Diodes and Its Applications MCQ Quiz in मराठी - Objective Question with Answer for Diodes and Its Applications - मोफत PDF डाउनलोड करा

सेमीकंडक्टर डायोड संदर्भात,

डायोडला कंडक्टिंग क्षेत्रात प्रवेश करण्यापूर्वी काही कमी धन व्होल्टेज लागू करणे आवश्यक असते.

योग्य उत्तर: 3) 3A

स्पष्टीकरण:
1. आदर्श डायोड्स: डायोड्स आदर्श असल्याने, ते फॉरवर्ड बायस असताना विद्युतधारा चालवतील (शॉर्ट सर्किट म्हणून कार्य करतील) आणि रिव्हर्स बायस असताना विद्युतधारा अवरोधीत करतील (ओपन सर्किट म्हणून कार्य करतील).
2. व्होल्टेज स्रोत: 20 व्होल्टचा स्रोत रोध आणि डायोडच्या संयोजनाशी जोडलेला असतो.

1. डावीकडील डायोड:
डाव्या डायोडचा अ‍ॅनोड 10 Ω रोधाद्वारे 20 V स्त्रोताशी जोडलेला आहे.
जर हा डायोड फॉरवर्ड बायस्ड असेल, तर तो कंडक्टींग होईल, ज्यामुळे 10 Ω रोधामधून विद्युतधारा जाईल.

2. उजवीकडील डायोड:
उजवा डायोड 20 Ω रोधाद्वारे अर्थशी जोडलेला आहे.
जर हा डायोड फॉरवर्ड बायस्ड असेल, तर तो 20 Ω रोधामधून अर्थकडे विद्युतधारा जाऊ देईल.

परिपथाला 10 Ω आणि 20 Ω रोधांमधून विद्युतधारा चालवण्यासाठी, दोन्ही डायोड्स फॉरवर्ड बायस्ड असणे आवश्यक आहे. याचा अर्थ असा की, आदर्श परिस्थितीत दोन्ही डायोड्स शॉर्ट सर्किट्स म्हणून कार्य करत आहेत.

दोन्ही डायोड्स कंडक्टींग असताना:
10 Ω आणि 20 Ω हे रोध समांतर जोडणीत आहेत, कारण त्यांच्यादरम्यान समान व्होल्टेज आहे (कारण दोन्ही डायोड आदर्श आणि कंडक्टींग आहेत).

समांतर जोडणीत 10 Ω आणि 20 Ω चा समतुल्य रोध R_{समतुल्य} पुढीलप्रमाणे मोजला जातो:

\(\frac{1}{R_{\text{eq}}} = \frac{1}{10} + \frac{1}{20}\)
\( R_{\text{eq}} = \frac{10 \times 20}{10 + 20} = \frac{200}{30} = \frac{20}{3} \, Ω \approx 6.67 \, Ω\)

ओहमच्या नियमानुसार, \(I = \frac{V}{R_{\text{eq}}} : \)
\(I = \frac{20 \, \text{V}}{6.67 \, Ω} \approx 3 \, \text{A}\)

निरसन
परिपथामधील विद्युतधारा I चे अचूक मूल्य अंदाजे 3 A आहे.

Additional Information
डायोड वर्तन: हे निरसन आदर्श डायोड गृहीत धरते, जे विद्युतधारा चालवताना शून्य व्होल्टेज ड्रॉप दर्शवते.
व्यावहारिक गृहीतक: वास्तविक परिपथामध्ये, सिलिकॉन डायोड्समध्ये साधारणपणे 0.7 V इतका फॉरवर्ड व्होल्टेज ड्रॉप असतो, ज्यामुळे विद्युतधारा गणनामध्ये थोडासा बदल होतो.

"पर्याय 3" योग्य आहे.

संकल्पना:

• रिव्हर्स बायस्ड स्थितीत, डायोडने रिव्हर्स करंटला दिलेला रोध रिव्हर्स रोध म्हणून ओळखला जातो.
• आदर्शपणे, डायोडचा रिव्हर्स रोध अनंत मानला जातो.
• तथापि, प्रत्यक्ष व्यवहारात, रिव्हर्स रोध अमर्याद नसतो, कारण रिव्हर्स बायस असताना डायोड एक लहान लीकेज करंट (मायनरिटी कॅरियर्समुळे) चालवतो.
• फॉरवर्ड रोधाच्या तुलनेत रिव्हर्स रोधाचे मूल्य खूप जास्त असते.
• सिलिकॉन डायोडसाठी रिव्हर्स ते फॉरवर्ड रोधाचे गुणोत्तर 100000 : 1 असते, तर जर्मेनियम डायोडसाठी ते 40000 : 1 असते.

पर्याय 3 योग्य आहे.

संकल्पना:

जेव्हा p-टाइप आणि n-टाइप सेमीकंडक्टर एकत्र जोडून pn जंक्शन किंवा डायोड जंक्शन तयार केले जाते, तेव्हा जंक्शनच्या n-बाजूजवळील मुक्त इलेक्ट्रॉन (n-टाइप सामग्रीचे बहुसंख्य वाहक) जंक्शन ओलांडून p-बाजूला पसरतात. त्याच वेळी, p-बाजूवरील जंक्शनजवळील होल्स (p-टाइप सामग्रीचे बहुसंख्य वाहक) n-बाजूला पसरतात.

या प्रक्रियेदरम्यान, ऋण प्रभारीत इलेक्ट्रॉन धन प्रभारीत होल्सशी एकत्र येतात. मुक्त इलेक्ट्रॉन जंक्शनजवळ n-टाइपच्या सामग्रीत धन प्रभारीत आयन सोडतात आणि होल्स जंक्शनजवळ p-टाइपच्या सामग्रीत ऋण प्रभारीत आयन सोडतात.

या संक्रमणामुळे, जंक्शनजवळ 'डेप्लीशन रीजन' नामक एक क्षेत्र तयार होते. या क्षेत्रात बहुसंख्य वाहक (मुक्त इलेक्ट्रॉन किंवा होल्स) नसतात, म्हणूनच त्याला हे नाव पडले आहे.

शिवाय, डेप्लीशन रीजनमध्ये मागे सोडलेले आयन जंक्शनवर एक विद्युत क्षेत्र तयार करतात, जे जंक्शन ओलांडून बहुसंख्य चार्ज वाहकांच्या पुढील प्रवाहाला रोध करते.

म्हणून, दिलेले सर्व पर्याय, pn जंक्शन तयार झाल्यावर निकालांचा भाग मानले जाऊ शकतात, परंतु एकूण प्रक्रियेचा सारांश:

1. n-टाइपच्या सामग्रीत धन आयन आणि p-टाइपच्या सामग्रीत ऋण आयनांची निर्मिती.
2. p-टाइपच्या सामग्रीपासून होल्सचा प्रसार होतो (परंतु ते होल्सचा थर नव्हे तर ऋण आयनांचा थर सोडतात).
3. जंक्शनजवळील क्षेत्रात बहुसंख्य चार्ज वाहकांचे (n-टाइपमधील इलेक्ट्रॉन, p-टाइपमधील होल्स) क्षीणतेमुळे 'डेप्लीशन रीजन' तयार होते.
4. मागे सोडलेले आयन एक विद्युत क्षेत्र तयार करतात, जे इलेक्ट्रॉन/होल्सच्या एका बाजूपासून दुसऱ्या बाजूच्या हालचालींना प्रतिबंधित करते.

अशाप्रकारे, हे सर्व पर्याय योग्य आहेत. तथापि, जर आपण pn जंक्शनच्या निर्मिती दरम्यानची सर्वात महत्त्वाची घटना निवडली, तर योग्य उत्तर असे असेल:

जंक्शनजवळील क्षेत्रात बहुसंख्य चार्ज कॅरियर्सच्या संख्येत घट होते. या प्रक्रियेमुळे विद्युत क्षेत्र तयार होते, जे डायोडचे वर्तन परिभाषित करते.

बरोबर पर्याय 4 आहे

गणना:

येथे सिलिकॉन PN जंक्शन डायोड आहे, डायोडला डायोडच्या कट-इन व्होल्टेजच्या समतुल्य व्होल्टेज सोर्सने बदलले जाईल.

दिलेल्या सर्किटसाठी, डायोडला 0.7 V व्होल्टेज सोर्सने बदलले आहे.

सर्किटमधून वाहणारा प्रवाह = \(\frac{2.7 - 0.7}{1+1}\)= 1 A

आउटपुट व्होल्टेज V₀ = 1 x 1= 1 V

संकल्पना:

रेक्टिफायरची कार्यक्षमता डीसी आउटपुट पॉवर आणि इनपुट पॉवरचे गुणोत्तर म्हणून परिभाषित केली जाते.

अर्ध-वेव्ह रेक्टिफायरची कार्यक्षमता असेल:

\(\eta= \frac{{\frac{{V_{dc}^2}}{{{R_L}}}}}{{\frac{{V_{rms}^2}}{{{R_L}}}}} \)

V_DC = डीसी किंवा सरासरी आउटपुट व्होल्टेज

R_L =  रोध भार 

अर्ध-वेव्ह रेक्टिफायरसाठी, आउटपुट डीसी व्होल्टेज किंवा सरासरी व्होल्टेज याद्वारे दिले जाते:

\(V_{DC}=\frac{V_m}{\pi}\)

तसेच, अर्ध-वेव्ह रेक्टिफायरसाठी आरएमएस व्होल्टेज द्वारे दिले जाते:

\(V_{rms}=\frac{V_m}{2}\)

गणना:

अर्ध-वेव्ह रेक्टिफायरची कार्यक्षमता असेल:

\(\eta= \frac{{{{\left( {\frac{{{V_m}}}{\pi }} \right)}^2}}}{{{{\left( {\frac{{{V_m}}}{{2 }}} \right)}^2}}} = 40.6\;\% \)

हाफ वेव्ह रेक्टिफायरसाठी कमाल कार्यक्षमता = 40.6%

टीप: फुल वेव्ह रेक्टिफायरसाठी कमाल कार्यक्षमता = 81.2%

• एक परिपथ ज्यामध्ये डायोड, एक रोधक आणि एक कपॅसिटर असते जे लागू केलेल्या सिग्नलचे वास्तविक स्वरूप न बदलता तरंगरूप इच्छित DC पातळीवर हलवते अशी क्लॅम्पर परिपथाची व्याख्या केली जाऊ शकते.
• तरंगरूपाचा कालावधी राखण्यासाठी, ताऊ अर्ध्या कालावधीपेक्षा जास्त असणे आवश्यक आहे (कपॅसिटरचा डिस्चार्ज वेळ मंद असायला पाहिजे)

शिफ्टिंगवर अवलंबून, क्लॅम्पर सर्किट दोनमध्ये विभागले जाते:

धनात्मक क्लॅम्पर:

ऋणात्मक क्लॅम्पर:

क्लिपर्स:

• क्लिपर हे एक असे उपकरण आहे जे एकतर अर्धे धनात्मक (वरचा अर्धा) किंवा अर्धे ऋणात्मक (खालचा अर्धा) किंवा इनपुट AC सिग्नलचे धनात्मक आणि ऋणात्मक दोन्ही भाग काढून टाकते.
• इनपुट AC सिग्नलचे क्लिपिंग (काढून टाकणे) अशा प्रकारे केले जाते की इनपुट AC सिग्नलचा उर्वरित भाग विपरीत होणार नाही
• खालील सर्किट आकृतीमध्ये, धनात्मक क्लिपर मालिकेचा वापर करून अर्धे धनात्मक चक्र काढून टाकले जातात.

रेक्टिफायर:

• रेक्टिफायर हे एक विद्युत उपकरण आहे जे अधूनमधून दिशा उलटणार्‍या अल्टरनेटिंग विद्युतप्रवाह (AC) चे, केवळ एकाच दिशेने वाहणार्‍या डायरेक्ट विद्युतप्रवाहात (DC) रूपांतर करते.
• रिव्हर्स ऑपरेशन हे इन्व्हर्टरद्वारे केले जाते. ही प्रक्रिया रेक्टिफिकेशन म्हणून ओळखली जाते कारण ती विद्युतप्रवाहाची दिशा "सरळ" करते.

सेंटर टॅप ब्रिज वेव्ह रेक्टिफायरचे योग्य प्रतिनिधित्व खाली दाखवल्याप्रमाणे आहे:

प्रवर्धक:

• प्रवर्धक हे एक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण आहे जे सिग्नलची शक्ती वाढवू शकते.
• इनपुट कमकुवत सिग्नल म्हणून दिले गेले आहे आणि आउटपुट इनपुटची विस्तारित आवृत्ती आहे.
• प्रवर्धकद्वारे प्रदान केलेल्या प्रवर्धनाचे प्रमाण त्याच्या नफ्याद्वारे मोजले जाते. 

​

• व्यवहारात, कोणताही डायोड हा आदर्श डायोड नसतो, याचा अर्थ ते फॉरवर्ड बायस्ड असताना परिपूर्ण वाहक म्हणून काम करत नाही किंवा रिवर्स बायस्ड असताना ते रोधी म्हणून काम करत नाही.
• डायोडद्वारे विद्युत धारा प्रवाही फॉरवर्ड बायस कंडिशनला केलेला विरोध त्याचा फॉरवर्ड रोध म्हणून ओळखला जातो.
• डायोडमधील DC व्होल्टता आणि त्यातून वाहणाऱ्या DC धाराचे गुणोत्तर घेऊन फॉरवर्ड रोध मोजला जातो.
• डायोडच्या फॉरवर्ड रोधचे मूल्य 1 ते 25 ओहम पर्यंत खूप लहान आहे.
• रिव्हर्स बायस्ड कंडिशन अंतर्गत, डायोडने रिव्हर्स धाराला केलेला विरोध आदर्शदृष्ट्या, डायोडचा रिव्हर्स रोध अनंत मानला जातो.​

रेक्टिफायर: 

रेक्टिफायर हे एक विद्युत उपकरण आहे जे अल्टरनेटिंग विद्युतप्रवाह (AC), जे अधूनमधून दिशा उलटते, त्याचे केवळ एकाच दिशेने वाहणार्‍या विद्युतप्रवाहात (DC) रूपांतर करते.

सेंटर-टॅप फुल वेव रेक्टिफायर:

यात दाखवल्याप्रमाणे दोन डायोड असतात:

RMS किंवा वेव्हफॉर्म f(t) चे प्रभावी मूल्य द्वारे दिले जाते:
\({f_{rms}} = \sqrt {\frac{1}{T}\mathop \smallint \limits_0^T {f^2}\left( t \right)dt}\)

Application:

वेव्हफॉर्मचे पीक व्हॅल्यू आणि आरएमएस व्हॅल्यू यांच्यातील संबंध खालीलप्रमाणे दिलेला आहे:

\(V_p=\sqrt{2} V_{rms}\)

अर्ध्या आणि फुल-वेव्ह रेक्टिफायरसाठी शिखर मूल्य आणि सरासरी मूल्य यांच्यातील संबंध आहे:

\({V_{avg}} = \frac{{{V_m}}}{\pi }\)अर्ध-वेव्ह रेक्टिफायरसाठी

\({V_{avg}} = \frac{{2{V_m}}}{\pi }\) फुल-वेव्ह रेक्टिफायरसाठी

संकल्पना:

जेनर डायोड:

• जेनर डायोड हे एक जोरदार डोप केलेले अर्धवाहक उपकरण आहे जे उलट दिशेने कार्य करण्यासाठी रचना केलेले आहे.
• जेनर डायोड सामान्य डायोडप्रमाणेच चालतो जेव्हा तो अग्र अभिनति असतो.
• जेव्हा जेनर डायोडच्या अग्रामधील विद्युत दाब उलट होतो आणि संभाव्य जेनर विद्युत दाब (गुडघा विद्युत दाब) पर्यंत पोहोचते तेव्हा जंक्शन तुटते आणि विद्युत् प्रवाह उलट दिशेने वाहतो. हा परिणाम जेनर परिणाम म्हणून ओळखला जातो.
• जेनर डायोड विद्युत दाब नियमन म्हणून काम करतो.

पर्याय 3 योग्य आहे.

संकल्पना:

जेव्हा p-टाइप आणि n-टाइप सेमीकंडक्टर एकत्र जोडून pn जंक्शन किंवा डायोड जंक्शन तयार केले जाते, तेव्हा जंक्शनच्या n-बाजूजवळील मुक्त इलेक्ट्रॉन (n-टाइप सामग्रीचे बहुसंख्य वाहक) जंक्शन ओलांडून p-बाजूला पसरतात. त्याच वेळी, p-बाजूवरील जंक्शनजवळील होल्स (p-टाइप सामग्रीचे बहुसंख्य वाहक) n-बाजूला पसरतात.

या प्रक्रियेदरम्यान, ऋण प्रभारीत इलेक्ट्रॉन धन प्रभारीत होल्सशी एकत्र येतात. मुक्त इलेक्ट्रॉन जंक्शनजवळ n-टाइपच्या सामग्रीत धन प्रभारीत आयन सोडतात आणि होल्स जंक्शनजवळ p-टाइपच्या सामग्रीत ऋण प्रभारीत आयन सोडतात.

या संक्रमणामुळे, जंक्शनजवळ 'डेप्लीशन रीजन' नामक एक क्षेत्र तयार होते. या क्षेत्रात बहुसंख्य वाहक (मुक्त इलेक्ट्रॉन किंवा होल्स) नसतात, म्हणूनच त्याला हे नाव पडले आहे.

शिवाय, डेप्लीशन रीजनमध्ये मागे सोडलेले आयन जंक्शनवर एक विद्युत क्षेत्र तयार करतात, जे जंक्शन ओलांडून बहुसंख्य चार्ज वाहकांच्या पुढील प्रवाहाला रोध करते.

म्हणून, दिलेले सर्व पर्याय, pn जंक्शन तयार झाल्यावर निकालांचा भाग मानले जाऊ शकतात, परंतु एकूण प्रक्रियेचा सारांश:

1. n-टाइपच्या सामग्रीत धन आयन आणि p-टाइपच्या सामग्रीत ऋण आयनांची निर्मिती.
2. p-टाइपच्या सामग्रीपासून होल्सचा प्रसार होतो (परंतु ते होल्सचा थर नव्हे तर ऋण आयनांचा थर सोडतात).
3. जंक्शनजवळील क्षेत्रात बहुसंख्य चार्ज वाहकांचे (n-टाइपमधील इलेक्ट्रॉन, p-टाइपमधील होल्स) क्षीणतेमुळे 'डेप्लीशन रीजन' तयार होते.
4. मागे सोडलेले आयन एक विद्युत क्षेत्र तयार करतात, जे इलेक्ट्रॉन/होल्सच्या एका बाजूपासून दुसऱ्या बाजूच्या हालचालींना प्रतिबंधित करते.

अशाप्रकारे, हे सर्व पर्याय योग्य आहेत. तथापि, जर आपण pn जंक्शनच्या निर्मिती दरम्यानची सर्वात महत्त्वाची घटना निवडली, तर योग्य उत्तर असे असेल:

जंक्शनजवळील क्षेत्रात बहुसंख्य चार्ज कॅरियर्सच्या संख्येत घट होते. या प्रक्रियेमुळे विद्युत क्षेत्र तयार होते, जे डायोडचे वर्तन परिभाषित करते.

क्लिपर परिपथ

क्लिपर परिपथ हे परिपथ आहेत जे वेव्हफॉर्मच्या उर्वरित भागामध्ये कोणतीही विकृती न आणता इनपुट सिग्नलचा एक भाग क्लिप करतात किंवा काढून टाकतात.

याला लिमिटर परिपथ असेही म्हणतात.

इनपुट एसी सिग्नलच्या क्लिपिंगसाठी, डायोड वापरला जातो.

डायोडच्या जोडणीवर आधारित, क्लिपरचे खालील प्रकारांमध्ये वर्गीकरण केले आहे:

मालिका धनात्मक क्लिपर

मालिका धनात्मक क्लिपर

समांतर धनात्मक क्लिपर

समांतर धनात्मक क्लिपर

क्लॅम्पर परिपथ हे एक परिपथ आहे जे AC सिग्नलमध्ये DC जोडते.

क्लॅम्पर परिपथ खालील आकृतीमध्ये दर्शविल्याप्रमाणे वेव्हफॉर्मची DC पातळी समायोजित करत असल्याने,

त्याला DC रिस्टोरर म्हणतात.

संकल्पना: 

लहरी घटक कॅपेसिटर फिल्टरसह पूर्ण तरंग दुरुस्त करणासाठी

\(Ripple\;factor = \frac{1}{{4\sqrt 3 fC{R_L}}}\)

कॅपेसिटर फिल्टरसह दुरुस्त करणासाठी व्यवस्था खाली दर्शविली आहे.

XC आणि R ची मूल्ये |XC | अशी निवडली आहेत < < RL

म्हणजे,  \(\frac{1}{{{\omega _o}C}} < < {R_L}\)  for अर्ध  तरंग दुरुस्त करणासाठी

            \(\frac{1}{{2{\omega _o}C}} < < {R_L}\) for पूर्ण तरंग दुरुस्त करणासाठी

• कॅपेसिटर (C) आणिRL समांतर असल्याने, ते धाराविद्युत विभाजक परिपथ तयार करतात.
• उच्च वारंवारतासाठी कॅपॅसिटर लहान परिपथ  म्हणून काम करेल, म्हणजे बहुतेक धाराविद्युत Iac  कॅपेसिटरमधून वाहते आणि खूप लहान AC धाराविद्युत RL मधून जातो.
• त्याचप्रमाणे, कॅपेसिटर DC साठी उघडा परिपथ म्हणून वर्तन करत असल्याने, IDC RL मधून प्रवाहित होईल.

खालील सारणी FWR आणि HWR साठी भिन्न संबंध दर्शवते,