$2.8 \; eV$ के बैंड गैप वाले अर्धचालक (semiconductor) से एक $p-n$ फोटोडायोड बनाया गया है। क्या यह $6000 \; nm$ की तरंगदैर्ध्य का पता लगा सकता है?
(NO) दिए गए फोटोडायोड का ऊर्जा बैंड गैप $E_g = 2.8 \; eV$ है।
आपतित प्रकाश की तरंगदैर्ध्य $\lambda = 6000 \; nm = 6000 \times 10^{-9} \; m$ है।
एक फोटॉन की ऊर्जा $E = \frac{hc}{\lambda}$ संबंध द्वारा दी जाती है।
$h = 6.626 \times 10^{-34} \; Js$ और $c = 3 \times 10^8 \; m/s$ का उपयोग करने पर:
$E = \frac{6.626 \times 10^{-34} \times 3 \times 10^8}{6000 \times 10^{-9}} \; J = 3.313 \times 10^{-20} \; J$.
इस ऊर्जा को इलेक्ट्रॉन-वोल्ट $(eV)$ में बदलने पर:
$E = \frac{3.313 \times 10^{-20}}{1.6 \times 10^{-19}} \; eV \approx 0.207 \; eV$.
चूंकि आपतित फोटॉन की ऊर्जा $(0.207 \; eV)$ फोटोडायोड के बैंड गैप $(2.8 \; eV)$ से कम है,इसलिए फोटोडायोड $6000 \; nm$ तरंगदैर्ध्य के सिग्नल का पता नहीं लगा सकता है।
आपतित प्रकाश की तरंगदैर्ध्य $\lambda = 6000 \; nm = 6000 \times 10^{-9} \; m$ है।
एक फोटॉन की ऊर्जा $E = \frac{hc}{\lambda}$ संबंध द्वारा दी जाती है।
$h = 6.626 \times 10^{-34} \; Js$ और $c = 3 \times 10^8 \; m/s$ का उपयोग करने पर:
$E = \frac{6.626 \times 10^{-34} \times 3 \times 10^8}{6000 \times 10^{-9}} \; J = 3.313 \times 10^{-20} \; J$.
इस ऊर्जा को इलेक्ट्रॉन-वोल्ट $(eV)$ में बदलने पर:
$E = \frac{3.313 \times 10^{-20}}{1.6 \times 10^{-19}} \; eV \approx 0.207 \; eV$.
चूंकि आपतित फोटॉन की ऊर्जा $(0.207 \; eV)$ फोटोडायोड के बैंड गैप $(2.8 \; eV)$ से कम है,इसलिए फोटोडायोड $6000 \; nm$ तरंगदैर्ध्य के सिग्नल का पता नहीं लगा सकता है।
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तीन परिपथ घटकों $A, B$ और $C$ के लिए,प्रयोगशाला में निम्नलिखित अवलोकन किए गए:
$(a)$ घटक $A$ $d.c.$ का चालन नहीं कर सकता है लेकिन अपने माध्यम से $a.c.$ को गुजरने देता है।
$(b)$ घटक $B$ $AC$ और $DC$ दोनों का चालन करता है लेकिन केवल एक ही दिशा में।
$(c)$ घटक $C$,जब $DC$ के साथ जोड़ा जाता है,तो केवल एक ध्रुवता के लिए चालन करता है और प्रकाश उत्सर्जित करता है जिसकी तीव्रता लागू वोल्टेज में वृद्धि के साथ पहले बढ़ती है और फिर घटती है।
घटकों $A, B$ और $C$ की पहचान क्रमशः इस प्रकार की गई है
$(a)$ घटक $A$ $d.c.$ का चालन नहीं कर सकता है लेकिन अपने माध्यम से $a.c.$ को गुजरने देता है।
$(b)$ घटक $B$ $AC$ और $DC$ दोनों का चालन करता है लेकिन केवल एक ही दिशा में।
$(c)$ घटक $C$,जब $DC$ के साथ जोड़ा जाता है,तो केवल एक ध्रुवता के लिए चालन करता है और प्रकाश उत्सर्जित करता है जिसकी तीव्रता लागू वोल्टेज में वृद्धि के साथ पहले बढ़ती है और फिर घटती है।
घटकों $A, B$ और $C$ की पहचान क्रमशः इस प्रकार की गई है
Medium
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Easy
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