PN Junction and Diode Questions in Gujarati

(D) આપેલ પરિપથમાં,ડાયોડ $D_1$ ફોરવર્ડ બાયસમાં છે કારણ કે તેનો p-ભાગ બેટરીના ધન ટર્મિનલ સાથે જોડાયેલ છે. ડાયોડ $D_2$ રિવર્સ બાયસમાં છે કારણ કે તેનો p-ભાગ બેટરીના ઋણ ટર્મિનલ સાથે જોડાયેલ છે.
તેથી,$D_2$ ધરાવતી શાખામાંથી કોઈ પ્રવાહ વહેતો નથી.
પરિપથમાં અસરકારક રીતે બેટરી $(5 \ V)$,અવરોધ $(20 \ \Omega)$ અને $D_1$ ધરાવતી શાખા જેમાં અવરોધ $(30 \ \Omega)$ શ્રેણીમાં છે.
પરિપથનો કુલ અવરોધ $R_{eq} = 20 \ \Omega + 30 \ \Omega = 50 \ \Omega$ છે.
ઓમના નિયમનો ઉપયોગ કરતા,પરિપથમાંથી વહેતો પ્રવાહ $I = \frac{V}{R_{eq}} = \frac{5 \ V}{50 \ \Omega} = 0.1 \ A$ મળે છે.

(C) $p-n$ જંકશન ડાયોડ ત્યારે રિવર્સ બાયસમાં હોય છે જ્યારે $p$-ટર્મિનલ (એનોડ) એ $n$-ટર્મિનલ (કેથોડ) કરતા નીચા પોટેન્શિયલ પર હોય.
ચાલો દરેક આકૃતિનું વિશ્લેષણ કરીએ:
$(a)$ $p$-બાજુ $+6 \text{ V}$ પર છે,$n$-બાજુ $-2 \text{ V}$ પર છે. $V_p > V_n$ હોવાથી,તે ફોરવર્ડ બાયસમાં છે.
$(b)$ $p$-બાજુ $-5 \text{ V}$ પર છે,$n$-બાજુ $+3 \text{ V}$ પર છે. $V_p < V_n$ હોવાથી,તે રિવર્સ બાયસમાં છે.
$(c)$ $p$-બાજુ $0 \text{ V}$ (ગ્રાઉન્ડ) પર છે,$n$-બાજુ $-10 \text{ V}$ પર છે. $V_p > V_n$ હોવાથી,તે ફોરવર્ડ બાયસમાં છે.
$(d)$ $p$-બાજુ $+6 \text{ V}$ પર છે,$n$-બાજુ $0 \text{ V}$ (ગ્રાઉન્ડ) પર છે. $V_p > V_n$ હોવાથી,તે ફોરવર્ડ બાયસમાં છે.
તેથી,આકૃતિ $(b)$ માં ડાયોડ રિવર્સ બાયસમાં છે.

(B) $p-n$ જંકશનમાં,પોટેન્શિયલ બેરિયર ડેપ્લેશન રિજન (ક્ષય વિસ્તાર) દ્વારા બનાવવામાં આવે છે,જે મેજોરિટી ચાર્જ કેરિયર્સના પ્રવાહનો વિરોધ કરે છે.
જ્યારે ફોરવર્ડ બાયસ લાગુ કરવામાં આવે છે,ત્યારે બેટરીનો ધન છેડો $p$-સાઇડ સાથે અને ઋણ છેડો $n$-સાઇડ સાથે જોડવામાં આવે છે.
આ બાહ્ય વિદ્યુતક્ષેત્ર ડેપ્લેશન રિજનના આંતરિક વિદ્યુતક્ષેત્રનો વિરોધ કરે છે.
પરિણામે,ડેપ્લેશન રિજનની પહોળાઈ ઘટે છે,જેના કારણે પોટેન્શિયલ બેરિયરની ઊંચાઈમાં ઘટાડો થાય છે.
તેથી,પોટેન્શિયલ બેરિયર ઘટે છે.

(B) જ્યારે $p-n$ જંકશન ડાયોડને ફોરવર્ડ બાયસ આપવામાં આવે છે,ત્યારે બાહ્ય બેટરીનો ધન છેડો $p$-વિસ્તાર સાથે અને ઋણ છેડો $n$-વિસ્તાર સાથે જોડવામાં આવે છે.
આ ગોઠવણી $p$-વિસ્તારના હોલ્સ અને $n$-વિસ્તારના ઇલેક્ટ્રોનને જંકશન તરફ ધકેલે છે.
પરિણામે,મેજોરિટી ચાર્જ કેરિયર્સ જંકશન તરફ ગતિ કરે છે,જે ડેપ્લેશન લેયરની પહોળાઈને ઘટાડે છે.
આના કારણે પોટેન્શિયલ બેરિયરની ઊંચાઈ ઘટે છે,જેનાથી ડાયોડમાંથી વિદ્યુતપ્રવાહ સરળતાથી વહી શકે છે.

(A) જ્યારે $p$-બાજુ (એનોડ) પરનું પોટેન્શિયલ $n$-બાજુ (કેથોડ) પરના પોટેન્શિયલ કરતાં વધારે હોય ત્યારે ડાયોડ ફોરવર્ડ બાયસમાં હોય છે.
આપેલ સર્કિટમાં,ત્રિકોણ $p$-બાજુ દર્શાવે છે અને ઊભી પટ્ટી $n$-બાજુ દર્શાવે છે.
વિકલ્પ $A$ માટે: $V_p = 0 \ V$,$V_n = -4 \ V$. કારણ કે $0 \ V > -4 \ V$,ડાયોડ ફોરવર્ડ બાયસમાં છે.
વિકલ્પ $B$ માટે: $V_p = -4 \ V$,$V_n = -3 \ V$. કારણ કે $-4 \ V < -3 \ V$,ડાયોડ રિવર્સ બાયસમાં છે.
વિકલ્પ $C$ માટે: $V_p = -2 \ V$,$V_n = +2 \ V$. કારણ કે $-2 \ V < +2 \ V$,ડાયોડ રિવર્સ બાયસમાં છે.
વિકલ્પ $D$ માટે: $V_p = 3 \ V$,$V_n = 5 \ V$. કારણ કે $3 \ V < 5 \ V$,ડાયોડ રિવર્સ બાયસમાં છે.
તેથી,સાચી આકૃતિ $A$ છે.

(D) જ્યારે $p-n$ જંકશન રચાય છે,ત્યારે $n$-વિસ્તારમાંથી ઇલેક્ટ્રોન $p$-વિસ્તારમાં અને $p$-વિસ્તારમાંથી હોલ્સ $n$-વિસ્તારમાં પ્રસરણ પામે છે.
આ પ્રસરણને કારણે જંકશનની નજીક $n$-બાજુએ અચલ આયનીકૃત દાતા પરમાણુઓ (ધન વીજભારો) અને $p$-બાજુએ અચલ આયનીકૃત સ્વીકારક પરમાણુઓ (ઋણ વીજભારો) બાકી રહે છે.
આ વિસ્તાર,જેમાં મુક્ત વીજભાર વાહકો હોતા નથી,તેને ડેપ્લેશન વિસ્તાર કહેવામાં આવે છે.
આ સ્થિર ધન અને ઋણ વીજભારોનો સંગ્રહ એક વિદ્યુતક્ષેત્ર ઉત્પન્ન કરે છે જે વધુ પ્રસરણને અટકાવે છે,જેના પરિણામે પોટેન્શિયલ બેરિયર રચાય છે.

(A) આપેલ પરિપથમાં,ડાયોડનો $p$-ટર્મિનલ $4 \ V$ ની બેટરીના ઋણ ટર્મિનલ સાથે જોડાયેલ છે અને $n$-ટર્મિનલ $1 \ V$ ની બેટરી તરફ જોડાયેલ છે.
ચોક્કસ રીતે કહીએ તો,$p$-બાજુનું પોટેન્શિયલ $-4 \ V$ છે અને $n$-બાજુનું પોટેન્શિયલ $-1 \ V$ છે.
જેহেতু $p$-બાજુનું પોટેન્શિયલ $n$-બાજુના પોટેન્શિયલ કરતા ઓછું છે $(-4 \ V < -1 \ V)$,તેથી ડાયોડ રિવર્સ બાયસ સ્થિતિમાં છે.
રિવર્સ બાયસમાં રહેલ આદર્શ ડાયોડ ઓપન સર્કિટ તરીકે વર્તે છે,જેનો અર્થ છે કે તે અનંત અવરોધ આપે છે.
તેથી,પરિપથમાંથી કોઈ પ્રવાહ વહેશે નહીં.
પ્રવાહનું મૂલ્ય $0 \ A$ છે.

(B) $p-n$ જંકશન ડાયોડ જ્યારે ફોરવર્ડ બાયસમાં હોય ત્યારે તેમાંથી સરળતાથી પ્રવાહ વહેવા દે છે.
જ્યારે ટર્મિનલ્સ ઉલટાવવામાં આવે છે,ત્યારે ડાયોડ રિવર્સ બાયસમાં આવી જાય છે.
રિવર્સ બાયસ સ્થિતિમાં,ડેપ્લેશન રીજન (depletion region) પહોળો થાય છે,જે વિદ્યુતભાર વાહકોના પ્રવાહ સામે ખૂબ જ ઊંચો અવરોધ આપે છે.
પરિણામે,પ્રવાહ ઘટીને લગભગ શૂન્ય થઈ જાય છે.
તેથી,ઉપકરણ $X$ એ $p-n$ જંકશન ડાયોડ છે.

(C) સાચો વિકલ્પ $C$ છે.
જ્યારે $p-n$ જંકશન રચાય છે,ત્યારે $n$-વિસ્તારમાં ઇલેક્ટ્રોનની સાંદ્રતા અને $p$-વિસ્તારમાં હોલ્સની સાંદ્રતા વધુ હોય છે.
આ સાંદ્રતાના તફાવતને કારણે,ઇલેક્ટ્રોન $n$-બાજુથી $p$-બાજુ તરફ અને હોલ્સ $p$-બાજુથી $n$-બાજુ તરફ પ્રસરણ (diffusion) પામે છે.
જેમ જેમ આ ચાર્જ કેરિયર્સ જંકશન ઓળંગે છે,તેમ તેઓ જંકશનની નજીક પુનઃસંયોજન (recombination) પામે છે.
આ પુનઃસંયોજનને કારણે અચલ આયનીકૃત અશુદ્ધિ પરમાણુઓ ($n$-બાજુ પર ધન આયનો અને $p$-બાજુ પર ઋણ આયનો) બાકી રહે છે,જે એક વિદ્યુતક્ષેત્ર ઉત્પન્ન કરે છે જે વધુ પ્રસરણને અટકાવે છે.
આ વિસ્તાર,જેમાં મોબાઈલ ચાર્જ કેરિયર્સનો અભાવ હોય છે,તેને ડેપ્લેશન લેયર કહેવામાં આવે છે.

(B) જ્યારે ડાયોડ ફોરવર્ડ બાયસમાં હોય છે,ત્યારે તે શોર્ટ સર્કિટ (શૂન્ય અવરોધ) તરીકે કાર્ય કરે છે. તેથી,$40 \ \Omega$ અને $60 \ \Omega$ ના બે અવરોધો સમાંતર જોડાણમાં છે.
$\therefore$ અસરકારક અવરોધ $R_1$ નીચે મુજબ મળે છે:
$R_1 = \frac{40 \times 60}{40 + 60} = \frac{2400}{100} = 24 \ \Omega$
જ્યારે ડાયોડ રિવર્સ બાયસમાં હોય છે,ત્યારે તે ઓપન સર્કિટ (અનંત અવરોધ) તરીકે કાર્ય કરે છે. તેથી,ઉપરની શાખામાંથી કોઈ પ્રવાહ વહેતો નથી.
$\therefore$ અસરકારક અવરોધ $R_2$ એ ફક્ત નીચેની શાખાનો અવરોધ છે,જે $60 \ \Omega$ છે.
$\therefore \frac{R_1}{R_2} = \frac{24}{60} = \frac{2}{5}$

(C) એમીટરનું અવલોકન પરિપથમાં વહેતા વિદ્યુતપ્રવાહનું મૂલ્ય દર્શાવે છે.
ડાયોડ ધરાવતા પરિપથ માટે ઓહ્મના નિયમ મુજબ,વિદ્યુતપ્રવાહ $I$ નીચે મુજબ મળે છે:
$I = \frac{V - V_{\text{diode}}}{R}$
અહીં,સપ્લાય વોલ્ટેજ $V = 5 \text{ V}$,અવરોધ $R = 200 \text{ } \Omega$,અને સિલિકોન ડાયોડ માટે ફોરવર્ડ વોલ્ટેજ ડ્રોપ $V_{\text{diode}} = 0.7 \text{ V}$ છે.
આ કિંમતોને સૂત્રમાં મૂકતા:
$I = \frac{5 \text{ V} - 0.7 \text{ V}}{200 \text{ } \Omega}$
$I = \frac{4.3 \text{ V}}{200 \text{ } \Omega} = 0.0215 \text{ A}$
વિદ્યુતપ્રવાહને મિલિએમ્પિયરમાં ફેરવતા $(1 \text{ A} = 1000 \text{ mA})$:
$I = 0.0215 \times 1000 \text{ mA} = 21.5 \text{ mA}$
આમ,એમીટરનું અવલોકન $21.5 \text{ mA}$ છે.

(B) આપેલ પરિપથમાં,ડાયોડ $D_2$ રિવર્સ બાયસમાં જોડાયેલ છે કારણ કે તેનો $n$-ટર્મિનલ બેટરીના ધન ટર્મિનલ સાથે જોડાયેલ છે.
તેથી,$40 \Omega$ ના અવરોધ ધરાવતી શાખામાંથી કોઈ પ્રવાહ વહેતો નથી.
પરિપથ એક જ લૂપમાં ફેરવાય છે જેમાં $40 \Omega$ નો અવરોધ અને ફોરવર્ડ બાયસમાં રહેલ ડાયોડ $D_1$ છે.
ઓહ્મના નિયમનો ઉપયોગ કરતા,બેટરી દ્વારા પૂરો પાડવામાં આવતો પ્રવાહ $I = \frac{V}{R} = \frac{10 \text{ V}}{40 \Omega} = 0.25 \text{ A}$ થાય છે.

(B) આપેલ પરિપથ માટે, ડાયોડ ફોરવર્ડ બાયસમાં છે કારણ કે એનોડ પરનું સ્થિતિમાન $(3 \text{ V})$ કેથોડ પરના સ્થિતિમાન $(1 \text{ V})$ કરતા વધારે છે.
ડાયોડ આદર્શ હોવાથી, ફોરવર્ડ બાયસ સ્થિતિમાં તેનો અવરોધ $0 \Omega$ છે.
અવરોધક પરનો સ્થિતિમાનનો તફાવત $\Delta V = 3 \text{ V} - 1 \text{ V} = 2 \text{ V}$ છે.
ઓહ્મના નિયમનો ઉપયોગ કરતા, પરિપથમાંથી વહેતો પ્રવાહ $i$:
$i = \frac{\Delta V}{R} = \frac{2 \text{ V}}{100 \Omega} = 0.02 \text{ A}$.
આને મિલીએમ્પિયરમાં ફેરવતા:
$i = 0.02 \times 1000 \text{ mA} = 20 \text{ mA}$.

(B) આપેલ સર્કિટમાં,ડાયોડનો $P$-ટર્મિનલ $-5 \text{ V}$ સાથે અને $N$-ટર્મિનલ અવરોધ દ્વારા $-2 \text{ V}$ સાથે જોડાયેલ છે.
ડાયોડ ફોરવર્ડ બાયસમાં હોય તે માટે,$P$-ટર્મિનલ પરનું પોટેન્શિયલ $N$-ટર્મિનલ પરના પોટેન્શિયલ કરતા વધારે હોવું જોઈએ.
અહીં,$P$-ટર્મિનલ પરનું પોટેન્શિયલ $(V_P = -5 \text{ V})$ એ $N$-ટર્મિનલ પરના પોટેન્શિયલ $(V_N = -2 \text{ V})$ કરતા ઓછું છે.
$V_P < V_N$ હોવાથી,ડાયોડ રિવર્સ બાયસમાં છે.
આદર્શ ડાયોડમાં,રિવર્સ બાયસમાં કોઈ પ્રવાહ વહેતો નથી. તેથી,સર્કિટમાં પ્રવાહ શૂન્ય છે.

(A) જ્યારે $p-n$ જંકશન રચાય છે,ત્યારે ઇલેક્ટ્રોન $n$-વિસ્તારમાંથી $p$-વિસ્તારમાં અને હોલ્સ $p$-વિસ્તારમાંથી $n$-વિસ્તારમાં પ્રસરણ પામે છે.
આ પ્રસરણને કારણે ડેપ્લેશન વિસ્તારમાં $n$-બાજુથી $p$-બાજુ તરફનું આંતરિક વિદ્યુતક્ષેત્ર રચાય છે.
આ વિદ્યુતક્ષેત્રને કારણે,$p$-બાજુ $n$-બાજુની સાપેક્ષમાં ઉચ્ચ પોટેન્શિયલ પ્રાપ્ત કરે છે.
તેથી,$n$-ટાઈપ બાજુનું પોટેન્શિયલ $p$-ટાઈપ બાજુ કરતા ઓછું હોય છે.

(B) જ્યારે $p-n$ જંકશન ડાયોડને રિવર્સ બાયસ કરવામાં આવે છે,ત્યારે બેટરીનો ધન છેડો $n$-વિસ્તાર સાથે અને ઋણ છેડો $p$-વિસ્તાર સાથે જોડવામાં આવે છે.
આ ગોઠવણી મેજોરિટી ચાર્જ કેરિયર્સ ($p$-વિસ્તારમાં હોલ્સ અને $n$-વિસ્તારમાં ઈલેક્ટ્રોન) ને જંકશનથી દૂર ખેંચે છે.
પરિણામે,ડેપ્લેશન સ્તરમાંથી ચાર્જ કેરિયર્સ વધુ દૂર થાય છે,જેના કારણે તેની પહોળાઈ વધે છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $B$ છે.

(D) જ્યારે ડાયોડ $D$ ફોરવર્ડ બાયસમાં હોય,ત્યારે તે શોર્ટ સર્કિટ (શૂન્ય અવરોધ) તરીકે વર્તે છે. સર્કિટમાં $40 \ \Omega$ અને $400 \ \Omega$ ના બે અવરોધો સમાંતર જોડાણમાં છે.
તેથી,અસરકારક અવરોધ $R_1$ નીચે મુજબ મળે છે:
$R_1 = \frac{40 \times 400}{40 + 400} = \frac{16000}{440} = \frac{1600}{44} = \frac{400}{11} \ \Omega$
જ્યારે ડાયોડ $D$ રિવર્સ બાયસમાં હોય,ત્યારે તે ઓપન સર્કિટ (અનંત અવરોધ) તરીકે વર્તે છે. ઉપરની શાખામાંથી કોઈ પ્રવાહ વહેતો નથી.
તેથી,અસરકારક અવરોધ $R_2$ એ ફક્ત નીચેની શાખાનો અવરોધ છે:
$R_2 = 400 \ \Omega$
હવે,$R_1: R_2$ નો ગુણોત્તર ગણતા:
$\frac{R_1}{R_2} = \frac{400/11}{400} = \frac{1}{11}$
આમ,ગુણોત્તર $R_1: R_2$ એ $1: 11$ છે.

(D) જ્યારે $p-n$ જંકશન ડાયોડ ફોરવર્ડ બાયસમાં હોય છે,ત્યારે બેટરીનો ધન ટર્મિનલ $p$-વિસ્તાર સાથે અને ઋણ ટર્મિનલ $n$-વિસ્તાર સાથે જોડાયેલ હોય છે.
આ બાહ્ય વિદ્યુતક્ષેત્ર આંતરિક બેરિયર વિદ્યુતક્ષેત્રનો વિરોધ કરે છે.
પરિણામે,મેજોરિટી ચાર્જ કેરિયર્સ જંકશન તરફ ધકેલાય છે,જે ડેપ્લેશન લેયરની પહોળાઈ ઘટાડે છે.
તેથી,બેરિયર પોટેન્શિયલ ઘટે છે,જેના કારણે ડાયોડમાંથી વિદ્યુતપ્રવાહ સરળતાથી વહી શકે છે.

(D) જ્યારે $p-n$ જંકશનને ફોરવર્ડ બાયસ આપવામાં આવે છે,ત્યારે બાહ્ય બેટરીનો ધન છેડો $p$-પ્રકારના વિસ્તાર સાથે અને ઋણ છેડો $n$-પ્રકારના વિસ્તાર સાથે જોડવામાં આવે છે.
આ બાહ્ય વિદ્યુતક્ષેત્ર ડેપ્લેશન રીજનના આંતરિક વિદ્યુતક્ષેત્રનો વિરોધ કરે છે.
પરિણામે,અસરકારક પોટેન્શિયલ બેરિયર $(V_B)$ ઘટે છે.
પોટેન્શિયલ બેરિયરમાં ઘટાડો થવાને કારણે,મેજોરિટી ચાર્જ કેરિયર્સ જંકશન તરફ ધકેલાય છે,જેનાથી ડેપ્લેશન રીજનની પહોળાઈ $(X)$ ઘટે છે.
તેથી,પોટેન્શિયલ બેરિયર અને ડેપ્લેશન રીજનની પહોળાઈ બંને ઘટે છે.

(B) જ્યારે $P$-ટર્મિનલનું પોટેન્શિયલ $(V_P)$ એ $N$-ટર્મિનલના પોટેન્શિયલ $(V_N)$ કરતા વધારે હોય,એટલે કે $V_P > V_N$ હોય,ત્યારે જંકશન ડાયોડ ફોરવર્ડ બાયસ્ડ હોય છે.
દરેક વિકલ્પનું વિશ્લેષણ કરીએ:
$A$: $V_P = +5 \ V$,$V_N = +10 \ V$. અહીં $V_P < V_N$ છે,તેથી તે રિવર્સ બાયસ્ડ છે.
$B$: $V_P = -1.0 \ V$,$V_N = -1.5 \ V$. અહીં $V_P > V_N$ છે (કારણ કે $-1.0 > -1.5$),તેથી તે ફોરવર્ડ બાયસ્ડ છે.
$C$: $V_P = 0 \ V$,$V_N = +1 \ V$. અહીં $V_P < V_N$ છે,તેથી તે રિવર્સ બાયસ્ડ છે.
$D$: $V_P = -2 \ V$,$V_N = 0 \ V$. અહીં $V_P < V_N$ છે,તેથી તે રિવર્સ બાયસ્ડ છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $B$ છે.

(C) $P-N$ જંકશન ડાયોડમાં,જ્યારે રિવર્સ બાયસ વોલ્ટેજને મોટા મૂલ્ય સુધી વધારવામાં આવે છે,ત્યારે તે અંતે બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ સુધી પહોંચે છે.
આ બિંદુએ,સ્ફટિક લેટીસમાં રહેલા સહસંયોજક બંધો તૂટે છે,જેના પરિણામે વિદ્યુતભાર વાહકોનું ઝડપથી સર્જન થાય છે.
પરિણામે,ડાયોડમાંથી વહેતો પ્રવાહ અચાનક વધી જાય છે.

(A) $p-n$ જંકશન ડાયોડમાં,જ્યારે $p$-પ્રકારના સેમિકન્ડક્ટરને બાહ્ય બેટરીના ધન ટર્મિનલ સાથે અને $n$-પ્રકારના સેમિકન્ડક્ટરને ઋણ ટર્મિનલ સાથે જોડવામાં આવે ત્યારે તેને ફોરવર્ડ બાયસ કહેવામાં આવે છે.
આ ગોઠવણી ડેપ્લેશન લેયરની પહોળાઈ ઘટાડે છે અને પોટેન્શિયલ બેરિયરને નીચું લાવે છે,જેનાથી ડાયોડમાંથી વિદ્યુતપ્રવાહ સરળતાથી વહી શકે છે.

(C) $PN$ જંકશન ડાયોડની ફોરવર્ડ બાયસ લાક્ષણિકતા અરેખીય અને ઘાતાંકીય (exponential) હોય છે.
જેમ જેમ ફોરવર્ડ વોલ્ટેજ $V$ વધે છે,તેમ પ્રવાહ $I$ શરૂઆતમાં ધીમેથી વધે છે અને ત્યારબાદ ની (knee) વોલ્ટેજ પછી ઝડપથી વધે છે.
આપેલા વક્રોમાંથી,વક્ર $D$ વોલ્ટેજ સાથે પ્રવાહમાં ઘાતાંકીય વધારો દર્શાવે છે,જે ડાયોડના ફોરવર્ડ બાયસ વિસ્તારની લાક્ષણિકતા છે.
વક્ર $A$ રેખીય ઘટાડો દર્શાવે છે,$B$ ધીમો રેખીય વધારો દર્શાવે છે,અને $C$ રેખીય વધારો દર્શાવે છે.
તેથી,આલેખ $D$ ફોરવર્ડ બાયસ લાક્ષણિકતાને યોગ્ય રીતે દર્શાવે છે.

(C) આપેલ સર્કિટમાં, $10 \,V$ નો સ્ત્રોત સર્કિટ સાથે જોડાયેલ છે।
ડાયોડના જોડાણને જોતા:
- ડાયોડ $D_1$ નો કેથોડ ધન પોટેન્શિયલ બાજુ સાથે જોડાયેલ છે ($R_1$ દ્વારા), જે તેને રિવર્સ બાયસ બનાવે છે। આમ, $D_1$ ઓપન સર્કિટ તરીકે વર્તે છે ($R_2$ માંથી કોઈ પ્રવાહ વહેતો નથી)।
- ડાયોડ $D_2$ નો એનોડ ધન પોટેન્શિયલ બાજુ સાથે જોડાયેલ છે, જે તેને ફોરવર્ડ બાયસ બનાવે છે। આમ, $D_2$ બંધ સ્વીચ (શોર્ટ સર્કિટ) તરીકે વર્તે છે।
તેથી, સર્કિટ $10 \,V$ ની બેટરી, અવરોધ $R_1 = 2 \,\Omega$ અને અવરોધ $R_3 = 2 \,\Omega$ ના શ્રેણી જોડાણ તરીકે સરળ બને છે।
સર્કિટમાં કુલ અવરોધ $R_{eq} = R_1 + R_3 = 2 \,\Omega + 2 \,\Omega = 4 \,\Omega$ છે।
$R_1$ માંથી વહેતો પ્રવાહ ઓહ્મના નિયમ દ્વારા મળે છે: $I = \frac{V}{R_{eq}} = \frac{10 \,V}{4 \,\Omega} = 2.5 \,A$.

(D) જ્યારે $p-n$ જંકશન ડાયોડ રિવર્સ બાયસમાં હોય છે,ત્યારે બેટરીનો ધન છેડો $n$-વિસ્તાર સાથે અને ઋણ છેડો $p$-વિસ્તાર સાથે જોડાયેલ હોય છે.
આ ગોઠવણી મેજોરિટી ચાર્જ કેરિયર્સને ($n$-વિસ્તારમાં ઇલેક્ટ્રોન અને $p$-વિસ્તારમાં હોલ્સ) જંકશનથી દૂર ખેંચે છે.
પરિણામે,ડેપ્લેશન લેયરની પહોળાઈ વધે છે.
ડેપ્લેશન લેયરની પહોળાઈ વધવાને કારણે,પોટેન્શિયલ બેરિયરની ઊંચાઈ પણ વધે છે,જેનાથી મેજોરિટી ચાર્જ કેરિયર્સ માટે જંકશન ઓળંગવું વધુ મુશ્કેલ બને છે.

(D) ડાયોડ એવી રીતે જોડાયેલ છે કે p-બાજુ $+5 \ V$ પર અને n-બાજુ $+3 \ V$ પર છે.
p-બાજુનું સ્થિતિમાન n-બાજુના સ્થિતિમાન કરતા વધારે હોવાથી,ડાયોડ ફોરવર્ડ બાયસમાં છે.
આદર્શ ડાયોડ ધારીએ તો,અવરોધક પરનો સ્થિતિમાનનો તફાવત $V = 5 \ V - 3 \ V = 2 \ V$ થાય.
અવરોધ $R = 200 \ \Omega$ છે.
ઓમના નિયમ મુજબ,પ્રવાહ $I = \frac{V}{R} = \frac{2 \ V}{200 \ \Omega} = 0.01 \ A = 10^{-2} \ A$ મળે.

(C) ડાયોડ ફોરવર્ડ બાયસમાં જોડાયેલ છે કારણ કે $p$-બાજુ એ $n$-બાજુ $(-5 \text{ V})$ કરતા ઉચ્ચ પોટેન્શિયલ $(+3 \text{ V})$ પર છે.
આદર્શ જંકશન ડાયોડ માટે ફોરવર્ડ બાયસમાં, ડાયોડનો અવરોધ શૂન્ય હોય છે.
અવરોધક પરનો પોટેન્શિયલ તફાવત $V = V_P - V_Q = 3 \text{ V} - (-5 \text{ V}) = 8 \text{ V}$ છે.
અવરોધ $R = 2 \text{ k}\Omega = 2000 \text{ }\Omega$ છે.
ઓહ્મના નિયમનો ઉપયોગ કરતા, પ્રવાહ $I = \frac{V}{R} = \frac{8 \text{ V}}{2000 \text{ }\Omega} = 4 \times 10^{-3} \text{ A}$ મળે છે.

(B) પરિપથ $(a)$ માં,બે ડાયોડ શ્રેણીમાં એવી રીતે જોડાયેલા છે કે તેઓ એકબીજાનો વિરોધ કરે છે. ખાસ કરીને,એક ડાયોડ ફોરવર્ડ બાયસમાં છે જ્યારે બીજો રિવર્સ બાયસમાં છે. આદર્શ રિવર્સ બાયસ ડાયોડ ઓપન સર્કિટ (અનંત અવરોધ) તરીકે વર્તે છે,તેથી પરિપથમાં કોઈ પ્રવાહ વહેતો નથી. પરિણામે,એમીટર કોઈ આવર્તન દર્શાવશે નહીં.
પરિપથ $(b)$ માં,બંને ડાયોડ ફોરવર્ડ બાયસમાં છે,જે પ્રવાહને વહેવા દે છે.
પરિપથ $(c)$ અને $(d)$ માં,ડાયોડ સમાંતર છે,અને ઓછામાં ઓછો એક માર્ગ ફોરવર્ડ બાયસમાં છે,જે પ્રવાહને વહેવા દે છે.

(C) સર્કિટ $X$ માં,બંને ડાયોડ $D_1$ અને $D_2$ ફોરવર્ડ બાયસમાં છે,તેથી બંને પ્રવાહનું વહન કરશે.
$4 \ \Omega$ ના બે અવરોધો સમાંતર જોડાણમાં છે.
તેમનો સમતુલ્ય અવરોધ $R_{eq} = \frac{4 \times 4}{4 + 4} = \frac{16}{8} = 2 \ \Omega$ થાય.
કુલ પ્રવાહ $I_X = \frac{V}{R_{eq}} = \frac{8 \ V}{2 \ \Omega} = 4 \ A$ મળે.
સર્કિટ $Y$ માં,ડાયોડ $D_1$ ફોરવર્ડ બાયસમાં છે,પરંતુ ડાયોડ $D_2$ રિવર્સ બાયસમાં છે.
તેથી,માત્ર ડાયોડ $D_1$ જ પ્રવાહનું વહન કરશે.
સર્કિટમાં અસરકારક અવરોધ $4 \ \Omega$ છે.
કુલ પ્રવાહ $I_Y = \frac{V}{R} = \frac{8 \ V}{4 \ \Omega} = 2 \ A$ મળે.
આમ,પ્રવાહના મૂલ્યો અનુક્રમે $4 \ A$ અને $2 \ A$ છે.

(B) અનબાયસ્ડ $p-n$ જંકશનમાં,$n$-વિસ્તારમાંથી $p$-વિસ્તારમાં ઇલેક્ટ્રોનનું અને $p$-વિસ્તારમાંથી $n$-વિસ્તારમાં હોલ્સનું પ્રસરણ જંકશનની નજીક થાય છે.
જ્યારે આ વિદ્યુતભાર વાહકો જંકશન ઓળંગે છે,ત્યારે તેઓ પુનઃસંયોજન પામે છે અને એકબીજાને તટસ્થ કરે છે.
પરિણામે,જંકશનની નજીકનો વિસ્તાર મોબાઈલ વિદ્યુતભાર વાહકો (મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન અને હોલ્સ) થી ખાલી થઈ જાય છે.
આ વિસ્તારને ડેપ્લેશન લેયર અથવા ડેપ્લેશન રિજન કહેવામાં આવે છે.
તેથી,આ લેયરમાં મોબાઈલ વિદ્યુતભાર વાહકો,એટલે કે ઇલેક્ટ્રોન અને હોલ્સનો અભાવ હોય છે.

(D) આપેલ સર્કિટમાં,બે ડાયોડ $D_{1}$ અને $D_{2}$ ને $DC$ વોલ્ટેજ સ્ત્રોત સાથે શ્રેણીમાં જોડવામાં આવ્યા છે.
સર્કિટમાં પ્રવાહ વહેવા માટે,બંને ડાયોડ ફોરવર્ડ-બાયસ્ડ હોવા જોઈએ.
જો કે,ડાયોડની ગોઠવણી જોતા,$D_{1}$ ફોરવર્ડ-બાયસ્ડ છે જ્યારે $D_{2}$ રિવર્સ-બાયસ્ડ છે.
શ્રેણી સર્કિટમાં,પ્રવાહ $I$ તમામ ઘટકોમાંથી સમાન હોય છે.
કારણ કે $D_{2}$ રિવર્સ-બાયસ્ડ છે,તે ખૂબ જ ઊંચો અવરોધ આપે છે,જે અસરકારક રીતે ખુલ્લી સ્વીચ તરીકે કાર્ય કરે છે.
પરિણામે,બેટરીનો સંપૂર્ણ પોટેન્શિયલ તફાવત રિવર્સ-બાયસ્ડ ડાયોડ $D_{2}$ પર જોવા મળે છે,જ્યારે ફોરવર્ડ-બાયસ્ડ ડાયોડ $D_{1}$ પરનો પોટેન્શિયલ તફાવત નહિવત (સિલિકોન માટે આશરે $0.7 \ V$) હોય છે.
જો $D_{1}$ અને $D_{2}$ પરના પોટેન્શિયલ તફાવત સમાન હોવાનું કહેવામાં આવે,તો તેનો અર્થ એ છે કે સર્કિટની ગોઠવણી અથવા સમાન લાક્ષણિકતાઓની ધારણાનું પુનઃમૂલ્યાંકન કરવું આવશ્યક છે,અથવા ડાયોડ ચોક્કસ બ્રેકડાઉન વિસ્તારમાં કાર્ય કરી રહ્યા છે. પ્રમાણભૂત અર્થઘટન મુજબ,રિવર્સ-બાયસ્ડ ડાયોડ પરનો પોટેન્શિયલ તફાવત ફોરવર્ડ-બાયસ્ડ ડાયોડ કરતા ઘણો વધારે હોય છે.

(D) $PN$ જંકશન ડાયોડમાં,જો એનોડ (p-સાઇડ) પરનું પોટેન્શિયલ કેથોડ (n-સાઇડ) પરના પોટેન્શિયલ કરતા વધારે હોય તો ડાયોડ ફોરવર્ડ બાયસ્ડ હોય છે. જો એનોડ પરનું પોટેન્શિયલ કેથોડ કરતા ઓછું હોય તો તે રિવર્સ બાયસ્ડ હોય છે.
આકૃતિ $(A)$ માં,એનોડ $-4 \ V$ પર છે અને કેથોડ $-3 \ V$ પર છે. કારણ કે $-4 \ V < -3 \ V$,એનોડ કેથોડ કરતા ઓછા પોટેન્શિયલ પર છે,તેથી આકૃતિ $(A)$ રિવર્સ બાયસ્ડ છે.
આકૃતિ $(B)$ માં,પ્રમાણભૂત ગોઠવણી ધારીએ તો જ્યાં એનોડ $-2 \ V$ પર છે અને કેથોડ $-4 \ V$ પર છે,એનોડ કેથોડ કરતા ઉચ્ચ પોટેન્શિયલ પર છે,તેથી આકૃતિ $(B)$ ફોરવર્ડ બાયસ્ડ છે.
તેથી,આકૃતિ $(A)$ રિવર્સ બાયસ્ડ છે અને આકૃતિ $(B)$ ફોરવર્ડ બાયસ્ડ છે.

(B) આપેલ સર્કિટમાં,ડાયોડનો $p$-છેડો $+2 V$ સાથે અને $n$-છેડો $400 \Omega$ ના અવરોધ દ્વારા $-2 V$ સાથે જોડાયેલ છે.
કારણ કે $p$-છેડાનું સ્થિતિમાન $n$-છેડાના સ્થિતિમાન કરતા વધારે છે,તેથી ડાયોડ ફોરવર્ડ બાયસમાં છે.
આદર્શ ડાયોડ માટે,ફોરવર્ડ અવરોધ $0 \Omega$ હોય છે.
તેથી,સર્કિટમાં કુલ અવરોધ $R = 400 \Omega$ છે.
સર્કિટમાં સ્થિતિમાનનો તફાવત $V = 2 V - (-2 V) = 4 V$ છે.
ઓહ્મના નિયમનો ઉપયોગ કરતા,પ્રવાહ $I = V / R$ દ્વારા મળે છે.
$I = 4 V / 400 \Omega = 1 / 100 A = 0.01 A$.
મિલીએમ્પિયરમાં રૂપાંતર કરતા,$I = 0.01 \times 1000 mA = 10 mA$.

(D) $(i)$ જ્યારે $p-n$ જંકશન ફોરવર્ડ બાયસ્ડ હોય છે,ત્યારે બાહ્ય વિદ્યુતક્ષેત્ર ડેપ્લેશન વિસ્તારના આંતરિક વિદ્યુતક્ષેત્રનો વિરોધ કરે છે. આ પોટેન્શિયલ બેરિયરને ઘટાડે છે અને પરિણામે ડેપ્લેશન લેયરની પહોળાઈ ઘટે છે.
$(ii)$ જ્યારે $p-n$ જંકશન રિવર્સ બાયસ્ડ હોય છે,ત્યારે બાહ્ય વિદ્યુતક્ષેત્ર ડેપ્લેશન વિસ્તારના આંતરિક વિદ્યુતક્ષેત્રને મદદ કરે છે. આ પોટેન્શિયલ બેરિયરને વધારે છે અને પરિણામે ડેપ્લેશન લેયરની પહોળાઈ વધે છે.

(D) જ્યારે $p-n$ જંકશન ડાયોડ રિવર્સ બાયસમાં હોય છે,ત્યારે બેટરીનો ધન છેડો $n$-વિસ્તાર સાથે અને ઋણ છેડો $p$-વિસ્તાર સાથે જોડાય છે.
આ ગોઠવણી મેજોરિટી ચાર્જ કેરિયર્સને જંકશનથી દૂર ખેંચે છે.
પરિણામે,ડેપ્લેશન લેયરની પહોળાઈ વધે છે.
આથી,પોટેન્શિયલ બેરિયર પણ વધે છે,જે પ્રવાહના વહનને અવરોધે છે,જેના કારણે વિદ્યુત વહન નહિવત થઈ જાય છે.

(A) જ્યારે $p-n$ જંકશન ડાયોડમાં રિવર્સ બાયસ લાગુ કરવામાં આવે છે,ત્યારે બેટરીનો ધન છેડો $n$-વિસ્તાર સાથે અને ઋણ છેડો $p$-વિસ્તાર સાથે જોડાય છે.
આના કારણે મેજોરિટી ચાર્જ કેરિયર્સ ($n$-વિસ્તારમાં ઇલેક્ટ્રોન અને $p$-વિસ્તારમાં હોલ્સ) જંકશનથી દૂર જાય છે.
પરિણામે,ડેપ્લેશન લેયરની પહોળાઈ વધે છે અને બેરિયર પોટેન્શિયલ વધે છે.
ડેપ્લેશન લેયરની વધેલી પહોળાઈને કારણે,મેજોરિટી ચાર્જ કેરિયર્સનો પ્રવાહ અટકી જાય છે,જેનો અર્થ છે કે ડાયોડ વિદ્યુત પ્રવાહને વધુ અવરોધ આપે છે.

(B) $p-n$ જંકશન ડાયોડમાં,જ્યારે તેને રિવર્સ બાયસ આપવામાં આવે છે,ત્યારે લાગુ પાડવામાં આવેલ વોલ્ટેજ બેરિયર પોટેન્શિયલને ટેકો આપે છે,જેના કારણે ડેપ્લેશન વિસ્તારની પહોળાઈ વધે છે.
ફોરવર્ડ બાયસિંગમાં,ડેપ્લેશન વિસ્તારની પહોળાઈ ઘટે છે કારણ કે ફોરવર્ડ વોલ્ટેજ પોટેન્શિયલ બેરિયરનો વિરોધ કરે છે.
વધુમાં,ભારે ડોપિંગ સાથે ડેપ્લેશન વિસ્તારની પહોળાઈ ઘટે છે કારણ કે ચાર્જ કેરિયર્સની વધેલી સાંદ્રતાને લીધે સ્પેસ ચાર્જ વિસ્તાર સાંકડો બને છે.

(C) ડાયોડ ફોરવર્ડ બાયસમાં જોડાયેલ છે કારણ કે $p$-બાજુ $+3 \text{ V}$ પર છે અને $n$-બાજુ $+1 \text{ V}$ પર છે.
ડાયોડ આદર્શ હોવાથી, ફોરવર્ડ બાયસમાં તેનો અવરોધ શૂન્ય છે.
અવરોધ $R = 100 \ \Omega$ પરનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત $V = 3 \text{ V} - 1 \text{ V} = 2 \text{ V}$ છે.
ઓમના નિયમનો ઉપયોગ કરતા, પ્રવાહ $I = \frac{V}{R} = \frac{2 \text{ V}}{100 \ \Omega} = 0.02 \text{ A}$ મળે છે.
મિલીએમ્પીયરમાં ફેરવતા, $I = 0.02 \times 1000 \text{ mA} = 20 \text{ mA}$ થાય છે.

(C) જ્યારે $p-n$ જંકશન ફોરવર્ડ બાયસમાં હોય છે,ત્યારે બેટરીનો ધન છેડો $p$-બાજુ સાથે અને ઋણ છેડો $n$-બાજુ સાથે જોડાયેલ હોય છે.
આનાથી ડેપ્લેશન લેયરની પહોળાઈ ઘટે છે અને પોટેન્શિયલ બેરિયર ઓછું થાય છે.
પરિણામે,ડાયોડ ખૂબ જ ઓછો અવરોધ આપે છે અને તેમાંથી વિદ્યુતપ્રવાહ વહેવા દે છે.
તેથી,ફોરવર્ડ બાયસમાં,$p-n$ જંકશન ડાયોડ બંધ સ્વીચ તરીકે કાર્ય કરે છે.

(B) જ્યારે $pn$-જંકશન ડાયોડ રિવર્સ બાયસમાં હોય છે,ત્યારે બાહ્ય બેટરીનો ધન ટર્મિનલ $n$-વિસ્તાર સાથે અને ઋણ ટર્મિનલ $p$-વિસ્તાર સાથે જોડાયેલ હોય છે.
આ ગોઠવણી મેજોરિટી ચાર્જ કેરિયર્સ ($p$-વિસ્તારમાં હોલ્સ અને $n$-વિસ્તારમાં ઇલેક્ટ્રોન) ને જંકશનથી દૂર ખેંચે છે.
પરિણામે,જંકશનની નજીક સ્થિર આયનોની સાંદ્રતા વધે છે,જેના કારણે ડેપ્લેશન લેયરની પહોળાઈ વધે છે.

(C) જ્યારે ડાયોડને ફોરવર્ડ બાયસમાં જોડવામાં આવે છે,ત્યારે બેટરીનો ધન છેડો $p$-ટાઈપ વિસ્તાર સાથે અને ઋણ છેડો $n$-ટાઈપ વિસ્તાર સાથે જોડાય છે.
આ બાહ્ય વિદ્યુતક્ષેત્ર ડેપ્લેશન રિજનના આંતરિક વિદ્યુતક્ષેત્રનો વિરોધ કરે છે.
જેમ જેમ ફોરવર્ડ વોલ્ટેજ વધે છે,તેમ પોટેન્શિયલ બેરિયર ઘટે છે અને મેજોરિટી ચાર્જ કેરિયર્સ જંકશન તરફ ધકેલાય છે.
આના પરિણામે ડેપ્લેશન રિજનની પહોળાઈમાં ઘટાડો થાય છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $C$ છે.

(A) અવકાશ વીજભાર વિસ્તાર,જેને ડેપ્લેશન લેયર (depletion layer) તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે,તે $p$-ટાઈપ અને $n$-ટાઈપ સેમિકન્ડક્ટરના જોડાણ પર રચાય છે.
સામાન્ય $pn$ જંકશન ડાયોડમાં,આ ડેપ્લેશન લેયરની પહોળાઈ ખૂબ જ ઓછી હોય છે.
તે સામાન્ય રીતે $10^{-6} \ m$ ના ક્રમની હોય છે,જે $1 \ \mu m$ ની સમકક્ષ છે.
ચોક્કસ રીતે કહીએ તો,ડેપ્લેશન વિસ્તારની પહોળાઈ સામાન્ય રીતે $0.1 \ \mu m$ થી $1 \ \mu m$ ની વચ્ચે હોય છે.
આપેલા વિકલ્પોમાંથી,$0.5 \ \mu m$ એ અવકાશ વીજભાર વિસ્તારની લાક્ષણિક પહોળાઈ દર્શાવતું સૌથી યોગ્ય મૂલ્ય છે.

(C) પોટેન્શિયલ બેરિયર $V$ એ વિદ્યુતક્ષેત્ર $E$ અને ડેપ્લેશન વિસ્તારની પહોળાઈ $d$ સાથે $V = E \cdot d$ સૂત્ર દ્વારા સંબંધિત છે.
આપેલ છે:
વિદ્યુતક્ષેત્ર $E = 1 \times 10^{6} \text{ V/m}$
પહોળાઈ $d = 5000 \text{ Å} = 5000 \times 10^{-10} \text{ m} = 5 \times 10^{-7} \text{ m}$
કિંમતો મૂકતા:
$V = (1 \times 10^{6} \text{ V/m}) \times (5 \times 10^{-7} \text{ m})$
$V = 5 \times 10^{-1} \text{ V}$
$V = 0.5 \text{ V}$
તેથી,સાચો વિકલ્પ $C$ છે.

(A) આદર્શ ડાયોડ માટે,ફોરવર્ડ બાયસ અવરોધ $0 \ \Omega$ અને રિવર્સ બાયસ અવરોધ $\infty \ \Omega$ હોય છે.
$(i)$ કિસ્સો $V_A > V_B$:
આ કિસ્સામાં,બંને ડાયોડ $D_1$ અને $D_2$ ફોરવર્ડ બાયસમાં છે.
તેથી,દરેક શાખાનો અવરોધ $50 \ \Omega + 0 \ \Omega = 50 \ \Omega$ થાય છે.
બંને શાખાઓ સમાંતર હોવાથી,સમતુલ્ય અવરોધ $R_{AB}$ નીચે મુજબ મળે:
$\frac{1}{R_{AB}} = \frac{1}{50} + \frac{1}{50} = \frac{2}{50} = \frac{1}{25}$
$R_{AB} = 25 \ \Omega$.
(ii) કિસ્સો $V_B > V_A$:
આ કિસ્સામાં,બંને ડાયોડ $D_1$ અને $D_2$ રિવર્સ બાયસમાં છે.
તેથી,દરેક શાખાનો અવરોધ $50 \ \Omega + \infty \ \Omega = \infty \ \Omega$ થાય છે.
બંને શાખાઓ સમાંતર હોવાથી,સમતુલ્ય અવરોધ $R_{AB}$ નીચે મુજબ મળે:
$\frac{1}{R_{AB}} = \frac{1}{\infty} + \frac{1}{\infty} = 0 + 0 = 0$
$R_{AB} = \infty \ \Omega$.
આમ,સમતુલ્ય અવરોધ અનુક્રમે $25 \ \Omega$ અને $\infty \ \Omega$ છે.

(A) આપેલ સર્કિટમાં,ડાયોડ રિવર્સ બાયસમાં જોડાયેલ છે કારણ કે બેટરીનો ધન ટર્મિનલ ડાયોડના $n$-બાજુ (કેથોડ) સાથે અને ઋણ ટર્મિનલ $p$-બાજુ (એનોડ) સાથે જોડાયેલ છે.
ડાયોડનો રિવર્સ બાયસ અવરોધ અનંત હોવાથી,ડાયોડ શાખામાંથી વહેતો પ્રવાહ $I_1 = 0.0 \ A$ થશે.
$50 \ \Omega$ નો અવરોધ $10 \ V$ ની બેટરી સાથે સમાંતર જોડાયેલ છે. તેથી,અવરોધમાંથી વહેતો પ્રવાહ $I_2$ ઓહ્મના નિયમ મુજબ:
$I_2 = \frac{V}{R} = \frac{10 \ V}{50 \ \Omega} = 0.2 \ A$.
આમ,$I_1 = 0.0 \ A$ અને $I_2 = 0.2 \ A$ થાય.

(B) જ્યારે $p-n$ જંકશનને ફોરવર્ડ બાયસ આપવામાં આવે છે,ત્યારે બાહ્ય બેટરીનો ધન છેડો $p$-વિસ્તાર સાથે અને ઋણ છેડો $n$-વિસ્તાર સાથે જોડવામાં આવે છે.
આ બાહ્ય વિદ્યુતક્ષેત્ર ડેપ્લેશન રીજનના આંતરિક વિદ્યુતક્ષેત્રની વિરુદ્ધ દિશામાં કાર્ય કરે છે.
પરિણામે,ડેપ્લેશન લેયરની પહોળાઈ ઘટે છે અને પોટેન્શિયલ બેરિયરની ઊંચાઈ ઘટે છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $B$ છે.

(B) આપેલ પ્રવાહ $I = 0.2 \, mA = 0.2 \times 10^{-3} \, A$.
ડાયોડ પરનો વોલ્ટેજ ડ્રોપ $V_d = 0.2 \, V$.
અવરોધો $R_1 = R_2 = 5 \, k\Omega = 5 \times 10^3 \, \Omega$.
પરિપથમાં એક અવરોધ $R_1$, એક ડાયોડ અને એક અવરોધ $R_2$ શ્રેણીમાં જોડાયેલા છે.
અવરોધ $R_1$ પરનો વોલ્ટેજ ડ્રોપ $V_{R1} = I \times R_1 = (0.2 \times 10^{-3} \, A) \times (5 \times 10^3 \, \Omega) = 1 \, V$.
અવરોધ $R_2$ પરનો વોલ્ટેજ ડ્રોપ $V_{R2} = I \times R_2 = (0.2 \times 10^{-3} \, A) \times (5 \times 10^3 \, \Omega) = 1 \, V$.
$A$ અને $B$ વચ્ચેનો કુલ વોલ્ટેજ તફાવત એ ઘટકો પરના વોલ્ટેજ ડ્રોપનો સરવાળો છે: $V_{AB} = V_{R1} + V_d + V_{R2} = 1 \, V + 0.2 \, V + 1 \, V = 2.2 \, V$.

(C) આપેલ સર્કિટમાં,$3 \text{ V}$ ની બેટરીનો ધન ટર્મિનલ ડાયોડ $D_1$ ના કેથોડ અને ડાયોડ $D_2$ ના એનોડ સાથે જોડાયેલ છે.
$1$. ડાયોડ $D_1$: બેટરીનો ધન ટર્મિનલ $D_1$ ના n-ભાગ (કેથોડ) સાથે જોડાયેલ છે. તેથી,$D_1$ રિવર્સ બાયસમાં છે અને ઓપન સર્કિટ તરીકે વર્તે છે (આ શાખામાંથી કોઈ પ્રવાહ વહેતો નથી).
$2$. ડાયોડ $D_2$: બેટરીનો ધન ટર્મિનલ $D_2$ ના p-ભાગ (એનોડ) સાથે જોડાયેલ છે. તેથી,$D_2$ ફોરવર્ડ બાયસમાં છે અને ક્લોઝ્ડ સ્વિચ તરીકે વર્તે છે (આદર્શ ડાયોડનો અવરોધ શૂન્ય હોય છે).
$3$. સમતુલ્ય અવરોધ: $D_1$ ઓપન સર્કિટ હોવાથી,પ્રવાહ માત્ર $D_2$ અને $30 \Omega$ ના અવરોધવાળી શાખામાંથી વહે છે,જે $70 \Omega$ ના અવરોધ સાથે શ્રેણીમાં છે.
$R_{eq} = 30 \Omega + 70 \Omega = 100 \Omega$
$4$. પ્રવાહની ગણતરી: ઓહ્મના નિયમ મુજબ,$I = \frac{V}{R_{eq}}$
$I = \frac{3 \text{ V}}{100 \Omega} = 0.03 \text{ A}$

(B) આપેલ છે:
બેટરીનું emf,$V = 5.7 \ V$
ડાયોડનો બેરિયર પોટેન્શિયલ,$V_B = 0.7 \ V$
શ્રેણી અવરોધ,$R_S = 5 \ k\Omega = 5 \times 10^3 \ \Omega$
ફોરવર્ડ બાયસ $p-n$ જંકશન ડાયોડમાં,અવરોધક પરનો અસરકારક વોલ્ટેજ એ બેટરીના emf અને બેરિયર પોટેન્શિયલ વચ્ચેનો તફાવત છે.
અસરકારક વોલ્ટેજ,$V_{eff} = V - V_B = 5.7 \ V - 0.7 \ V = 5.0 \ V$
ઓહ્મના નિયમનો ઉપયોગ કરતા,પરિપથમાં પ્રવાહ $I$:
$I = \frac{V_{eff}}{R_S} = \frac{5.0 \ V}{5 \times 10^3 \ \Omega} = 1 \times 10^{-3} \ A$
$I = 1 \ mA$

(A) $p-n$ જંકશન ડાયોડમાં,સેમિકન્ડક્ટરમાં પ્રવાહ ઇલેક્ટ્રોન અને હોલ્સ બંનેને કારણે હોય છે.
જોકે,બાહ્ય કનેક્ટિંગ વાયરમાં,પ્રવાહ સંપૂર્ણપણે ઇલેક્ટ્રોનિક હોય છે.
જ્યારે ડાયોડ ફોરવર્ડ બાયસમાં હોય છે,ત્યારે પોટેન્શિયલ તફાવતને કારણે મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન બાહ્ય સર્કિટ (કનેક્ટિંગ વાયર) દ્વારા નેગેટિવ ટર્મિનલથી પોઝિટિવ ટર્મિનલ તરફ વહે છે.
તેથી,કનેક્ટિંગ વાયરમાં વહેતા વિદ્યુતભાર વાહકો મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન છે.