PN Junction and Diode Questions in Gujarati

(A) આપેલ પરિપથમાં,ડાયોડનો $P$-ટર્મિનલ $1 \ V$ સાથે અને $N$-ટર્મિનલ $100 \ \Omega$ ના અવરોધ દ્વારા $2 \ V$ સાથે જોડાયેલ છે.
અહીં $N$-ટર્મિનલનું સ્થિતિમાન $(2 \ V)$ એ $P$-ટર્મિનલના સ્થિતિમાન $(1 \ V)$ કરતા વધારે હોવાથી,ડાયોડ રિવર્સ બાયસમાં છે.
આદર્શ ડાયોડ રિવર્સ બાયસમાં ખુલ્લા પરિપથ (અનંત અવરોધ) તરીકે વર્તે છે.
તેથી,પરિપથમાંથી કોઈ પ્રવાહ વહેશે નહીં.
આમ,પ્રવાહ $I = 0 \ mA$ છે.

(B) પરિપથ $1$ માં,બે ડાયોડ વિરુદ્ધ દિશામાં જોડાયેલા છે (એક ફોરવર્ડ બાયસ,એક રિવર્સ બાયસ). રિવર્સ બાયસ ડાયોડ ઉચ્ચ અવરોધ તરીકે કાર્ય કરે છે,તેથી બેટરીનો લગભગ સંપૂર્ણ વોલ્ટેજ તેની ઉપર જોવા મળે છે.
પરિપથ $2$ માં,બંને ડાયોડ ફોરવર્ડ બાયસમાં છે. તેઓ બેટરીના વોલ્ટેજને સમાન રીતે વહેંચે છે,તેથી દરેક પર $V/2$ જેટલો વિદ્યુત સ્થિતિમાનનો તફાવત હોય છે.
પરિપથ $3$ માં,બંને ડાયોડ રિવર્સ બાયસમાં છે. તેઓ પણ બેટરીના વોલ્ટેજને સમાન રીતે વહેંચે છે,તેથી દરેક પર $V/2$ જેટલો વિદ્યુત સ્થિતિમાનનો તફાવત હોય છે.
આમ,પરિપથ $2$ અને $3$ માં દરેક ડાયોડ પરનો વિદ્યુત સ્થિતિમાનનો તફાવત $V/2$ હોવાથી,તે સમાન છે.

(D) જ્યારે ડાયોડના $p$-વિભાગનું સ્થિતિમાન $(V_p)$ તેના $n$-વિભાગના સ્થિતિમાન $(V_n)$ કરતા વધારે હોય,ત્યારે ડાયોડ ફૉરવર્ડ બાયસમાં છે તેમ કહેવાય.
$D_1$ માટે: $V_p = -2 \ V$,$V_n = +2 \ V$. અહીં $V_p < V_n$ હોવાથી તે રિવર્સ બાયસમાં છે.
$D_2$ માટે: $V_p = -4 \ V$,$V_n = -3 \ V$. અહીં $V_p < V_n$ હોવાથી તે રિવર્સ બાયસમાં છે.
$D_3$ માટે: $V_p = +3 \ V$,$V_n = +5 \ V$. અહીં $V_p < V_n$ હોવાથી તે રિવર્સ બાયસમાં છે.
$D_4$ માટે: $V_p = 0 \ V$,$V_n = -2 \ V$. અહીં $V_p > V_n$ હોવાથી તે ફૉરવર્ડ બાયસમાં છે.
આમ,ડાયોડ $D_4$ ફૉરવર્ડ બાયસમાં છે.

(B) આપેલ પરિપથમાં,ડાયોડ $D_1$ રિવર્સ બાયસમાં છે,તેથી તે ઓપન સર્કિટ (અનંત અવરોધ) તરીકે વર્તે છે. ડાયોડ $D_2$ ફોરવર્ડ બાયસમાં છે,તેથી તે શોર્ટ સર્કિટ (શૂન્ય અવરોધ) તરીકે વર્તે છે.
બેટરી,$4 \ \Omega$ નો અવરોધ,અને $D_2$ તથા $2 \ \Omega$ ના અવરોધ વાળી શાખા માટે કિર્ચોફનો વોલ્ટેજ નિયમ લાગુ પાડતા:
$12 \ V - I(4 \ \Omega) - I(2 \ \Omega) = 0$
$12 - 6I = 0$
$6I = 12$
$I = 2 \ A$

(A) ધારો કે $P-N$ જંકશનનો અવરોધ $R$ છે.
શ્રેણી પરિપથ માટે ઓહ્મના નિયમ મુજબ:
$I = \frac{V}{R_{total}}$
$0.1 = \frac{5}{R + 30 + 10}$
$0.1 = \frac{5}{R + 40}$
$R + 40 = \frac{5}{0.1}$
$R + 40 = 50$
$R = 50 - 40 = 10 \ \Omega$
આમ,$P-N$ જંકશનનો અવરોધ $10 \ \Omega$ છે.

(D) સિલિકોન ડાયોડ માટે,બેરિયર પોટેન્શિયલ આશરે $0.7 \ V$ હોય છે.
અહીં ત્રણ સિલિકોન ડાયોડ શ્રેણીમાં જોડાયેલા હોવાથી,ત્રણેયને ફૉરવર્ડ બાયસમાં લાવવા માટે જરૂરી કુલ વૉલ્ટેજ ડ્રોપ $V_{total} = 3 \times 0.7 \ V = 2.1 \ V$ થશે.
ડાયોડ ફૉરવર્ડ બાયસમાં રહે તે માટે,ઍનોડનું સ્થિતિમાન કૅથોડના સ્થિતિમાન કરતાં ઓછામાં ઓછું $2.1 \ V$ વધારે હોવું જોઈએ.
ધારો કે બિંદુ $X$ પરનું સ્થિતિમાન $V_X$ છે. ઍનોડ $-1 \ V$ સાથે જોડાયેલ છે અને કૅથોડ બિંદુ $X$ પર છે.
ફૉરવર્ડ બાયસ માટે,$V_{anode} - V_{cathode} \geq 2.1 \ V$.
$-1 \ V - V_X = 2.1 \ V$.
$V_X = -1 \ V - 2.1 \ V = -3.1 \ V$.
આમ,બિંદુ $X$ પરનું સ્થિતિમાન $-3.1 \ V$ હોવું જોઈએ.

(C) આપેલ છે:
ડેપ્લેશન સ્તરની જાડાઈ,$d = 10^{-6} \ m$
ડેપ્લેશન બેરિયર પોટેન્શિયલ,$V = 0.1 \ V$
વિદ્યુતક્ષેત્ર $E$,પોટેન્શિયલ $V$ અને અંતર $d$ વચ્ચેનો સંબંધ $V = E \times d$ દ્વારા આપવામાં આવે છે.
તેથી,$E = \frac{V}{d}$.
કિંમતો મૂકતા:
$E = \frac{0.1}{10^{-6}} = 0.1 \times 10^6 = 10^5 \ V \ m^{-1}$.
આમ,વિદ્યુતક્ષેત્ર $10^5 \ V \ m^{-1}$ છે.

(C) ડેપ્લેશન સ્તરમાં વિદ્યુતક્ષેત્ર $E$ શોધવા માટેનું સૂત્ર $E = \frac{V}{d}$ છે,જ્યાં $V$ એ પોટેન્શિયલ બેરિયર છે અને $d$ એ ડેપ્લેશન સ્તરની જાડાઈ છે.
આપેલ છે: $V = 0.1 \ V$ અને $d = 10^{-6} \ m$.
કિંમતો મૂકતા: $E = \frac{0.1}{10^{-6}} = 0.1 \times 10^6 = 10^5 \ V/m$.
આમ,વિદ્યુતક્ષેત્ર $10^5 \ V/m$ છે.

(A) ડાયોડ ફોરવર્ડ બાયસમાં છે કારણ કે બિંદુ $A$ પરનું સ્થિતિમાન બિંદુ $B$ ના સ્થિતિમાન કરતા વધારે છે.
ડાયોડ અને તેની સાથે સમાંતરમાં રહેલ $10R$ અવરોધ,નીચેના $10R$ અવરોધ સાથે મળીને $R_{eq} = \frac{10R \times 10R}{10R + 10R} = 5R$ જેટલો સમતુલ્ય અવરોધ બનાવે છે.
હવે,આ પરિપથ $10R$ અવરોધ અને $5R$ સમતુલ્ય અવરોધ ધરાવતા વોલ્ટેજ ડિવાઈડર તરીકે કાર્ય કરે છે.
વોલ્ટેજ ડિવાઈડરના નિયમ મુજબ,સમાંતર જોડાણ પરનો વોલ્ટેજ $V_{AB}$ નીચે મુજબ મળે:
$V_{AB} = \left( \frac{5R}{10R + 5R} \right) \times 30V$
$V_{AB} = \left( \frac{5R}{15R} \right) \times 30V$
$V_{AB} = \frac{1}{3} \times 30V = 10V$.

(D) ફૉરવર્ડ બાયસમાં $P-N$ જંકશનનો અવરોધ $(r_{fb})$ સામાન્ય રીતે $10^2 \ \Omega$ (આશરે $100 \ \Omega$) ના ક્રમનો હોય છે.
રિવર્સ બાયસમાં $P-N$ જંકશનનો અવરોધ $(r_{rb})$ સામાન્ય રીતે $10^6 \ \Omega$ ના ક્રમનો હોય છે.
તેથી,ફૉરવર્ડ બાયસ અવરોધ અને રિવર્સ બાયસ અવરોધનો ગુણોત્તર:
$\frac{r_{fb}}{r_{rb}} = \frac{10^2}{10^6} = 10^{-4} : 1$ થાય છે.

(A, B, D) જ્યારે ડાયોડના કૅથોડ પરનો પોટેન્શિયલ $(V_K)$,ઍનોડ પરના પોટેન્શિયલ $(V_A)$ કરતા વધારે હોય,ત્યારે ડાયોડ રિવર્સ બાયસમાં હોય છે,એટલે કે $V_K > V_A$.
દરેક વિકલ્પનું વિશ્લેષણ કરીએ:
$A$: $V_A = +5V$,$V_K = +10V$. અહીં $V_K > V_A$ હોવાથી,તે રિવર્સ બાયસમાં છે.
$B$: $V_A = -12V$,$V_K = -10V$. અહીં $V_K > V_A$ હોવાથી,તે રિવર્સ બાયસમાં છે.
$C$: $V_A = 0V$,$V_K = -10V$. અહીં $V_A > V_K$ હોવાથી,તે ફોરવર્ડ બાયસમાં છે.
$D$: $V_A = 0V$,$V_K = +5V$. અહીં $V_K > V_A$ હોવાથી,તે રિવર્સ બાયસમાં છે.
નોંધ: આ પ્રકારના પ્રશ્નોમાં એક કરતા વધુ વિકલ્પો રિવર્સ બાયસની શરત સંતોષે છે. આપેલ વિકલ્પો $A$,$B$ અને $D$ ત્રણેય રિવર્સ બાયસમાં છે.

(A) આપેલ પરિપથમાં,ડાયોડ સમાંતર જોડાણમાં છે. જે ડાયોડનું બેરિયર પોટેન્શિયલ ઓછું હશે તે પહેલા વહન કરશે. $Ge$ $(0.3 \ V)$ નું બેરિયર પોટેન્શિયલ $Si$ $(0.7 \ V)$ કરતા ઓછું હોવાથી,$Ge$ ડાયોડ વહન કરશે.
$V_0 = 12 \ V - 0.3 \ V = 11.7 \ V$
$I = \frac{V_0}{R_L} = \frac{11.7 \ V}{5 \times 10^3 \ \Omega} = 2.34 \ mA$
જો $Ge$ ડાયોડને ઉલટાવવામાં આવે,તો તે રિવર્સ બાયસમાં આવી જશે અને વહન કરશે નહીં. હવે $Si$ ડાયોડ વહન કરશે.
$V_0' = 12 \ V - 0.7 \ V = 11.3 \ V$
$I' = \frac{V_0'}{R_L} = \frac{11.3 \ V}{5 \times 10^3 \ \Omega} = 2.26 \ mA$
આમ,મૂલ્યો $2.34 \ mA$ અને $2.26 \ mA$ (ઉલટાવેલા કિસ્સા માટે) છે.

(C) આપેલ છે:
બેટરીનો વોલ્ટેજ $V = 2 \text{ V}$
ડાયોડનો વોલ્ટેજ ડ્રોપ $V_d = 0.5 \text{ V}$
જરૂરી પ્રવાહ $I = 5 \text{ mA} = 5 \times 10^{-3} \text{ A}$
શ્રેણી પરિપથ માટે કિર્ચોફના વોલ્ટેજના નિયમ મુજબ:
$V = V_d + I \times R$
$2 \text{ V} = 0.5 \text{ V} + (5 \times 10^{-3} \text{ A}) \times R$
$2 - 0.5 = 5 \times 10^{-3} \times R$
$1.5 = 5 \times 10^{-3} \times R$
$R = \frac{1.5}{5 \times 10^{-3}}$
$R = 0.3 \times 10^3 \Omega$
$R = 300 \Omega$

(B) ઈલેક્ટ્રોન-હોલ જોડકું ઉત્પન્ન કરવા માટે આપાત ફોટોનની ઉર્જા ફોરબિડન એનર્જી ગેપ $(E_g)$ જેટલી અથવા તેનાથી વધુ હોવી જોઈએ.
$E = E_g = 0.75 \ eV$
$eV$ માં ઉર્જા $(E)$ અને $\mathring{A}$ માં તરંગલંબાઈ $(\lambda)$ વચ્ચેનો સંબંધ નીચે મુજબ છે:
$E = \frac{12400}{\lambda (\mathring{A})}$
$\lambda$ ને સૂત્રનો કર્તા બનાવતા:
$\lambda = \frac{12400}{E_g} = \frac{12400}{0.75} \ \mathring{A}$
$\lambda = 16533.33 \ \mathring{A} \approx 16500 \ \mathring{A}$
આમ,મહત્તમ તરંગલંબાઈ $16500 \ \mathring{A}$ છે.

(B) આપેલ પરિપથમાં,ઉપરની શાખામાં રહેલ ડાયોડ રિવર્સ બાયસમાં છે. તેથી,તે શાખામાં રહેલા $20 \, \Omega$ ના અવરોધમાંથી કોઈ પ્રવાહ વહેશે નહીં.
મધ્ય શાખામાં રહેલા ડાયોડનો ફોરવર્ડ બાયસ અવરોધ શૂન્ય ધારતા,પરિપથનો કુલ અવરોધ એ બેટરી સાથે શ્રેણીમાં રહેલા $20 \, \Omega$ ના અવરોધ અને મધ્ય શાખામાં રહેલા $30 \, \Omega$ ના અવરોધનો સરવાળો થશે.
કુલ અવરોધ $R = 20 \, \Omega + 30 \, \Omega = 50 \, \Omega$.
ઓમના નિયમ મુજબ પરિપથમાં વહેતો પ્રવાહ $I = \frac{V}{R} = \frac{5 \, V}{50 \, \Omega} = \frac{5}{50} \, A$ થશે.

(B) ડાયોડની મહત્તમ પાવરક્ષમતા $P = V_D \times I_{max}$ દ્વારા આપવામાં આવે છે.
અહીં $P = 100 \ mW = 100 \times 10^{-3} \ W$ અને $V_D = 0.5 \ V$ આપેલ છે.
કિંમતો મૂકતા: $100 \times 10^{-3} = 0.5 \times I_{max}$.
$I_{max} = \frac{100 \times 10^{-3}}{0.5} = 200 \times 10^{-3} \ A = 200 \ mA$.
પરિપથ માટે કિર્ચોફનો વૉલ્ટેજ નિયમ વાપરતા: $V_{source} = I_{max} \times R + V_D$.
$1.5 = (200 \times 10^{-3}) \times R + 0.5$.
$1.5 - 0.5 = 0.2 \times R$.
$1.0 = 0.2 \times R$.
$R = \frac{1.0}{0.2} = 5 \ \Omega$.

(D) પોટેન્શિયલ બેરિયર $V = 0.5 \ V$ છે. ઈલેક્ટ્રોનનું દળ $m = 9.1 \times 10^{-31} \ kg$ અને તેનો વીજભાર $e = 1.6 \times 10^{-19} \ C$ છે.
ઉર્જા સંરક્ષણના નિયમ મુજબ,ઈલેક્ટ્રોનની પ્રારંભિક ગતિ ઉર્જા એ તેની અંતિમ ગતિ ઉર્જા અને તેણે ઓળંગવા પડતા પોટેન્શિયલ બેરિયરના સરવાળા જેટલી હોય છે:
$\frac{1}{2}mv_i^2 = \frac{1}{2}mv_f^2 + eV$
$\frac{1}{2}mv_f^2 = \frac{1}{2}mv_i^2 - eV$
$v_f^2 = v_i^2 - \frac{2eV}{m}$
$v_f = \sqrt{v_i^2 - \frac{2eV}{m}}$
કિંમતો મૂકતા:
$v_f = \sqrt{(5 \times 10^5)^2 - \frac{2 \times 1.6 \times 10^{-19} \times 0.5}{9.1 \times 10^{-31}}}$
$v_f = \sqrt{25 \times 10^{10} - 17.58 \times 10^{10}}$
$v_f = \sqrt{7.42 \times 10^{10}} \approx 2.72 \times 10^5 \ m/s$.

(C) આપેલ છે: બેટરી વોલ્ટેજ $E = 4.5 \ V$,બેરિયર પોટેન્શિયલ $V_b = 0.5 \ V$,અવરોધ $R = 100 \ \Omega$.
અવરોધ પરનો અસરકારક વોલ્ટેજ $V$ એ બેટરી વોલ્ટેજ અને ડાયોડના બેરિયર પોટેન્શિયલનો તફાવત છે:
$V = E - V_b = 4.5 \ V - 0.5 \ V = 4.0 \ V$.
ઓમના નિયમનો ઉપયોગ કરતા,પરિપથમાં વિદ્યુત પ્રવાહ $I$:
$I = \frac{V}{R} = \frac{4.0 \ V}{100 \ \Omega} = 0.04 \ A$.
વિદ્યુત પ્રવાહને મિલી એમ્પિયર $(mA)$ માં ફેરવતા:
$I = 0.04 \ \text{A} \times 1000 \ \text{mA/A} = 40 \ mA$.

(A) ડાયોડ $D$ ફોરવર્ડ બાયસમાં છે,તેથી આપણે તેને શોર્ટ સર્કિટ તરીકે બદલી શકીએ છીએ (આદર્શ ડાયોડનો અવરોધ શૂન્ય ધારીને).
હવે,વચ્ચેનો $10 \ \Omega$ નો અવરોધ અને જમણી બાજુનો $10 \ \Omega$ નો અવરોધ સમાંતર જોડાણમાં છે.
આ બે સમાંતર અવરોધોનો સમતુલ્ય અવરોધ $R'$ નીચે મુજબ છે:
$R' = \frac{10 \times 10}{10 + 10} = 5 \ \Omega$.
હવે,પરિપથ એક શ્રેણી પરિપથમાં ફેરવાય છે જેમાં $30 \ V$ નો સ્ત્રોત,$10 \ \Omega$ નો અવરોધ $(R_1)$ અને $5 \ \Omega$ નો સમતુલ્ય અવરોધ $(R')$ છે.
વોલ્ટેજ ડિવાઈડરના નિયમનો ઉપયોગ કરતા,સમાંતર જોડાણ પરનો વોલ્ટેજ $V_{AB}$ નીચે મુજબ મળે:
$V_{AB} = V \times \frac{R'}{R_1 + R'} = 30 \times \frac{5}{10 + 5} = 30 \times \frac{5}{15} = 10 \ V$.

(C) આપેલ છે: વિદ્યુત પ્રવાહ $I = 10 \ mA = 10 \times 10^{-3} \ A$,ડાયોડ પરનો પોટેન્શિયલ ડ્રોપ $V_d = 0.5 \ V$,શ્રેણી અવરોધ $R = 200 \ \Omega$.
બેટરી દ્વારા આપવામાં આવતો કુલ વોલ્ટેજ $V$ એ અવરોધ પરનો વોલ્ટેજ ડ્રોપ અને ડાયોડ પરના વોલ્ટેજ ડ્રોપનો સરવાળો છે.
$V = V_R + V_d$
અવરોધ માટે ઓહ્મના નિયમનો ઉપયોગ કરતા,$V_R = I \times R$.
$V_R = (10 \times 10^{-3} \ A) \times (200 \ \Omega) = 2 \ V$.
તેથી,કુલ વોલ્ટેજ $V = 2 \ V + 0.5 \ V = 2.5 \ V$.

(C) થર્મીસ્ટર એ એક પ્રકારનો અવરોધક છે જેનો અવરોધ તાપમાન પર આધાર રાખે છે.
થર્મીસ્ટર સામાન્ય રીતે મેંગેનીઝ,નિકલ,કોબાલ્ટ અને કોપર જેવા ધાતુના ઓક્સાઈડના મિશ્રણમાંથી બનાવવામાં આવે છે.
આ પદાર્થો અવરોધકતાનો ઊંચો તાપમાન ગુણાંક ધરાવે છે,જેનો અર્થ છે કે તાપમાનમાં થોડો ફેરફાર થવાથી તેમના અવરોધમાં મોટો ફેરફાર થાય છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $C$ છે.

(A) ડિપ્લેશન સ્તરમાં વિદ્યુતક્ષેત્ર $E$ એ સંબંધ $E = \frac{V}{d}$ દ્વારા આપવામાં આવે છે,જ્યાં $V$ એ પોટેન્શિયલ બેરિયર છે અને $d$ એ ડિપ્લેશન સ્તરની જાડાઈ છે.
આપેલ છે: $V = 0.5 \ V$ અને $d = 5.0 \times 10^{-7} \ m$.
કિંમતો મૂકતા:
$E = \frac{0.5}{5.0 \times 10^{-7}}$
$E = \frac{0.5}{5.0} \times 10^7$
$E = 0.1 \times 10^7 \ V/m$
$E = 1.0 \times 10^6 \ V/m$.
તેથી,વિદ્યુતક્ષેત્ર $1.0 \times 10^6 \ V/m$ છે.

(A) આપેલ પરિપથમાં બે સમાંતર શાખાઓ છે,જેમાં દરેક શાખામાં એક ડાયોડ અને તેની શ્રેણીમાં $10 \ \Omega$ નો અવરોધ છે.
જ્યારે બેટરીનો ધન છેડો $A$ સાથે અને ઋણ છેડો $B$ સાથે જોડવામાં આવે છે,ત્યારે ઉપરનો ડાયોડ ફોરવર્ડ બાયસમાં અને નીચેનો ડાયોડ રિવર્સ બાયસમાં હોય છે.
ઉપરની શાખા માટે: ડાયોડ શોર્ટ સર્કિટ તરીકે વર્તે છે (શૂન્ય અવરોધ). કુલ અવરોધ $R_1 = 10 \ \Omega$ છે. પ્રવાહ $I_1 = \frac{V}{R_1} = \frac{2 \ V}{10 \ \Omega} = 0.2 \ A$ થશે.
નીચેની શાખા માટે: ડાયોડ ઓપન સર્કિટ તરીકે વર્તે છે (અનંત અવરોધ). તેથી પ્રવાહ $I_2 = 0 \ A$ થશે.
પરિપથમાં કુલ પ્રવાહ $I = I_1 + I_2 = 0.2 \ A + 0 \ A = 0.2 \ A$ થશે.

(B) આપેલ પરિપથમાં,ઉપરનો ડાયોડ રિવર્સ બાયસમાં છે કારણ કે બેટરીનો ધન ટર્મિનલ તેના કેથોડ સાથે જોડાયેલ છે. તેથી,ઉપરની શાખામાંથી કોઈ પ્રવાહ વહેતો નથી.
નીચેનો ડાયોડ ફોરવર્ડ બાયસમાં છે કારણ કે બેટરીનો ધન ટર્મિનલ તેના એનોડ સાથે જોડાયેલ છે. આમ,પ્રવાહ નીચેની શાખામાંથી વહે છે.
સક્રિય શાખામાં કુલ અવરોધ $R = 20 \, \Omega + 30 \, \Omega = 50 \, \Omega$ છે.
વોલ્ટેજ સ્ત્રોત $V = 5 \text{ V}$ છે.
ઓમના નિયમનો ઉપયોગ કરતા,પ્રવાહ $i = \frac{V}{R} = \frac{5}{50} \text{ A}$ મળે છે.

(A) આ પરિપથમાં એક ડાયોડ,$3 \ \Omega$ નો અવરોધ અને $-4 \ V$ તથા $-1 \ V$ ના બે વોલ્ટેજ સ્ત્રોત છે.
ડાયોડ ફોરવર્ડ બાયસમાં છે કે રિવર્સ બાયસમાં તે નક્કી કરવા માટે,આપણે તેના ટર્મિનલ પરના પોટેન્શિયલ જોઈએ.
એનોડ (p-બાજુ) પરનું પોટેન્શિયલ $-4 \ V$ છે.
કેથોડ (n-બાજુ) પરનું પોટેન્શિયલ $-1 \ V$ છે.
કેથોડનું પોટેન્શિયલ $(-1 \ V)$ એ એનોડના પોટેન્શિયલ $(-4 \ V)$ કરતા વધારે હોવાથી,ડાયોડ રિવર્સ બાયસમાં છે.
રિવર્સ બાયસ સ્થિતિમાં,આદર્શ ડાયોડ ઓપન સર્કિટ તરીકે વર્તે છે,જેનો અર્થ છે કે તે અનંત અવરોધ આપે છે.
તેથી,પરિપથમાં કોઈ પ્રવાહ વહેતો નથી.
આમ,પ્રવાહ $I = 0 \ A$ છે.

(B) ડાયોડ દ્વારા સહન કરી શકાતો મહત્તમ પ્રવાહ $I = \frac{P}{V} = \frac{100 \times 10^{-3} \ W}{0.5 \ V} = 0.2 \ A$ છે.
કિર્ચોફના વોલ્ટેજ નિયમ મુજબ,અવરોધ $R$ પરનો વોલ્ટેજ $V_R = 1.5 \ V - 0.5 \ V = 1.0 \ V$ થાય.
ઓમના નિયમનો ઉપયોગ કરતા,અવરોધ $R = \frac{V_R}{I} = \frac{1.0 \ V}{0.2 \ A} = 5 \ \Omega$ મળે.

(C) $PN$ જંકશન ડાયોડ ફોરવર્ડ બાયસમાં ત્યારે હોય છે જ્યારે $P$-ટર્મિનલ (એનોડ) પરનું પોટેન્શિયલ $N$-ટર્મિનલ (કેથોડ) પરના પોટેન્શિયલ કરતા વધારે હોય.
આપેલા વિકલ્પોમાં:
$(A)$ $P$-ટર્મિનલ = $-4 \ V$,$N$-ટર્મિનલ = $-3 \ V$. કારણ કે $-4 \ V < -3 \ V$,તેથી તે રિવર્સ બાયસમાં છે.
$(B)$ $P$-ટર્મિનલ = $3 \ V$,$N$-ટર્મિનલ = $3 \ V$. પોટેન્શિયલ તફાવત $0 \ V$ છે,તેથી તે ફોરવર્ડ બાયસમાં નથી.
$(C)$ $P$-ટર્મિનલ = $0 \ V$,$N$-ટર્મિનલ = $-2 \ V$. કારણ કે $0 \ V > -2 \ V$,તેથી તે ફોરવર્ડ બાયસમાં છે.
$(D)$ $P$-ટર્મિનલ = $-2 \ V$,$N$-ટર્મિનલ = $2 \ V$. કારણ કે $-2 \ V < 2 \ V$,તેથી તે રિવર્સ બાયસમાં છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $(C)$ છે.

(C) $p-n$ જંકશન ડાયોડ ત્યારે ફોરવર્ડ બાયસમાં કહેવાય જ્યારે $p$-બાજુનું પોટેન્શિયલ $n$-બાજુના પોટેન્શિયલ કરતા વધારે હોય.
$(A)$ $p$-બાજુ $+10 \ V$ પર છે અને $n$-બાજુ $+5 \ V$ પર છે. $10 \ V > 5 \ V$ હોવાથી,તે ફોરવર્ડ બાયસમાં છે.
$(B)$ $p$-બાજુ $-10 \ V$ પર છે અને $n$-બાજુ $0 \ V$ (ગ્રાઉન્ડ) પર છે. $-10 \ V < 0 \ V$ હોવાથી,તે રિવર્સ બાયસમાં છે.
$(C)$ $p$-બાજુ $-5 \ V$ પર છે અને $n$-બાજુ $-12 \ V$ પર છે. $-5 \ V > -12 \ V$ હોવાથી,તે ફોરવર્ડ બાયસમાં છે.
$(D)$ $p$-બાજુ $0 \ V$ (ગ્રાઉન્ડ) પર છે અને $n$-બાજુ $+5 \ V$ પર છે. $0 \ V < 5 \ V$ હોવાથી,તે રિવર્સ બાયસમાં છે.
આમ,ડાયોડ $(A)$ અને $(C)$ ફોરવર્ડ બાયસમાં છે.

(D) ફોરવર્ડ બાયસિંગમાં,બેટરીનો ધન છેડો $p-n$ જંકશનની $p-$બાજુ સાથે અને ઋણ છેડો $n-$બાજુ સાથે જોડવામાં આવે છે.
આ બાહ્ય વોલ્ટેજ જંકશનના આંતરિક પોટેન્શિયલ બેરિયરનો વિરોધ કરે છે.
પરિણામે,મેજોરિટી ચાર્જ કેરિયર્સ જંકશન તરફ ધકેલાય છે,જે ડેપ્લેશન વિસ્તારની પહોળાઈ ઘટાડે છે.
તેથી,ડેપ્લેશન વિસ્તાર પાતળો બને છે.

(D) આપેલ પરિપથમાં,ઉપરનો ડાયોડ $D_1$ ફોરવર્ડ બાયસમાં છે કારણ કે તેનો $p$-ભાગ બેટરીના ધન ટર્મિનલ સાથે જોડાયેલ છે.
નીચેનો ડાયોડ $D_2$ રિવર્સ બાયસમાં છે કારણ કે તેનો $n$-ભાગ બેટરીના ધન ટર્મિનલ સાથે જોડાયેલ છે.
એક આદર્શ ડાયોડ ફોરવર્ડ બાયસમાં શોર્ટ સર્કિટ (શૂન્ય અવરોધ) તરીકે અને રિવર્સ બાયસમાં ઓપન સર્કિટ (અનંત અવરોધ) તરીકે કાર્ય કરે છે.
તેથી,$D_2$ ધરાવતી શાખામાંથી કોઈ પ્રવાહ વહેતો નથી.
બેટરી દ્વારા પૂરો પાડવામાં આવતો કુલ પ્રવાહ ફક્ત $D_1$ અને $10 \ \Omega$ ના અવરોધ ધરાવતી શાખામાંથી વહે છે.
ઓમના નિયમનો ઉપયોગ કરતા,$I = \frac{V}{R} = \frac{5 \ V}{10 \ \Omega} = 0.5 \ A$.

(D) $p-n$ જંકશનનો બેરિયર પોટેન્શિયલ $(V_b)$ નીચેના પરિબળો દ્વારા નક્કી થાય છે:
$1$. સેમિકન્ડક્ટર મટીરીયલનો પ્રકાર: અલગ-અલગ મટીરીયલ માટે બેન્ડ ગેપ ઉર્જા અલગ હોય છે. $Si$ માટે $V_b \approx 0.7 \ V$ અને $Ge$ માટે $V_b \approx 0.3 \ V$ હોય છે.
$2$. ડોપિંગનું પ્રમાણ: અશુદ્ધિના પરમાણુઓની સાંદ્રતા ડેપ્લેશન રિજનની પહોળાઈ અને તેની આરપારના પોટેન્શિયલ તફાવતને અસર કરે છે.
$3$. તાપમાન: તાપમાન વધવાથી બેરિયર પોટેન્શિયલ ઘટે છે કારણ કે ઇન્ટ્રિન્સિક કેરિયર સાંદ્રતા વધે છે,જે ફર્મી લેવલ અને બિલ્ટ-ઇન પોટેન્શિયલને અસર કરે છે.
તેથી,ત્રણેય પરિબળો $(1, 2, 3)$ બેરિયર પોટેન્શિયલને અસર કરે છે.

(B) અવરોધ $R$ પરનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત એ પરિપથના કુલ $e.m.f.$ માંથી ડાયોડના બેરિયર પોટેન્શિયલને બાદ કરીને મળે છે:
$V_R = E - V_{\text{barrier}} = 3.5 \,V - 0.5 \,V = 3.0 \,V$
ઓમના નિયમ મુજબ,પરિપથમાં વહેતો પ્રવાહ $I$:
$I = \frac{V_R}{R} = \frac{3.0 \,V}{100 \,\Omega} = 0.03 \,A$
પ્રવાહને મિલિએમ્પિયર $(mA)$ માં ફેરવતા:
$I = 0.03 \,A \times 1000 \,mA/A = 30 \,mA$
તેથી,પરિપથમાં વહેતો પ્રવાહ $30 \,mA$ છે.

(C) આપેલ પરિપથમાં,ડાયોડ $D_1$ રિવર્સ બાયસમાં છે કારણ કે તેનો p-ટર્મિનલ તેના n-ટર્મિનલ કરતા નીચા પોટેન્શિયલ પર છે,તેથી તે ઓપન સર્કિટ તરીકે વર્તે છે અને વિદ્યુતપ્રવાહને અવરોધે છે.
ડાયોડ $D_2$ ફોરવર્ડ બાયસમાં છે કારણ કે તેનો p-ટર્મિનલ તેના n-ટર્મિનલ કરતા ઊંચા પોટેન્શિયલ પર છે,તેથી તે બંધ સ્વીચ (આદર્શ ડાયોડ) તરીકે વર્તે છે.
તેથી,સમતુલ્ય પરિપથમાં $10 \ V$ ની બેટરી,અવરોધ $R_1 = 2 \ \Omega$ અને અવરોધ $R_3 = 2 \ \Omega$ શ્રેણીમાં જોડાયેલા છે.
પરિપથનો કુલ અવરોધ $R_{eq} = R_1 + R_3 = 2 \ \Omega + 2 \ \Omega = 4 \ \Omega$ છે.
અવરોધ $R_1$ માંથી વહેતો વિદ્યુતપ્રવાહ $I = \frac{V}{R_{eq}} = \frac{10 \ V}{4 \ \Omega} = 2.5 \ A$ મળે છે.

(A) $p-n$ જંકશન ડાયોડ ફોરવર્ડ બાયસમાં છે કારણ કે $p$-ટર્મિનલ એ $n$-ટર્મિનલ $(-6\;V)$ કરતા ઉચ્ચ પોટેન્શિયલ $(+4\;V)$ પર છે.
ફોરવર્ડ બાયસમાં આદર્શ ડાયોડ શોર્ટ સર્કિટ (શૂન્ય અવરોધ) તરીકે વર્તે છે.
તેથી,સર્કિટમાંથી વહેતો પ્રવાહ $I_{AB}$ ઓહ્મના નિયમ દ્વારા મળે છે:
$I_{AB} = \frac{V_A - V_B}{R} = \frac{4\;V - (-6\;V)}{1\;k\Omega} = \frac{10\;V}{1000\;\Omega} = 10^{-2}\;A$.

(B) $1$. સેમિકન્ડક્ટર $A$ ને આર્સેનિક (પંચસંયોજક અશુદ્ધિ) સાથે ડોપ કરવામાં આવ્યું છે,જે તેને $n$-ટાઈપ સેમિકન્ડક્ટર બનાવે છે.
$2$. સેમિકન્ડક્ટર $B$ ને ઇન્ડિયમ (ત્રિસંયોજક અશુદ્ધિ) સાથે ડોપ કરવામાં આવ્યું છે,જે તેને $p$-ટાઈપ સેમિકન્ડક્ટર બનાવે છે.
$3$. $A$ ($n$-ટાઈપ) અને $B$ ($p$-ટાઈપ) દ્વારા બનતું જંકશન એ $p-n$ જંકશન ડાયોડ છે.
$4$. આકૃતિમાં,બેટરીનો ધન ટર્મિનલ $B$ ($p$-બાજુ) સાથે અને ઋણ ટર્મિનલ $A$ ($n$-બાજુ) સાથે જોડાયેલ છે. આ ગોઠવણ ફોરવર્ડ બાયસિંગ છે.
$5$. ફોરવર્ડ બાયસ્ડ $p-n$ જંકશન માટે,પ્રવાહ લાગુ કરેલા વોલ્ટેજ સાથે ઘાતાંકીય રીતે વધે છે,જે પ્રથમ ચરણમાં ડાયોડ માટેના પ્રમાણભૂત $V-I$ લાક્ષણિકતા વક્રમાં દર્શાવ્યા મુજબ છે.

(D) $p-n$ જંકશન ડાયોડને ફોરવર્ડ બાયસ કહેવામાં આવે છે જો $p$-બાજુનું પોટેન્શિયલ $(V_p)$ એ $n$-બાજુના પોટેન્શિયલ $(V_n)$ કરતા વધારે હોય,એટલે કે $V_p > V_n$.
ચાલો દરેક વિકલ્પનું વિશ્લેષણ કરીએ:
$A$: $V_p = -4 \text{ V}$,$V_n = -3 \text{ V}$. અહીં,$-4 < -3$,તેથી $V_p < V_n$ (રિવર્સ બાયસ).
$B$: $V_p = -2 \text{ V}$,$V_n = +2 \text{ V}$. અહીં,$-2 < +2$,તેથી $V_p < V_n$ (રિવર્સ બાયસ).
$C$: $V_p = 3 \text{ V}$,$V_n = 5 \text{ V}$. અહીં,$3 < 5$,તેથી $V_p < V_n$ (રિવર્સ બાયસ).
$D$: $V_p = 0 \text{ V}$,$V_n = -2 \text{ V}$. અહીં,$0 > -2$,તેથી $V_p > V_n$ (ફોરવર્ડ બાયસ).
તેથી,વિકલ્પ $D$ ફોરવર્ડ બાયસ ડાયોડ દર્શાવે છે.

(C) જ્યારે $p-n$ જંકશન ડાયોડનું તાપમાન વધે છે,ત્યારે ઉષ્મીય ઉર્જાને કારણે વધુ સહસંયોજક બંધો તૂટે છે,જેના પરિણામે ઇલેક્ટ્રોન-હોલ જોડીઓની સંખ્યામાં વધારો થાય છે.
ચાર્જ કેરિયર્સમાં આ વધારો સેમિકન્ડક્ટર મટીરીયલના અવરોધમાં ઘટાડો કરે છે.
પરિણામે,ફોરવર્ડ કરંટ અને રિવર્સ સેચ્યુરેશન કરંટ બંને નોંધપાત્ર રીતે પ્રભાવિત થાય છે.
તેથી,$p-n$ જંકશન ડાયોડની એકંદરે $V-I$ લાક્ષણિકતાઓ તાપમાનમાં થતા ફેરફાર દ્વારા બદલાય છે.

(D) આપેલ પરિપથમાં,પ્રથમ ડાયોડ રિવર્સ બાયસમાં છે કારણ કે તેના એનોડ પરનું પોટેન્શિયલ તેના કેથોડ પરના પોટેન્શિયલ કરતા ઓછું છે ($14\, k\Omega$ ના અવરોધને કારણે). તેથી,પ્રથમ ડાયોડની શાખામાંથી કોઈ પ્રવાહ વહેતો નથી.
પરિણામે,પરિપથ $10\, V$ ના સ્ત્રોત અને $2\, k\Omega$ ના અવરોધના શ્રેણી જોડાણ તરીકે સરળ બને છે. આ શાખામાંથી વહેતો પ્રવાહ $i$ છે:
$i = \frac{10\, V}{2\, k\Omega} = 5\, mA$.
પ્રથમ ડાયોડ ઓપન-સર્કિટ હોવાથી,$i_1 = 0$.
પ્રવાહ $i_2$ બીજા ડાયોડમાંથી વહે છે,જે ફોરવર્ડ બાયસમાં છે. તેથી,$i_2 = i = 5\, mA$.
આમ,$i_1 = 0$ અને $i_2 = 5\, mA$ છે.

(C) શ્રેણી અવરોધ $R$ સાથેના ફોરવર્ડ-બાયસ્ડ $PN$ જંકશન સર્કિટમાં,બેટરીનો કુલ વોલ્ટેજ $V$ એ ડાયોડના ની વોલ્ટેજ $V_k$ અને અવરોધ પરના વોલ્ટેજ ડ્રોપ $V_R$ ના સરવાળા જેટલો હોય છે.
કિરચોફના વોલ્ટેજ નિયમ મુજબ:
$V = V_k + I \times R$
આપેલ છે:
બેટરી વોલ્ટેજ $V = 2.6\, V$
ની વોલ્ટેજ $V_k = 0.6\, V$
પ્રવાહ $I = 5\, mA = 5 \times 10^{-3}\, A$
સમીકરણમાં કિંમતો મૂકતા:
$2.6 = 0.6 + (5 \times 10^{-3}) \times R$
$2.0 = 5 \times 10^{-3} \times R$
$R = \frac{2.0}{5 \times 10^{-3}}$
$R = 0.4 \times 10^3 = 400\,\Omega$.
તેથી,શ્રેણી અવરોધનું મૂલ્ય $400\,\Omega$ છે.

(A) આપેલ પરિપથમાં,ડાયોડ $D_1, D_2$ અને $D_3$ બેટરી $E$ સાથે સમાંતર જોડાયેલા છે.
ડાયોડની પોલેરિટી જોતા:
$D_1$ ફોરવર્ડ બાયસમાં છે કારણ કે તેનો $p$-ટર્મિનલ બેટરીના ધન ટર્મિનલ સાથે જોડાયેલ છે.
$D_2$ રિવર્સ બાયસમાં છે કારણ કે તેનો $p$-ટર્મિનલ બેટરીના ઋણ ટર્મિનલ સાથે જોડાયેલ છે.
$D_3$ ફોરવર્ડ બાયસમાં છે કારણ કે તેનો $p$-ટર્મિનલ બેટરીના ધન ટર્મિનલ સાથે જોડાયેલ છે.
આદર્શ ડાયોડ હોવાથી,ફોરવર્ડ બાયસ ડાયોડ શોર્ટ સર્કિટ (શૂન્ય અવરોધ) તરીકે અને રિવર્સ બાયસ ડાયોડ ઓપન સર્કિટ (અનંત અવરોધ) તરીકે વર્તે છે.
આમ,પરિપથ એક લૂપમાં ફેરવાય છે જેમાં બેટરી $E$ અને અવરોધ $R$ શ્રેણીમાં છે.
તેથી,પ્રવાહ $i = E/R$ થશે.

(D) આ સર્કિટમાં શ્રેણીમાં રહેલ અવરોધ ${R_1}$ અને સમાંતરમાં રહેલ અવરોધ ${R_2}$ છે, જેમાં ${R_1}$ ની સાથે શ્રેણીમાં એક ડાયોડ જોડાયેલ છે。
ઇનપુટ વોલ્ટેજના ધન અર્ધ-ચક્ર $(+5V)$ માટે, ડાયોડ રિવર્સ બાયસમાં છે અને તે ઓપન સર્કિટ તરીકે વર્તે છે। તેથી, ${R_2}$ માંથી કોઈ પ્રવાહ વહેતો નથી, અને આઉટપુટ વોલ્ટેજ ${V_0} = 0V$ મળે છે。
ઇનપુટ વોલ્ટેજના ઋણ અર્ધ-ચક્ર $(-5V)$ માટે, ડાયોડ ફોરવર્ડ બાયસમાં છે અને તે શોર્ટ સર્કિટ તરીકે વર્તે છે। આ સર્કિટ વોલ્ટેજ ડિવાઇડર બની જાય છે જેમાં ${R_1}$ અને ${R_2}$ શ્રેણીમાં $-5V$ ના સ્ત્રોત સાથે જોડાયેલા છે。
કારણ કે ${R_1} = {R_2}$, વોલ્ટેજ ડિવાઇડરના નિયમ મુજબ ${R_2}$ પરનો વોલ્ટેજ: ${V_0} = V_{in} \times \frac{R_2}{R_1 + R_2} = -5V \times \frac{R_2}{R_2 + R_2} = -5V \times \frac{1}{2} = -2.5V$.
આમ, આઉટપુટ વેવફોર્મ ધન ચક્ર દરમિયાન $0V$ અને ઋણ ચક્ર દરમિયાન $-2.5V$ દર્શાવશે।

(D) આપેલ સંબંધ: $I = (e^{1000V/T} - 1) \; mA$.
$I = 5 \; mA$ માટે,$5 = e^{1000V/T} - 1$,જેનો અર્થ છે કે $e^{1000V/T} = 6$.
$I$ નું $V$ ની સાપેક્ષમાં વિકલન કરતા:
$\frac{dI}{dV} = e^{1000V/T} \times \frac{1000}{T}$.
નાની ભૂલો માટે,આપણે લખી શકીએ $\Delta I = \frac{dI}{dV} \Delta V$.
જ્ઞાત કિંમતો મૂકતા: $\Delta I = (e^{1000V/T}) \times \frac{1000}{T} \times \Delta V$.
કારણ કે $e^{1000V/T} = 6$,$T = 300 \; K$,અને $\Delta V = 0.01 \; V$:
$\Delta I = 6 \times \frac{1000}{300} \times 0.01$.
$\Delta I = 6 \times \frac{10}{3} \times 0.01 = 20 \times 0.01 = 0.2 \; mA$.

(A) જ્યારે ડાયોડનો $p$-ભાગ નીચા પોટેન્શિયલ સાથે અને $n$-ભાગ ઊંચા પોટેન્શિયલ સાથે જોડાયેલ હોય ત્યારે તે રિવર્સ બાયસમાં હોય છે.
ચાલો વિકલ્પોનું વિશ્લેષણ કરીએ:
$A$: $p$-ભાગ $0 \ V$ (ગ્રાઉન્ડ) પર છે અને $n$-ભાગ $+5 \ V$ પર છે. $0 \ V < +5 \ V$ હોવાથી,આ રિવર્સ બાયસ છે.
$B$: $p$-ભાગ $+5 \ V$ પર છે અને $n$-ભાગ $+10 \ V$ પર છે. $5 \ V < 10 \ V$ હોવાથી,આ પણ રિવર્સ બાયસ છે.
$C$: $p$-ભાગ $-12 \ V$ પર છે અને $n$-ભાગ $-5 \ V$ પર છે. $-12 \ V < -5 \ V$ હોવાથી,આ પણ રિવર્સ બાયસ છે.
$D$: $p$-ભાગ $0 \ V$ (ગ્રાઉન્ડ) પર છે અને $n$-ભાગ $-10 \ V$ પર છે. $0 \ V > -10 \ V$ હોવાથી,આ ફોરવર્ડ બાયસ છે.
નોંધ: આ પ્રકારના પ્રમાણિત બહુવિકલ્પ પ્રશ્નોમાં સામાન્ય રીતે એક જ વિકલ્પ સાચો હોય છે. જોકે,આપેલ આકૃતિઓ મુજબ,વિકલ્પો $A$,$B$ અને $C$ ત્રણેય રિવર્સ બાયસ સ્થિતિ દર્શાવે છે. સામાન્ય માળખાને જોતા,$A$ એ રિવર્સ બાયસ ડાયોડનું સૌથી પ્રમાણિત નિરૂપણ છે.

(C) આપેલ પરિપથમાં,$12 \ V$ ની બેટરીનો ધન ટર્મિનલ એવી રીતે જોડાયેલ છે કે જેથી ડાયોડ $D_2$ ફોરવર્ડ બાયસમાં અને ડાયોડ $D_1$ રિવર્સ બાયસમાં હોય.
કારણ કે $D_1$ રિવર્સ બાયસમાં છે,તે ઓપન સર્કિટ તરીકે વર્તે છે અને $3 \ \Omega$ ના અવરોધવાળી શાખામાંથી કોઈ વિદ્યુતપ્રવાહ વહેતો નથી.
કારણ કે $D_2$ ફોરવર્ડ બાયસમાં છે અને આદર્શ છે,તે શોર્ટ સર્કિટ તરીકે વર્તે છે. વિદ્યુતપ્રવાહ $4 \ \Omega$ ના અવરોધ અને $2 \ \Omega$ ના અવરોધવાળી શાખામાંથી વહે છે.
પરિપથનો કુલ અવરોધ $R = 4 \ \Omega + 2 \ \Omega = 6 \ \Omega$ છે.
ઓમના નિયમનો ઉપયોગ કરતા,પરિપથમાં વહેતો વિદ્યુતપ્રવાહ $i$ નીચે મુજબ મળે છે:
$i = \frac{V}{R} = \frac{12 \ V}{6 \ \Omega} = 2 \ A$.

(D) $p-n$ જંકશન ડાયોડ ફોરવર્ડ બાયસમાં હોય તે માટે,$p$-બાજુ $n$-બાજુ કરતા ઉચ્ચ પોટેન્શિયલ પર હોવી જોઈએ.
ધારો કે $V_p$ એ $p$-બાજુનું પોટેન્શિયલ છે અને $V_n$ એ $n$-બાજુનું પોટેન્શિયલ છે.
ફોરવર્ડ બાયસની શરત: $V_p > V_n$.
વિકલ્પોનું મૂલ્યાંકન કરતા:
$(A)$ $V_p = -3 \ V, V_n = +3 \ V \implies V_p < V_n$ (રિવર્સ બાયસ)
$(B)$ $V_p = 2 \ V, V_n = 4 \ V \implies V_p < V_n$ (રિવર્સ બાયસ)
$(C)$ $V_p = -2 \ V, V_n = +2 \ V \implies V_p < V_n$ (રિવર્સ બાયસ)
$(D)$ $V_p = +2 \ V, V_n = -2 \ V \implies V_p > V_n$ (ફોરવર્ડ બાયસ)
તેથી,વિકલ્પ $(D)$ એ ફોરવર્ડ બાયસ્ડ ડાયોડ માટે સાચું જોડાણ છે.

(C) આપેલ પરિપથ આકૃતિ પરથી,સિલિકોન ડાયોડ ફોરવર્ડ બાયસમાં જોડાયેલ છે.
સિલિકોન ડાયોડ માટે પોટેન્શિયલ બેરિયર (ની વોલ્ટેજ) $\Delta V = 0.7 \ V$ છે.
અવરોધ $R = 200 \ \Omega$ પરનો ચોખ્ખો વોલ્ટેજ $V_{net} = V - \Delta V = 3 \ V - 0.7 \ V = 2.3 \ V$ છે.
ઓહ્મના નિયમનો ઉપયોગ કરતા,પરિપથમાં પ્રવાહ $I$:
$I = \frac{V_{net}}{R} = \frac{2.3 \ V}{200 \ \Omega} = 0.0115 \ A$.
પ્રવાહને મિલીએમ્પીયર $(mA)$ માં ફેરવતા:
$I = 0.0115 \times 1000 \ mA = 11.5 \ mA$.

(A) $p-n$ જંકશનમાં,ડિફ્યુઝન પ્રવાહ $(I_{diff})$ એ ચાર્જ કેરિયર્સના સાંદ્રતાના તફાવતને કારણે ઉદ્ભવે છે,જ્યારે ડ્રિફ્ટ પ્રવાહ $(I_{drift})$ એ ડેપ્લેશન રિજનમાં રહેલા વિદ્યુતક્ષેત્રને કારણે ઉદ્ભવે છે.
જ્યારે જંકશન ફોરવર્ડ બાયસમાં હોય છે,ત્યારે બાહ્ય વોલ્ટેજ પોટેન્શિયલ બેરિયરને ઘટાડે છે,જે મોટી સંખ્યામાં મેજોરિટી કેરિયર્સને જંકશનની આરપાર ડિફ્યુઝ થવા દે છે,જેનાથી ડિફ્યુઝન પ્રવાહમાં નોંધપાત્ર વધારો થાય છે.
તેની સામે,ડ્રિફ્ટ પ્રવાહ પ્રમાણમાં નાનો અને અચળ રહે છે કારણ કે તે માઇનોરિટી કેરિયર્સ પર આધાર રાખે છે,જે ઉષ્મીય રીતે ઉત્પન્ન થાય છે.
તેથી,ફોરવર્ડ બાયસ્ડ $p-n$ જંકશનમાં,ડિફ્યુઝન પ્રવાહનું મૂલ્ય ડ્રિફ્ટ પ્રવાહ કરતા ઘણું વધારે હોય છે.

(A) આપેલ સર્કિટમાં,ઉપરની શાખામાં ફોરવર્ડ બાયસમાં ડાયોડ છે,અને વચ્ચેની શાખામાં રિવર્સ બાયસમાં ઝેનર ડાયોડ છે (કારણ કે કેથોડ બેટરીના ધન ટર્મિનલ સાથે જોડાયેલ છે).
$1$. ઉપરની શાખામાં રહેલો ડાયોડ ફોરવર્ડ બાયસમાં હોવાથી,તે શોર્ટ સર્કિટ તરીકે વર્તે છે (આદર્શ ડાયોડ). આ શાખાનો અવરોધ $2 \Omega$ છે.
$2$. વચ્ચેની શાખામાં રહેલો ઝેનર ડાયોડ રિવર્સ બાયસમાં હોવાથી,તે ઓપન સર્કિટ તરીકે વર્તે છે. આ શાખામાંથી કોઈ પ્રવાહ વહેતો નથી.
$3$. સર્કિટનો કુલ અવરોધ એ ઉપરની શાખાનો અવરોધ $(2 \Omega)$ અને વચ્ચેની શાખા (ઓપન સર્કિટ,એટલે કે અનંત અવરોધ) ના સમાંતર જોડાણ જેટલો છે,જે $2 \Omega$ થાય છે. આ અવરોધ $1 \Omega$ ના આંતરિક અવરોધ સાથે શ્રેણીમાં છે.
$4$. કુલ અવરોધ $R_{eq} = 2 \Omega + 1 \Omega = 3 \Omega$.
$5$. $1 \Omega$ ના અવરોધમાંથી વહેતો પ્રવાહ એ $6 \ V$ ની બેટરી દ્વારા પૂરો પાડવામાં આવતો કુલ પ્રવાહ છે: $I = \frac{V}{R_{eq}} = \frac{6 \ V}{3 \Omega} = 2 \ A$.