अध्याय 14 चालक विद्युत विद्युत चालक वस्तुएं एवं सरल परिपथ
अभ्यास
14.1 एन-टाइप सिलिकॉन में निम्नलिखित में से कौन सा कथन सही है:
(a) इलेक्ट्रॉन बहुल वहनकरी हैं और त्रिवलेंट परमाणु डोपेंट हैं।
(b) इलेक्ट्रॉन अधिकांश वहनकरी हैं और पंचवलेंट परमाणु डोपेंट हैं।
(c) छेद अधिकांश वहनकरी हैं और पंचवलेंट परमाणु डोपेंट हैं।
(d) छेद बहुल वहनकरी हैं और त्रिवलेंट परमाणु डोपेंट हैं।
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सही कथन (c) है।
एन-टाइप सिलिकॉन में, इलेक्ट्रॉन बहुल वहनकरी हैं, जबकि छेद अधिकांश वहनकरी हैं। एन-टाइप चालक विद्युत तब प्राप्त होता है जब पंचवलेंट परमाणु, जैसे फॉस्फोरस, सिलिकॉन परमाणुओं के साथ डोप किया जाता है।
14.2 अभ्यास 14.1 में दिए गए कथनों में से कौन सा कथन पी-टाइप चालक विद्युत के लिए सही है।
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सही कथन (d) है।
एक पी-टाइप चालक विद्युत में, छेद बहुल वहनकरी हैं, जबकि इलेक्ट्रॉन अधिकांश वहनकरी हैं। एक पी-टाइप चालक विद्युत तब प्राप्त होता है जब त्रिवलेंट परमाणु, जैसे एल्यूमीनियम, सिलिकॉन परमाणुओं के साथ डोप किया जाता है।
14.3 कार्बन, सिलिकॉन और जर्मेनियम प्रत्येक में चार संयोजक इलेक्ट्रॉन होते हैं। इनकी विशेषता वहन बैंड और सं conduction बैंड के बीच ऊर्जा बैंड अंतर के द्वारा चिह्नित की जाती है, जो क्रमशः क्रमशः $ \left(E _{\mathrm{g}}\right) _{\mathrm{C}},\left(E _{\mathrm{g}}\right) _{\mathrm{Si}} $ तथा $ \left(E _{\mathrm{g}}\right) _{\mathrm{Ge}} $ के बराबर होते हैं। निम्नलिखित में से कौन सा कथन सही है?
(a) $ \left(E _{g}\right) _{\mathrm{Si}}<\left(E _{g}\right) _{\mathrm{Ge}}<\left(E _{g}\right) _{\mathrm{C}} $
(b) $ \left(E _{g}\right) _{\mathrm{C}}<\left(E _{g}\right) _{\mathrm{Ge}}>\left(E _{g}\right) _{\mathrm{Si}} $
(c) $ \left(E _{g}\right) _{\mathrm{C}}>\left(E _{g}\right) _{\mathrm{Si}}>\left(E _{g}\right) _{\mathrm{Ge}} $
(d) $ \left(E _{g}\right) _{\mathrm{C}}=\left(E _{g}\right) _{\mathrm{Si}}=\left(E _{g}\right) _{\mathrm{Ge}} $
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तापमान बैंड अंतर के सही संबंध के बीच कार्बन (C), सिलिकॉन (Si) और जरमेनियम (Ge) की तुलना करने के लिए हमें उनके तापमान बैंड अंतर के ज्ञात मूल्यों को ध्यान में रखना होगा:
- कार्बन (अपने डायमंड रूप में) के तापमान बैंड अंतर के लिए लगभग $ E_g \approx 5.5 , \text{eV} $ होता है।
- सिलिकॉन के तापमान बैंड अंतर के लिए लगभग $ E_g \approx 1.1 , \text{eV} $ होता है।
- जरमेनियम के तापमान बैंड अंतर के लिए लगभग $ E_g \approx 0.66 , \text{eV} $ होता है।
इन मूल्यों के आधार पर हम निम्नलिखित संबंधों का सारांश निकाल सकते हैं:
$$ E_g \text{ (C)} > E_g \text{ (Si)} > E_g \text{ (Ge)} $$
इसका अर्थ है कि कार्बन के बैंड अंतर सबसे बड़ा होता है, फिर सिलिकॉन और जरमेनियम के बैंड अंतर सबसे छोटा होता है।
अब, प्रदान किए गए विकल्पों का मूल्यांकन करते हैं:
(a) $ E_g \text{ (Si)} < E_g \text{ (Ge)} < E_g \text{ (C)} $ - गलत (क्योंकि $ E_g \text{ (Ge)} < E_g \text{ (Si)} $)
(b) $ E_g \text{ (C)} < E_g \text{ (Ge)} > E_g \text{ (Si)} $ - गलत (क्योंकि $ E_g \text{ (C)} > E_g \text{ (Ge)} $)
(c) $ E_g \text{ (C)} > E_g \text{ (Si)} > E_g \text{ (Ge)} $ - सही (यह मान्य मूल्यों के साथ संगत है)
(d) $ E_g \text{ (C)} = E_g \text{ (Si)} = E_g \text{ (Ge)} $ - गलत (वे बराबर नहीं हैं)
इसलिए, सही कथन है:
(c) $ E_g \text{ (C)} > E_g \text{ (Si)} > E_g \text{ (Ge)} $।
14.4 अनुसंधान अविस्थापित p-n संधि में, छेद अपने p-क्षेत्र से n-क्षेत्र में विस्थापित होते हैं क्योंकि -
(a) n-क्षेत्र में मुक्त इलेक्ट्रॉन उन्हें आकर्षित करते हैं।
(b) वे संधि के द्वारा विभवान्तर के कारण गति करते हैं।
(c) p-क्षेत्र में छेद के सांद्रण के तुलना में n-क्षेत्र में अधिक होता है।
(d) उपरोक्त सभी।
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अनुसंधान अविस्थापित p-n संधि में, छेद अपने p-क्षेत्र से n-क्षेत्र में विस्थापित होते हैं जो मुख्य रूप से सांद्रण अंतर के कारण होता है। विकल्पों का विश्लेषण करते हैं:
(a) n-क्षेत्र में मुक्त इलेक्ट्रॉन उन्हें आकर्षित करते हैं।
- यह कथन आंशिक रूप से सही है। यह वास्तव में सच है कि n-क्षेत्र में मुक्त इलेक्ट्रॉन छेद को आकर्षित कर सकते हैं, लेकिन छेद के विस्थापन के मुख्य कारण सांद्रण अंतर है न कि इलेक्ट्रॉन द्वारा आकर्षण।
(ब) वे विभवान्तर द्वारा संधि के माध्यम से गति करते हैं।
- अनुसंधि के संदर्भ में यह कथन गलत बताता है। एक अनुसंधि प्रतिरोधी संधि में, कोई बाहरी विभवान्तर लगाया नहीं जाता है। पिन के गति के मुख्य कारण विस्थापन होता है बल्कि विभवान्तर नहीं।
(स) प्रांत में होल केंद्रितता न-प्रांत की तुलना में अधिक होती है।
- यह कथन सही है। उच्च केंद्रितता वाले क्षेत्र (प्रांत) से होल निम्न केंद्रितता वाले क्षेत्र (न-प्रांत) तक विस्थापित होते हैं केंद्रितता ग्रेडिएंट के कारण।
(द) उपरोक्त सभी।
- क्योंकि सभी कथन सही नहीं हैं, विशेषकर (ब), इस विकल्प को सही नहीं माना जा सकता है।
इस विश्लेषण के आधार पर, सबसे सटीक उत्तर है:
(स) प्रांत में होल केंद्रितता न-प्रांत की तुलना में अधिक होती है।
यह अनुसंधि प्रतिरोधी संधि में प्रांत से न-प्रांत की ओर होल के विस्थापन के मुख्य कारण है।
14.5 जब एक आगे की बाँध एक p-n संधि पर लगाई जाती है, तो यह
(ए) विभव बाधा को बढ़ा देती है।
(ब) अधिकांश वाहक धारा को शून्य कर देती है।
(स) विभव बाधा को कम कर देती है।
(द) उपरोक्त में से कोई नहीं।
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सही कथन (स) है।
जब एक आगे की बाँध एक p-n संधि पर लगाई जाती है, तो यह विभव बाधा के मूल्य को कम कर देती है। आगे की बाँध के मामले में, विभव बाधा लगाए गए वोल्टेज के विरुद्ध होती है। अतः संधि पर विभव बाधा कम हो जाती है।
14.6 आधा तरंग दृढ़ीकरण में, यदि इनपुट आवृत्ति $50 \mathrm{~Hz}$ है, तो आउटपुट आवृत्ति क्या होगी? समान इनपुट आवृत्ति के लिए एक पूर्ण तरंग दृढ़ीकरण के आउटपुट आवृत्ति क्या होगी?
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इनपुट आवृत्ति $=50 \mathrm{~Hz}$
एक आधा तरंग दृढ़ीकरण में, आउटपुट आवृत्ति इनपुट आवृत्ति के बराबर होती है।
$\therefore$ आउटपुट आवृत्ति $=50 \mathrm{~Hz}$
एक पूर्ण तरंग दृढ़ीकरण में, आउटपुट आवृत्ति इनपुट आवृत्ति के दोगुनी होती है।
$\therefore$ आउटपुट आवृत्ति $=2 \times 50=100 \mathrm{~Hz}$
बीटा
