं, लेकिन यह एन-पी-एन ट्रांजिस्टर में विद्युत धारा प्रवाह के मुख्य तंत्र नहीं है।
-
(d) उत्सर्जक से आधार तक इलेक्ट्रॉन बाहर निकल जाते हैं बिना संग्रहक तक पहुँचे: यह कथन गलत है क्योंकि एन-पी-एन ट्रांजिस्टर में आधार बहुत पतला और हल्की डोप किया गया होता है, जो उत्सर्जक से निकले इलेक्ट्रॉन के अधिकांश आधार के माध्यम से पार होकर संग्रहक तक पहुँच जाते हैं। केवल एक छोटा भाग आधार में छेद के साथ संयोजन करते हैं। विद्युत धारा का मुख्य प्रवाह उत्सर्जक से संग्रहक तक होता है, न कि आधार से बाहर निकल जाए।
11. नीचे दिया गया चित्र एक आधार बाँधे गए सामान्य उत्सर्जक ट्रांजिस्टर के स्थानांतर विशिष्टताओं को दर्शाता है। निम्नलिखित में से कौन से कथन सत्य हैं?
(a) $V_{i}=0.4 V$ पर, ट्रांजिस्टर सक्रिय अवस्था में है
(b) $V_{i}=1 V$ पर, इसे एम्प्लीफायर के रूप में उपयोग किया जा सकता है
(c) $V_{i}=0.5 V$ पर, इसे बंद टॉगल के रूप में उपयोग किया जा सकता है
(d) $V_{i}=2.5 V$ पर, इसे सक्रिय टॉगल के रूप में उपयोग किया जा सकता है
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उत्तर
$(b, c, d)$
दिए गए आधार बाँधे गए सामान्य उत्सर्जक ट्रांजिस्टर के स्थानांतर विशिष्टताओं से हम यह ध्यान देते हैं कि
(i) जब $V_{i}=0.4 V$, तो कोलेक्टर धारा नहीं होती। ट्रांजिस्टर सर्किट सक्रिय अवस्था में होता है और एम्पलीफायर के रूप में उपयोग किया जाता है।
(ii) जब $V_{i}=1 V$ (यह $0.6 V$ से $2 V$ के बीच है), ट्रांजिस्टर सर्किट सक्रिय अवस्था में होता है और एम्पलीफायर के रूप में उपयोग किया जाता है।
(iii) जब $V_{i}=0.5 V$, तो कोलेक्टर धारा नहीं होती। ट्रांजिस्टर आफ अवस्था में होता है। ट्रांजिस्टर सर्किट को बंद स्विच के रूप में उपयोग किया जा सकता है।
(iv) जब $V_{i}=2.5 V$, तो कोलेक्टर धारा अधिकतम हो जाती है और ट्रांजिस्टर संतृप्त अवस्था में होता है और यह स्विच चालू अवस्था के रूप में उपयोग किया जा सकता है।
- $ V_i = 0.4 , V $ पर, कोलेक्टर धारा नहीं होती। ट्रांजिस्टर आफ अवस्था में होता है, सक्रिय अवस्था नहीं। इसलिए, इसे एम्पलीफायर के रूप में उपयोग नहीं किया जा सकता है।
12. एक $n-p-n$ ट्रांजिस्टर सर्किट में, कोलेक्टर धारा $10 mA$ है। यदि 95 प्रतिशत इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन के बाद कोलेक्टर में पहुंचते हैं, तो निम्नलिखित में से कौन से कथन सही हैं?
(a) उत्सर्जक धारा $8 mA$ होगी
(b) उत्सर्जक धारा $10.53 mA$ होगी
(c) आधार धारा $0.53 mA$ होगी
(d) आधार धारा $2 mA$ होगी
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Thinking Process
कोलेक्टर धारा उत्सर्जन के बाद कोलेक्टर में पहुंचे 95% इलेक्ट्रॉन के बराबर होती है।
Answer
$(b, c)$
$$ \begin{aligned} & I_{C}=10 mA \\ & I_{c}=\frac{95}{100} I_{e} \\ & I_{e}=\frac{10 \times 100}{95}=10.53 mA \\ & I_{b}=I_{e}-I_{C}=10.53-10=0.53 mA \end{aligned} $$
-
विकल्प (a) गलत है क्योंकि उत्सर्जक धारा $8 mA$ नहीं होती। उत्सर्जक धारा की गणना $I_e = \frac{I_C \times 100}{95} = 10.53 mA$ के रूप में की जाती है।
-
विकल्प (d) गलत है क्योंकि आधार धारा $2 mA$ नहीं होती। आधार धारा की गणना $I_b = I_e - I_C = 10.53 mA - 10 mA = 0.53 mA$ के रूप में की जाती है।
13. डायोड के डीप्लेशन क्षेत्र में
(a) कोई गतिशील आवेश नहीं होते
(b) छेद और इलेक्ट्रॉन की समान संख्या होती है, जिसके कारण क्षेत्र उदासीन होता है
(c) छेद और इलेक्ट्रॉन के संयोजन के बाद अवस्था होती है
(d) गतिरोधी आवेशित आयन होते हैं
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उत्तर
$(a, b, d)$
$ p-n $ संधि के दोनों तरफ के स्पेस-चार्ज क्षेत्र में गमन न करने वाले आयन और कोई भी चार्ज कार्यकरी वहनकर्ता न होने के कारण एक क्षेत्र बनता है जिसे डायोड के विस्थापन क्षेत्र कहते हैं। $ p $-पक्ष पर आयनित स्वीकारकों की संख्या $ n $-पक्ष पर आयनित दाताओं की संख्या के बराबर होती है।
- (c) गलत है क्योंकि छेद और इलेक्ट्रॉन के संयोजन के आधार पर विस्थापन क्षेत्र की परिभाषा नहीं होती। यहां छेद और इलेक्ट्रॉन के संयोजन हो सकते हैं, लेकिन विस्थापन क्षेत्र की विशिष्ट विशेषता यह है कि यहां गमन करने वाले चार्ज कार्यकरी वहनकर्ता नहीं होते और गमन न करने वाले आयनित आयन होते हैं।
14. जेनर डायोड के विनियमन कार्य के दौरान क्या होता है?
(a) जेनर के बारे में वर्तमान और वोल्टेज स्थिर रहते हैं
(b) श्रेणीक्रम रोधक $(R_{s})$ के माध्यम से वर्तमान बदल जाता है
(c) जेनर रोधक स्थिर रहता है
(d) जेनर द्वारा प्रदान किए गए रोधन में परिवर्तन होता है
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उत्तर
$(b, d)$
जेनर डायोड के विनियमन कार्य के दौरान, $ R_{s} $ के माध्यम से वर्तमान बदल जाता है और जेनर द्वारा प्रदान किए गए रोधन में परिवर्तन होता है। जेनर के माध्यम से वर्तमान बदल जाता है लेकिन जेनर के बारे में वोल्टेज स्थिर रहता है।
-
(a) जेनर के बारे में वर्तमान और वोल्टेज स्थिर रहते हैं: यह गलत है क्योंकि विनियमन के दौरान, जेनर डायोड के बारे में वोल्टेज स्थिर रहता है, लेकिन जेनर डायोड के माध्यम से वर्तमान स्थिर नहीं रहता। यह बदलता रहता है ताकि इसके बारे में वोल्टेज स्थिर रहे।
-
(c) जेनर रोधक स्थिर रहता है: यह गलत है क्योंकि जेनर डायोड द्वारा प्रदान किए गए रोधन स्थिर नहीं होता। यह वर्तमान में परिवर्तन के जवाब में बदलता है ताकि इसके बारे में वोल्टेज स्थिर रहे।
15. कैपेसिटर फिल्टर के साथ रेक्टिफायर सर्किट में रिपल को कम करने के लिए
(a) $ R_{L} $ को बढ़ाया जाना चाहिए
(b) इनपुट आवृत्ति को कम कर देना चाहिए
(c) इनपुट आवृत्ति को बढ़ा देना चाहिए
(d) उच्च कैपेसिटेंस वाले कैपेसिटर का उपयोग करना चाहिए
सोचने की प्रक्रिया
एक पूर्ण तरंग रेक्टिफायर के रिपल गुणक ( $v _ r$ ) के लिए जो कैपेसिटर फिल्टर का उपयोग करता है, निम्नलिखित द्वारा दिया जाता है
उत्तर
$(a, b, d)$
$ p-n $ संधि के दोनों तरफ के स्पेस-चार्ज क्षेत्र में गमन न करने वाले आयन और कोई भी चार्ज कार्यकरी वहनकर्ता न होने के कारण एक क्षेत्र बनता है जिसे डायोड के विस्थापन क्षेत्र कहते हैं। $ p $-पक्ष पर आयनित स्वीकारकों की संख्या $ n $-पक्ष पर आयनित दाताओं की संख्या के बराबर होती है।
- (c) गलत है क्योंकि छेद और इलेक्ट्रॉन के संयोजन के आधार पर विस्थापन क्षेत्र की परिभाषा नहीं होती। यहां छेद और इलेक्ट्रॉन के संयोजन हो सकते हैं, लेकिन विस्थापन क्षेत्र की विशिष्ट विशेषता यह है कि यहां गमन करने वाले चार्ज कार्यकरी वहनकर्ता नहीं होते और गमन न करने वाले आयनित आयन होते हैं।
14. जेनर डायोड के विनियमन कार्य के दौरान क्या होता है?
(a) जेनर के बारे में वर्तमान और वोल्टेज स्थिर रहते हैं
(b) श्रेणीक्रम रोधक $(R_{s})$ के माध्यम से वर्तमान बदल जाता है
(c) जेनर रोधक स्थिर रहता है
(d) जेनर द्वारा प्रदान किए गए रोधन में परिवर्तन होता है
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उत्तर
$(b, d)$
जेनर डायोड के विनियमन कार्य के दौरान, $ R_{s} $ के माध्यम से वर्तमान बदल जाता है और जेनर द्वारा प्रदान किए गए रोधन में परिवर्तन होता है। जेनर के माध्यम से वर्तमान बदल जाता है लेकिन जेनर के बारे में वोल्टेज स्थिर रहता है।
-
(a) जेनर के बारे में वर्तमान और वोल्टेज स्थिर रहते हैं: यह गलत है क्योंकि विनियमन के दौरान, जेनर डायोड के बारे में वोल्टेज स्थिर रहता है, लेकिन जेनर डायोड के माध्यम से वर्तमान स्थिर नहीं रहता। यह बदलता रहता है ताकि इसके बारे में वोल्टेज स्थिर रहे।
-
(c) जेनर रोधक स्थिर रहता है: यह गलत है क्योंकि जेनर डायोड द्वारा प्रदान किए गए रोधन स्थिर नहीं होता। यह वर्तमान में परिवर्तन के जवाब में बदलता है ताकि इसके बारे में वोल्टेज स्थिर रहे।
15. कैपेसिटर फिल्टर के साथ रेक्टिफायर सर्किट में रिपल को कम करने के लिए
(a) $ R_{L} $ को बढ़ाया जाना चाहिए
(b) इनपुट आवृत्ति को कम कर देना चाहिए
(c) इनपुट आवृत्ति को बढ़ा देना चाहिए
(d) उच्च कैपेसिटेंस वाले कैपेसिटर का उपयोग करना चाहिए
सोचने की प्रक्रिया
एक पूर्ण तरंग रेक्टिफायर के रिपल गुणक ( $v _ r$ ) के लिए जो कैपेसिटर फिल्टर का उपयोग करता है, निम्नलिखित द्वारा दिया जाता है
$$ \begin{matrix} v_{r} =\frac{1}{4 \sqrt{3} R_{L}Cf} \\ \text { अर्थात, } \quad v_{r} \propto \frac{1}{R_{L}} \Rightarrow v_{r} \propto \frac{1}{C}, v_{r} \propto \frac{1}{f} \end{matrix} $$
उत्तर
$(a, c, d)$
रिपल गुणक $R_{L}, C$ और $f$ के विपरीत अनुपाती होता है।
इसलिए $r$ को कम करने के लिए $R_{L}$ को बढ़ाया जाना चाहिए, इनपुट आवृत्ति $f$ को बढ़ाया जाना चाहिए और कैपेसिटेंस $C$ को बढ़ाया जाना चाहिए।
- इनपुट आवृत्ति को कम करना रिपल गुणक को बढ़ाएगा क्योंकि समायोजित तरंग के पीक के बीच समय अधिक हो जाएगा, कैपेसिटर के अधिक विस्तार हो सकता है और इस प्रकार रिपल बढ़ जाएगा। इसलिए, विकल्प (b) गलत है।
16. विपरीत वोल्टेज पर $p-n$ संधि में विघटन अधिक संभावना होता है कारण
(a) अल्प संख्या वाले आवेश वाहक के बड़े वेग यदि डोपिंग सांद्रता छोटी हो
(b) अल्प संख्या वाले आवेश वाहक के बड़े वेग यदि डोपिंग सांद्रता बड़ी हो
(c) वियोजन क्षेत्र में तीव्र विद्युत क्षेत्र यदि डोपिंग सांद्रता छोटी हो
(d) वियोजन क्षेत्र में तीव्र विद्युत क्षेत्र यदि डोपिंग सांद्रता बड़ी हो
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उत्तर
$(d)$
विपरीत वोल्टेज पर, अल्प संख्या वाले आवेश वाहक विपरीत वोल्टेज के कारण तेजी से तेज गति करते हैं, जो परमाणुओं के साथ टकराने पर आयनीकरण के कारण द्वितीयक इलेक्ट्रॉन उत्पन्न करते हैं और इस प्रकार आवेश वाहक की संख्या बढ़ जाती है।
जब डोपिंग सांद्रता बड़ी होती है, तो वियोजन क्षेत्र में बहुत सारे आयन होते हैं, जो तीव्र विद्युत क्षेत्र के उत्पन्न करते हैं।
-
(b) अल्प संख्या वाले आवेश वाहक के बड़े वेग यदि डोपिंग सांद्रता बड़ी हो: यह विकल्प गलत है क्योंकि बड़ी डोपिंग सांद्रता आवेश वाहक की संख्या बढ़ाती है, लेकिन अल्प संख्या वाले आवेश वाहक के बड़े वेग के लिए यह आवश्यक नहीं होता। अल्प संख्या वाले आवेश वाहक के वेग विद्युत क्षेत्र पर अधिक प्रभावित होते हैं न कि डोपिंग सांद्रता पर।
-
(c) वियोजन क्षेत्र में तीव्र विद्युत क्षेत्र यदि डोपिंग सांद्रता छोटी हो:
यह विकल्प गलत है क्योंकि छोटी डोपिंग सांद्रता के कारण डिप्लेशन क्षेत्र में कम आयन होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप एक कमजोर विद्युत क्षेत्र बनता है। एक मजबूत विद्युत क्षेत्र उच्च डोपिंग सांद्रता के साथ अधिक संभावना होता है।
बहुत छोटे उत्तर प्रकार प्रश्न
17. सिलिकॉन या जरमेनियम के लिए तत्वीय डोपेंट क्यों आमतौर पर ग्रुप XIII या ग्रुप XV से चुने जाते हैं?
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उत्तर
डोपेंट अणु के आकार के ऐसे होना चाहिए कि शुद्ध चालक के अणुओं के साथ उनकी उपस्थिति चालक को विकृत न करे लेकिन उनके सहसंयोजक बंधन बनाने पर आवेश वाहक के रूप में योगदान दे सके, जो $Si$ या $Ge$ अणुओं के साथ बनाए जाते हैं, जो ग्रुप XIII या ग्रुप XV तत्वों द्वारा प्रदान किए जाते हैं।
18. $ \text {Sn, C और i, Ge सभी ग्रुप XIV तत्व हैं। }$ फिर भी, Sn एक चालक है, C एक अचालक है जबकि Si और Ge अर्धचालक हैं। क्यों?
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चिंतन प्रक्रिया
किसी तत्व के चालकता स्तर की गुण उसके चालक बैंड और संयोजक बैंड के बीच ऊर्जा अंतर पर निर्भर करता है।
उत्तर
एक सामग्री एक चालक होता है यदि उसके ऊर्जा बैंड आरेख में चालक बैंड और संयोजक बैंड के बीच कोई ऊर्जा अंतर नहीं हो। अचालक के लिए ऊर्जा अंतर बहुत बड़ा होता है और अर्धचालक के लिए ऊर्जा अंतर मध्यम होता है।
$Sn$ के लिए ऊर्जा अंतर $0 eV$ है, $C$ के लिए $5.4 eV$ है, $Si$ के लिए $1.1 eV$ है और $Ge$ के लिए $0.7 eV$ है, जो उनके परमाणु आकार से संबंधित है। इसलिए $Sn$ एक चालक है, $C$ एक अचालक है और $Ge$ और $Si$ अर्धचालक हैं।
19. क्या $p-n$ संधि के पार विभव बाधा को बस एक वोल्टमीटर के माध्यम से संधि पर जोड़कर मापा जा सकता है?
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उत्तर
हम $p-n$ संधि के पार विभव बाधा को वोल्टमीटर के माध्यम से नहीं माप सकते क्योंकि वोल्टमीटर का प्रतिरोध संधि प्रतिरोध की तुलना में बहुत अधिक होता है।
20. आकृति में दिए गए चित्र में रेजिस्टर के पार आउटपुट तरंग आकृति बनाइए।
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उत्तर
हम जानते हैं कि डायोड केवल आगे बiased होता है, इसलिए आउटपुट केवल धनात्मक इनपुट देने पर प्राप्त होता है, इसलिए आउटपुट तरंग आकृति है
21. एम्प्लीफायर $X, Y$ और $Z$ क्रमागत रूप से जुड़े हैं। यदि $X, Y$ और $Z$ के वोल्टेज लाभ क्रमशः 10, 20 और 30 हैं और इनपुट सिग्नल का मूल्य $1 mV$ पीक है, तो आउटपुट सिग्नल वोल्टेज (पीक मूल्य) क्या होगा? (i) यदि डीसी सप्लाई वोल्टेज $10 V$ है ? (ii) यदि डीसी सप्लाई वोल्टेज $5 V$ है ?
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सोचने की प्रक्रिया
$\dfrac{\text { आउटपुट सिग्नल वोल्टेज }}{\text { इनपुट सिग्नल वोल्टेज }}= \text{कुल वोल्टेज लाभ}$
उत्तर
दिया गया है,
$$ A v_{x}=10, A v_{y}=20, A v_{z}=30 $$
$$ \Delta V_{i}=1 mV=10^{-3} V $$
अब, $\quad \dfrac{\text { आउटपुट सिग्नल वोल्टेज }(\Delta V_0)}{\text { इनपुट सिग्नल वोल्टेज }(\Delta V_{i})}= \text{कुल वोल्टेज लाभ}$
$$ =A v_{x} \times A v_{y} \times A v_{z} $$
$$ \begin{aligned} \Delta V_0 & =A v_{x} \times A v_{y} \times A v_{z} \times \Delta V_{i} \\ & =10 \times 20 \times 30 \times 10^{-3}=6 V \end{aligned} $$
(i) यदि डीसी सप्लाई वोल्टेज $10 V$ है, तो आउटपुट $6 V$ होगा, क्योंकि सि लाभ वास्तविक लाभ के बराबर है, अर्थात आउटपुट कभी भी $6 V$ से अधिक नहीं हो सकता।
(ii) यदि $DC$ सप्लाई वोल्टेज $5 V$ है, अर्थात $V_{c c}=5 V$। तब, आउटपुट पीक के अधिकतम मूल्य $5 V$ नहीं हो सकता। अतः $V_0=5 V$।
22. CE ट्रांजिस्टर एम्प्लीफायर में, परिपथ में धारा और वोल्टेज लाभ संबंधित होता है। अन्य शब्दों में, शक्ति लाभ होता है। शक्ति को ऊर्जा के माप के रूप में लेकर, क्या परिपथ ऊर्जा संरक्षण के नियम का उल्लंघन करता है?
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उत्तर
CE ट्रांजिस्टर एम्प्लीफायर में, शक्ति लाभ बहुत उच्च होता है।
इस परिपथ में, अम्प्लीफाईड आउटपुट के लिए आवश्यक अतिरिक्त शक्ति डीसी स्रोत से प्राप्त होती है। अतः उपयोग किया गया परिपथ ऊर्जा संरक्षण के नियम का उल्लंघन नहीं करता।
छोटे उत्तर प्रकार प्रश्न
23. (i) चित्र में दिखाए गए डायोड के विशिष्टता के प्रकार का नाम बताइए। (a) और (b)।
(ii) चित्र (a) में बिंदु $P$ क्या प्रतिनिधित्व करता है?
(iii) चित्र (b) में बिंदु $P$ और $Q$ क्या प्रतिनिधित्व करते हैं?
(a)
(b)
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उत्तर
(i) विशिष्टता वक्र (a) जेनर डायोड की है और वक्र (b) सौर सेल की है।
(ii) चित्र (a) में बिंदु $P$ जेनर विभव विघटन के विभव को प्रतिनिधित्व करता है।
(iii) चित्र (b) में बिंदु $Q$ शून्य विभव और नकारात्मक धारा को प्रतिनिधित्व करता है। इसका अर्थ है कि सौर सेल पर आपतित प्रकाश के कम से कम श्वेत प्रकाश आवृत्ति के कारण सौर सेल में धारा बैटरी के जुड़े सौर सेल के कारण विपरीत दिशा में धारा उत्पन्न होती है। लेकिन बिंदु $Q$ के लिए बैटरी शॉर्ट सर्किट हो जाती है। इसलिए इसे शॉर्ट सर्किट धारा के रूप में प्रतिनिधित्व करता है।
चित्र (b) में बिंदु $P$ सौर सेल पर कुछ धनात्मक विभव को प्रतिनिधित्व करता है जबकि सौर सेल में धारा शून्य होती है।
इसका अर्थ है कि सौर सेल के संगत बैटरी जोड़ी गई है जो लाइट के आपतन के कारण सौर सेल में बैटरी के धारा के बराबर विपरीत धारा उत्पन्न करती है।
क्योंकि बिंदु $P$ के लिए धारा शून्य है, इसलिए हम कह सकते हैं कि $P$ खुला सर्किट विभव को प्रतिनिधित्व करता है।
24. तीन फोटो डायोड $D_1, D_2$ और $D_3$ के बैंड गैप क्रमशः $2.5 eV, 2 eV$ और $3 eV$ हैं। जो डायोड $6000 \text{\AA}$ तरंगदैर्ध्य के प्रकाश का पता लगा सकते हैं?
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उत्तर
दिया गया, प्रकाश की तरंगदैर्ध्य $\lambda=6000 \text{\AA} = 6000 \times 10^{-10} m$
ऊर्जा के प्रकाश फोटॉन
$$ E=\frac{h c}{\lambda}=\frac{6.6 \times 10^{-34} \times 3 \times 10^{8}}{6000 \times 10^{-10} \times 1.6 \times 10^{-19}} eV=2.06 eV $$
फोटोडायोड द्वारा पता लगाए गए आपतित विकिरण की ऊर्जा बैंड गैप से अधिक होनी चाहिए। इसलिए, यह केवल डायोड $D_2$ के लिए मान्य है। फिर, डायोड $D_2$ इस विकिरण को पता लगाएगा।
25. यदि प्रतिरोध $R_1$ बढ़ाया जाता है (देखें चित्र), तो एम्पियरमीटर और वोल्टमीटर के पाठ कैसे बदलेंगे?
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उत्तर
चित्र (b) में विद्युत परिपथ को ध्यान में रखते हुए पाठ के परिवर्तन को ज्ञात करें। हम जानते हैं कि आधार धारा के सूत्र, $I_{B}=\frac{V_{BB}-V_{BE}}{R_{i}}$
जैसे $R_{i}$ बढ़ता है, $I_{B}$ घटता है।
अब, एम्पियरमीटर में धारा संग्राहक धारा $I_{C}$ है।
$I_{C}=\beta I_{B}$ जैसे $I_{B}$ घटता है, $I_{C}$ भी घटता है और वोल्टमीटर और एम्पियरमीटर के पाठ भी घटते हैं।
26. दो कार गैरेज एक सामान्य द्वार के साथ हैं जो जब एक गैरेज में कार प्रवेश करती है या दोनों गैरेज में कार प्रवेश करती है तो स्वचालित रूप से खुलना चाहिए। इस स्थिति के लिए डायोड का उपयोग करके एक परिपथ डिज़ाइन करें जो इस स्थिति को दर्शाता हो।
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उत्तर
जब कार द्वार में प्रवेश करती है, तो कोई एक या दोनों खुल जाते हैं।
उपकरण नीचे दिखाया गया है।
इसलिए, OR गेट अभीष्ट आउटपुट देता है।
| $\boldsymbol{A}$ | $\boldsymbol{B}$ | $\boldsymbol{C}$ |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 |
27. आप एक ट्रांजिस्टर के प्रयोग से NOT गेट प्राप्त करने के लिए एक सर्किट कैसे स्थापित करेंगे?
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Answer
NOT गेट एक उपकरण है जिसमें केवल एक इनपुट और एक आउटपुट होता है, अर्थात, $\bar{A}=Y$ का अर्थ है कि $Y$ NOT $A$ के बराबर होता है।
इस गेट को डायोड के प्रयोग से नहीं बनाया जा सकता। हालांकि, इसे ट्रांजिस्टर के प्रयोग से बनाया जा सकता है। इसको नीचे दिए गए चित्र में देखा जा सकता है
यहां, ट्रांजिस्टर के बेस $B$ को इनपुट $A$ के माध्यम से प्रतिरोध $R_{b}$ के माध्यम से जोड़ा गया है और उत्सर्जक $E$ जमीन से जोड़ा गया है। संग्रहक बराबर $5 V$ बैटरी से जोड़ा गया है। आउटपुट $Y$ जमीन के संबंध में संग्रहक $C$ पर वोल्टता है।
प्रतिरोध $R_{b}$ और $R_{c}$ इस तरह चुने गए हैं कि यदि उत्सर्जक-बेस संधि अनुप्रस्थ नहीं हो, तो ट्रांजिस्टर कट-ऑफ अवस्था में होता है और यदि उत्सर्जक-बेस संधि $5 V$ द्वारा आगे बढ़ाई जाती है, तो ट्रांजिस्टर संतृप्त अवस्था में होता है।
28. कारण समझाइए कि तत्वीय अर्धचालक के प्रयोग से दृश्य लेड बनाया नहीं जा सकता।
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Answer
तत्वीय अर्धचालक में बैंड गैप इस तरह होता है कि उत्सर्जन अवरक्त क्षेत्र में होता है और नहीं दृश्य क्षेत्र में होता है।
29. नीचे दिए गए चित्र में दिखाए गए सर्किट के लिए सत्यता तालिका लिखिए। इस सर्किट के जो गेट के समान है उसका नाम बताइए।
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Answer
इस सर्किट के आकार एंड गेट के समान है। इस सर्किट के बूलियन व्यंजक इस प्रकार है, $V_ 0=A.B$ अर्थात, $V_0$ ए एंड बी के बराबर होता है। इस गेट की सत्यता तालिका नीचे दी गई है
| A | B | $V_0 = A$ |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
30. एक पावर जेनर जिसकी शक्ति क्षमता $1 W$ है, एक वोल्टेज रेगुलेटर के रूप में उपयोग किया जाना है। यदि जेनर के विभाजन वोल्टेज $5 V$ है और इसके द्वारा नियंत्रित वोल्टेज $3 V$ और $7 V$ के बीच बदलता है, सुरक्षित संचालन के लिए $R_{s}$ का मान क्या होना चाहिए (देखें चित्र)?
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Answer
दिया गया है,
$$ \begin{aligned} \text { शक्ति } & =1 W \\ \text { जेनर विभाजन वोल्टेज } V_{z} & =5 V \\ \text { न्यूनतम वोल्टेज } V_{\min } & =3 V \\ \text { अधिकतम वोल्टेज } V_{\max } & =7 V \\ \text { धारा } I_{Z_{\max }} & =\frac{P}{V_{Z}}=\frac{1}{5}=0.2 A \end{aligned} $$
सुरक्षित संचालन के लिए $R_{s}$ का मान $R_{s}=\frac{V_{\max }-V_{Z}}{I_{Z_{\max }}}=\frac{7-5}{0.2}=\frac{2}{0.2}=10 \Omega$
लंबा उत्तर प्रकार प्रश्न
31. चित्र में प्रत्येक डायोड के आगे बाज रोधक $25 \Omega$ है और विपरीत बाज रोधक अनंत है, तो धाराओं $I_1, I_2, I_3$ और $I_4$ के मान क्या होंगे?
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Answer
दिया गया है, आगे बाज रोधक $=25 \Omega$
विपरीत बाज रोधक $=\infty$
क्षेत्र $C D$ में डायोड विपरीत बाज में है जो अनंत रोधक के साथ है,
$$ \text{इसलिए}\qquad I_3=0 $$
क्षेत्र $A B$ में रोधक $25+125=150 \Omega$ कहलाता है $R_1$
क्षेत्र $E F$ में रोधक $25+125=150 \Omega$ कहलाता है $R_2$
$A B$ $E F$ के समानांतर में है।
परिणामी रोधक $\frac{1}{R^{\prime}}=\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}=\frac{1}{150}+\frac{1}{150}=\frac{2}{150} = 75 \Omega$
कुल प्रतिरोध $R=R^{\prime}+25=75+25=100 \Omega$
$$ \text{वोल्टेज}\hspace{1mm}I_1=\frac{V}{R}=\frac{5}{100}=0.05 A$$
$$ \begin{aligned} & I_1=I_4+I_2+I_3 \qquad \text { (यहाँ } I_3=0 \text { ) } \\ So,\qquad & I_1=I_4+I_2 \end{aligned} $$
यहाँ, प्रतिरोध $R_1$ और $R_2$ समान हैं।
$$ i.e.,\qquad I_4=I_2 $$
$$ \begin{matrix} \therefore & I_1=2 I_2 \\ \Rightarrow \qquad & I_2=\frac{I_1}{2}=\frac{0.05}{2}=0.025 A \end{matrix} $$
$$ \text{और}\qquad I_4=0.025 A $$
इसलिए, $\quad I_1=0.05 A, I_2=0.025 A, I_3=0$ और $I_4=0.025 A$
32. चित्र में दिखाए गए परिपथ में, जब आधार प्रतिरोध के इनपुट वोल्टेज $10 V$ है, तो $V_{BE}$ शून्य है और $V_{CE}$ भी शून्य है। $I_{B}, I_{C}$ और $\beta$ के मान ज्ञात कीजिए।
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दिया गया है,
$$ \begin{aligned} \text { प्रतिरोध } R_{B} & =10 V \\ \text { प्रतिरोध } R_{B} & =400 k \Omega \\ V_{BE} & =0, V_{CE}=0 R_{C}=3 k \Omega \\ I_{B} & =\frac{\text { प्रतिरोध } R_{B} पर वोल्टेज}{R_{B}} \\ & =\frac{10}{400 \times 10^{3}}=25 \times 10^{-6} A=25 \mu A \end{aligned} $$
प्रतिरोध $R_{C}$ पर वोल्टेज $10 V$ है
$$ \begin{aligned} I_{C} & =\frac{\text { प्रतिरोध } R_{C} पर वोल्टेज}{R_{C}}=\frac{10}{3 \times 10^{3}} \\ & =3.33 \times 10^{-3} A=3.33 mA \\ \beta & =\frac{I_{C}}{I_{B}}=\frac{3.33 \times 10^{-3}}{25 \times 10^{-6}} \\ & =1.33 \times 10^{2}=133 \end{aligned} $$
33. दिए गए गेट के संयोजन में आउटपुट संकेत $C_1$ और $C_2$ को बनाइए।

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उत्तर
पहले $C_1$ और $C_2$ के सत्यता तालिका को बनाएं।
| A | $\boldsymbol{B}$ | $\boldsymbol{C}$ | $\boldsymbol{D}$ | $\boldsymbol{E}$ | $\boldsymbol{F}$ | $\boldsymbol{G}$ | $C_2$ |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
34. चित्र में दिखाए गए परिपथ को ध्यान में लेकर $n-p-n$ ट्रांजिस्टर के CE विन्यास में इनपुट और आउटपुट विशेषताओं के अध्ययन के लिए विचार करें।
एक ट्रांजिस्टर के $V_{BE}=0.7 V$ के लिए $R_{B}$ और $R_{C}$ के मान का चयन करें, जिससे कि ट्रांजिस्टर चित्र में दिखाए गए विशेषताओं में बिंदु $Q$ पर कार्य करे।
दिया गया है कि ट्रांजिस्टर की इनपुट प्रतिरोध बहुत छोटा है और $V_{C C}=V_{B B}=16 V$, इसके अलावा परिपथ के वोल्टेज लाभ और शक्ति लाभ की गणना करें उपयुक्त धारणाओं के साथ।
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उत्तर
$$ \begin{aligned} V_{B E} & =0.7 V, V_{C C}=V_{B B}=16 V \\ V_{C E} & =8 V \qquad \text{(ग्राफ से)} \\ I_{C} & =4 mA=4 \times 10^{-3} A \\ I_{B} & =30 \mu A=30 \times 10^{-6} A \end{aligned} $$
$\theta$ पर आउटपुट विशेषता के लिए
$$ \begin{aligned} & V_{C C}=I_{C} R_{C}+V_{C E} \\ & R_{C}=\frac{V_{C C}-V_{C E}}{I_{C}}=\frac{16-8}{4 \times 10^{-3}}=\frac{8 \times 1000}{4}=2 k \Omega
\end{aligned} $$
संबंध के उपयोग द्वारा,
$$ V_{BB}=I_{B} R_{B}+V_{BE} $$
$$ \begin{aligned} R_{B} & =\frac{V_{BB}-V_{BE}}{I_{B}}=\frac{16-0.7}{30 \times 10^{-6}} \\ & =510 \times 10^{3} \Omega=510 k \Omega \\ \beta & =\frac{I_{C}}{I_{B}}=\frac{4 \times 10^{-3}}{30 \times 10^{-6}}=133 \end{aligned} $$
वोल्टेज लाभ $=\beta \frac{R_{C}}{R_{B}}=\frac{133 \times 2 \times 10^{3}}{510 \times 10^{3}}=0.52$
शक्ति लाभ $=\beta \times$ वोल्टेज लाभ $=133 \times 0.52=69.16$
35. आदर्श डायोड के अनुमान के अधिकार में, आकृति (a) में दिए गए परिपथ के आउटपुट तरंग आकृति बनाएं और तरंग आकृति की व्याख्या करें।
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सोचने की प्रक्रिया
एक आदर्श डायोड एक डायोड होता है जो आगे बiased वोल्टेज के अनुपालन के समय एक पूर्ण चालक के रूप में कार्य करता है और वोल्टेज के विपरीत बiased अनुपालन के समय एक पूर्ण अचालक के रूप में कार्य करता है।
उत्तर
जब इनपुट वोल्टेज $5 V$ के बराबर या कम होता है, तो डायोड विपरीत बiased होता है। यह श्रेणी में प्रतिरोध $(R)$ के तुलना में उच्च प्रतिरोध प्रस्तुत करता है। अब, डायोड खुले परिपथ के रूप में दिखाई देता है। इनपुट तरंग आकृति तो आउटपुट टर्मिनलों पर पारित हो जाती है। एक साइन तरंग इनपुट के साथ विश्व के धनात्मक भाग $5 V$ से ऊपर बरकरार रहते हैं।
यदि इनपुट वोल्टेज $+5 V$ से अधिक होता है, तो डायोड आगे बiased के रूप में कार्य करता है और श्रेणी में $R$ के तुलना में निम्न प्रतिरोध प्रस्तुत करता है। लेकिन आउटपुट में $5 V$ से अधिक वोल्टेज नहीं होगा क्योंकि $+5 V$ से अधिक वोल्टेज $R$ पर विपरीत बiased हो जाता है।
जब इनपुट वोल्टेज नकारात्मक होता है, तो $5 V$ बैटरी के विपरीत वोल्टेज के विरोध के लिए एक विपरीत बiased डायोड होता है। इनपुट वोल्टेज $-5 V$ से अधिक हो जाता है, तो डायोड विपरीत बiased होता है। यह श्रेणी में प्रतिरोध $R$ के तुलना में उच्च प्रतिरोध प्रस्तुत करता है। अब जंक्शन डायोड खुले परिपथ के रूप में दिखाई देता है। इनपुट तरंग आकृति तो आउटपुट टर्मिनलों पर पारित हो जाती है।
आउटपुट तरंग आकृति इस आकृति (b) में दिखाई गई है।
36. मान लीजिए एक $n$-टाइप वॉइसर बनाया जाता है जिसमें $Si$ क्रिस्टल के $5 \times 10^{28}$ परमाणु $/ m^{3}$ होते हैं और इसमें $\text{1 ppm}$ की सांद्रता के एस डॉपिंग किया जाता है। सतह पर $200 \text{ppm}$ बोरॉन को जोड़कर इस वॉइसर में ’ $p$ ’ क्षेत्र बनाया जाता है। $n_{i}=1.5 \times 10^{16} m^{-3}$ को ध्यान में रखते हुए, (i) $n$ और $p$ क्षेत्र में चार्ज कार्यकर्ता के घनत्व की गणना कीजिए। (ii) जब डायोड के विपरीत बाँध बाहर रखा जाता है तो कौन से चार्ज कार्यकर्ता विपरीत बहाव धारा के लिए बहुत योगदान देंगे इसकी टिप्पणी कीजिए।
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उत्तर
जब एस एसी क्रिस्टल में डॉपिंग किया जाता है, तो $n$ - टाइप वॉइसर बनता है। डॉपिंग के कारण बहुलता वाले कार्यकर्ता इलेक्ट्रॉन की संख्या होती है
$$ \begin{aligned} n_{e} & =N_{D}=\frac{1}{10^{6}} \times 5 \times 10^{28} \\ & =5 \times 10^{22} / m^{3} \end{aligned} $$
$ n $-टाइप वॉइसर में अल्पसंख्यक कार्यकर्ता (होल) की संख्या होती है
$$ \begin{aligned} n_{h} & =\frac{n_i^{2}}{n_{e}}=\frac{(1.5 \times 10^{16})^{2}}{5 \times 10^{22}} \\ & =0.45 \times 10^{10} / m^{3} \end{aligned} $$
जब $B$ एस क्रिस्टल में डॉपिंग किया जाता है, तो $p$-टाइप वॉइसर बनता है जिसमें होल की संख्या होती है,
$$ n_{h}=N_{A}=\frac{200}{10^{6}} \times(5 \times 10^{28})=1 \times 10^{25} / m^{3} $$
$p$ - टाइप वॉइसर में अल्पसंख्यक कार्यकर्ता (इलेक्ट्रॉन) की संख्या होती है
$$ \begin{aligned} n_{e} & =\frac{n_i^{2}}{n_{h}}=\frac{(1.5 \times 10^{16})^{2}}{1 \times 10^{25}} \\ & =2.25 \times 10^{7} / m^{3} \end{aligned} $$
जब $p-n$ संधि विपरीत बाँध बाहर रखी जाती है, तो $n$-क्षेत्र वॉइसर में अल्पसंख्यक कार्यकर्ता होल $(n_{h}=0.45 \times 10^{10} / m^{3})$ विपरीत बहाव धारा के लिए अधिक योगदान देंगे जबकि $p$-क्षेत्र वॉइसर में अल्पसंख्यक कार्यकर्ता इलेक्ट्रॉन $(n_{e}=2.25 \times 10^{7} / m^{3})$ कम योगदान देंगे।
37. एक X-OR गेट के निम्नलिखित सत्य तालिका है।
| A | B | Y |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
इसको निम्न तार्किक संबंध द्वारा प्रस्तुत किया जाता है $Y=\bar{A} \cdot B+A \cdot \bar{B}$
AND, OR और NOT गेट का उपयोग करके इस गेट को बनाइए।
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उत्तर
दिए गए सत्य सारणी के लिए तार्किक संबंध निम्नलिखित है
$$ \begin{aligned} Y & =\bar{A} \cdot B+A \cdot \bar{B}=Y_1+Y_2 \\ Y_1 & =\bar{A} \cdot B \text { और } Y_2=A \cdot \bar{B} \end{aligned} $$
$Y_1$ को एक AND गेट के आउटपुट के रूप में प्राप्त किया जा सकता है जिसका एक इनपुट $A$ के माध्यम से NOT गेट के माध्यम से होता है और दूसरा इनपुट $B$ होता है। $Y_2$ को एक AND गेट II के आउटपुट के रूप में प्राप्त किया जा सकता है जिसका एक इनपुट $A$ होता है और दूसरा इनपुट $B$ के माध्यम से NOT गेट के माध्यम से होता है।
अब $Y_2$ को OR गेट के आउटपुट के रूप में प्राप्त किया जा सकता है, जहां $Y_1$ और $Y_2$ OR गेट के इनपुट होते हैं। इस प्रकार, दिए गए सारणी को नीचे दिए गए तार्किक परिपथ से प्राप्त किया जा सकता है
38. एक बॉक्स के ऊपर तीन टर्मिनल हैं जैसा कि चित्र में दिखाया गया है।
(a)
(b)
तीन घटकों, दो जर्मेनियम डायोड और एक प्रतिरोधक को इन तीन टर्मिनलों के कुछ व्यवस्था में जोड़ा गया है।
एक छात्र एक प्रयोग करता है जिसमें इन तीन टर्मिनलों में से कोई दो टर्मिनल चित्र में दिखाए गए परिपथ में जोड़े जाते हैं।
छात्र दो टर्मिनलों के बीच अज्ञात संयोजन के घटकों के विद्युत धारा-वोल्टेज विशेषताओं के ग्राफ प्राप्त करता है। ग्राफ निम्नलिखित हैं:
(i) जब $A$ धनात्मक और $B$ नकारात्मक हो
(c)
(ii) जब $A$ नकारात्मक और $B$ धनात्मक हो
(d)
(iii) जब $B$ नकारात्मक और $C$ धनात्मक हो
(e) (iv) जब $B$ धनात्मक और $C$ नकारात्मक हो
(f)
(v) जब $A$ धनात्मक और $C$ नकारात्मक हो
(g)
(vi) जब $A$ नकारात्मक और $C$ धनात्मक हो
(h)
इन वोल्टेज - धारा विशेषता के ग्राफों से जो आकृति (c) से (h) में दिखाए गए हैं, $A, B$ और $C$ के बीच घटकों की व्यवस्था निर्धारित करें।
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उत्तर
(a) स्थिति (i) के $V-I$ ग्राफ में आकृति (c) में एक उल्टा विशेषता दिखाई गई है। यहाँ $A$ को $p-n$ संधि I के $n$-पक्ष से जोड़ा गया है और $B$ को $p-n$ संधि I के $p$-पक्ष से जोड़ा गया है जिसमें श्रेणीक्रम में प्रतिरोध है।
(b) स्थिति (ii) के V-I ग्राफ में, चित्र (d) में आगे विशेषता दिखाई गई है, जहाँ $0.7 V$ के नाभिक वोल्टेज है $p-n$ संधि I $1 /$ ढलान $=(1 / 1000) \Omega$।
इसका अर्थ है कि $A$ को $p-n$ संधि I के $n$-पक्ष से जोड़ा गया है $I$ और $B$ को $p-n$ संधि I के $p$-पक्ष से जोड़ा गया है $I$ और प्रतिरोध $R$ $p-n$ संधि I के बीच $A$ और $B$ में श्रेणीक्रम में है।
(c) स्थिति (iii) के V-I ग्राफ में, चित्र (e) में आगे विशेषता दिखाई गई है, जहाँ $0.7 V$ के नाभिक वोल्टेज है। इस मामले में $p-n$ संधि II के $p$-पक्ष को $C$ से जोड़ा गया है और $p-n$ संधि II के $n$-पक्ष को $B$ से जोड़ा गया है।
(d) स्थितियों (iv), (v), (vi) के V-I ग्राफ में भी $p-n$ संधियों I और II के उपरोक्त संयोजन के साथ प्रतिरोध $R$ के बारे में निष्कर्ष निकाले गए हैं।
इस प्रकार, $A, B$ और $C$ के बीच $(p-n)I, (p-n){II}$ और प्रतिरोध $R$ की व्यवस्था चित्र में दिखाई गई होगी।
39. चित्र में दिखाए गए ट्रांजिस्टर परिपथ के लिए $V_{E}, R_{B}, R_{E}$ का मूल्यांकन करें, जहाँ $I_{C}=1 mA, V_{C E}=3 V, V_{B E}=0.5 V$ और $V_{C C}=12 V, \beta=100$ दिया गया है।
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Answer
इस समस्या को हल करने के लिए यहाँ दिए गए चित्र (b) को ध्यान में रखें
$$ \begin{aligned} I_{C} & \approx I_{E} \qquad \text{[क्योंकि आधार धारा बहुत छोटी है।]} \\ R_{C} & =7.8 k \Omega \\ \text { चित्र से, } I_{C}(R_{C}+R_{E})+V_{CE} & =12 \\ (R_{E}+R_{C}) \times 1 \times 10^{-3}+3 & =12 \\ R_{E}+R_{C} & =9 \times 10^{3}=9 k \Omega \\ R_{E} & =9-7.8=1.2 k \Omega \\ V_{E} & =I_{E} \times R_{E} \\ & =1 \times 10^{-3} \times 1.2 \times 10^{3}=1.2 V \\
\text { Voltage } V_{B} & =V_{E}+V_{B E}=1.2+0.5=1.7 V \\ \text { Current } I & =\frac{V_{B}}{20 \times 10^{3}}=\frac{1.7}{20 \times 10^{3}}=0.085 mA \\ \text { Resistance } R_{B} & =\frac{12-1.7}{\frac{I_C}{\beta}+0.085}=\frac{10.3}{0.01+0.085} \qquad \text{[Given,$\beta$ =100]} \\ & =108k\Omega \end{aligned} $$
40. चित्र (a) में दिखाए गए परिपथ में $R_{c}$ का मान ज्ञात कीजिए।
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Answer
$$v^{\prime} = \dfrac{12 \times 20}{120}=2V$$
$$I_{E}=I_{C}, \beta= \infty$$
$$2 - 0\times I_{B} - V_{BE} - R_{E}I_{E}=0$$
$$2-0.5 = R_{E}I_{E}$$
$$I_{E}= \dfrac{1.5}{1k}=1.5 mA$$
$$I_{C}=I_{E}=1.5 mA$$
$$12 - R_{C} \times 1.5 - 3 - 1 \times 1.5 = 0$$
$$12 - 3 - 1.5 = R_{C} \times 1.5$$
$$R_{C} = \dfrac{7.5}{1.5}$$
$$R_{C}=5 K \Omega$$