PN Junction and Diode Questions in Gujarati

(A) $p-n$ જંકશન ડાયોડમાં,જ્યારે રિવર્સ બાયસ આપવામાં આવે છે,ત્યારે બાહ્ય વિદ્યુતક્ષેત્ર ડેપ્લેશન રિજનના આંતરિક વિદ્યુતક્ષેત્રની દિશામાં જ હોય છે. આના કારણે મેજોરિટી ચાર્જ કેરિયર્સ જંકશનથી દૂર જાય છે,જેનાથી ડેપ્લેશન રિજનની પહોળાઈ વધે છે. તેનાથી ઉલટું,ફોરવર્ડ બાયસમાં,બાહ્ય ક્ષેત્ર આંતરિક ક્ષેત્રનો વિરોધ કરે છે,જે ડેપ્લેશન રિજનની પહોળાઈ ઘટાડે છે.

(D) ફોરવર્ડ બાયસિંગમાં,બેટરીનો ધન ટર્મિનલ $p$-વિસ્તાર સાથે અને ઋણ ટર્મિનલ $n$-વિસ્તાર સાથે જોડાયેલ હોય છે.
પરંપરાગત પ્રવાહ ડાયોડ દ્વારા બેટરીના ધન ટર્મિનલથી ઋણ ટર્મિનલ તરફ વહે છે.
$p$-વિસ્તારની અંદર,મુખ્ય ચાર્જ કેરિયર્સ હોલ્સ છે,અને પરંપરાગત પ્રવાહ હોલ્સના પ્રવાહની દિશામાં (જંકશન તરફ) વહે છે.
$n$-વિસ્તારની અંદર,મુખ્ય ચાર્જ કેરિયર્સ ઇલેક્ટ્રોન છે,અને પરંપરાગત પ્રવાહ ઇલેક્ટ્રોનના પ્રવાહની વિરુદ્ધ દિશામાં (જંકશન તરફ) વહે છે.
તેથી,બંને વિસ્તારોમાં,પરંપરાગત પ્રવાહ ડિપ્લેશન લેયર તરફ નિર્દેશિત થાય છે.
આ $p$ અને $n$ બંને વિસ્તારોમાં જંકશન તરફ નિર્દેશ કરતા તીરને અનુરૂપ છે,જે આકૃતિ $D$ માં દર્શાવેલ છે.

(C) જ્યારે $p-n$ જંકશન બને છે,ત્યારે ઈલેક્ટ્રોન $n$-વિસ્તારમાંથી $p$-વિસ્તારમાં અને હોલ્સ $p$-વિસ્તારમાંથી $n$-વિસ્તારમાં પ્રસરણ પામે છે. આ પ્રક્રિયાને કારણે $n$-વિસ્તારમાં અચલિત આયનીકૃત દાતા (ધન વીજભાર) અને $p$-વિસ્તારમાં અચલિત આયનીકૃત સ્વીકારક (ઋણ વીજભાર) બાકી રહે છે.
આનાથી જંકશન પર ડેપ્લેશન વિસ્તાર રચાય છે અને આંતરિક સ્થિતિમાનનો તફાવત ઉદભવે છે. $n$-બાજુ એ $p$-બાજુની સાપેક્ષમાં ધન બને છે.
વિદ્યુતક્ષેત્રની રેખાઓ ધન સ્થિતિમાનથી ઋણ સ્થિતિમાન તરફ જતી હોવાથી,જંકશન પરનું વિદ્યુતક્ષેત્ર $n$-ટાઈપ બાજુથી $p$-ટાઈપ બાજુ તરફ હોય છે.

(B) અનબાયસ્ડ $p-n$ જંકશનમાં,ચાર્જ કેરિયર્સના પ્રસરણને કારણે જંકશન પર ડેપ્લેશન રિજન (depletion region) રચાય છે.
આનાથી એક ઇન-બિલ્ટ પોટેન્શિયલ બેરિયર સર્જાય છે.
$p-n$ જંકશન માટેના પોટેન્શિયલ-અંતરના આલેખ મુજબ,$n$-વિસ્તારમાં પોટેન્શિયલ $p$-વિસ્તારના પોટેન્શિયલ કરતા વધારે હોય છે.
તેથી,$p$ પાસેનું પોટેન્શિયલ $n$ પાસેના પોટેન્શિયલ કરતા ઓછું હોય છે.

(B) ડાયોડનો રિવર્સ બાયસ અવરોધ $(R)$ એ વોલ્ટેજમાં થતા ફેરફાર $(\Delta V)$ અને પ્રવાહમાં થતા ફેરફાર $(\Delta I)$ ના ગુણોત્તર તરીકે વ્યાખ્યાયિત થાય છે.
આપેલ છે:
વોલ્ટેજમાં ફેરફાર, $\Delta V = 1 \, V$
પ્રવાહમાં ફેરફાર, $\Delta I = 0.5 \, \mu A = 0.5 \times 10^{-6} \, A$
સૂત્રનો ઉપયોગ કરતા:
$R = \frac{\Delta V}{\Delta I}$
$R = \frac{1}{0.5 \times 10^{-6}} \, \Omega$
$R = \frac{1}{0.5} \times 10^{6} \, \Omega$
$R = 2 \times 10^{6} \, \Omega$
તેથી, રિવર્સ બાયસ અવરોધ $2 \times 10^{6} \, \Omega$ છે.

(B) અનબાયસ્ડ $p-n$ જંકશન ડાયોડમાં,જંકશનની આરપાર ચાર્જ કેરિયર્સના પ્રસરણને કારણે એક એવો વિસ્તાર બને છે જેમાં મોબાઈલ ચાર્જ કેરિયર્સનો અભાવ હોય છે.
આ વિસ્તારને ડેપ્લેશન રિજન તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
તેમાં સ્ફટિક લેટીસમાં સ્થિર થયેલા અચલ આયનીકૃત ડોનર અને એક્સેપ્ટર પરમાણુઓ (આયનો) હોય છે.
કારણ કે મોબાઈલ ચાર્જ કેરિયર્સ (મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન અને હોલ્સ) દૂર થઈ ગયા છે અથવા પુનઃસંયોજિત થઈ ગયા છે,તેથી આ વિસ્તારમાં મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન કે હોલ્સ હોતા નથી.

(B) જ્યારે $P$-ટર્મિનલ પરનું પોટેન્શિયલ $(V_P)$ એ $N$-ટર્મિનલ પરના પોટેન્શિયલ $(V_N)$ કરતા વધારે હોય ત્યારે ડાયોડ ફોરવર્ડ બાયસમાં હોય છે.
વિકલ્પ $A$ માં: $V_P = +2 \ V$,$V_N = +3 \ V$. $V_P < V_N$ હોવાથી,તે રિવર્સ બાયસ છે.
વિકલ્પ $B$ માં: $V_P = +2 \ V$,$V_N = -2 \ V$. $V_P > V_N$ હોવાથી,તે ફોરવર્ડ બાયસ છે.
વિકલ્પ $C$ માં: $V_P = -2 \ V$,$V_N = +2 \ V$. $V_P < V_N$ હોવાથી,તે રિવર્સ બાયસ છે.
વિકલ્પ $D$ માં: $V_P = +2 \ V$,$V_N = +2 \ V$. $V_P = V_N$ હોવાથી,કોઈ બાયસ નથી (ઝીરો બાયસ).
તેથી,સાચો વિકલ્પ $B$ છે.

(A) આપેલ સર્કિટમાં, બે ડાયોડ સમાંતર રીતે જોડાયેલા છે: $0.7 \, V$ ના થ્રેશોલ્ડ વોલ્ટેજ ધરાવતો સિલિકોન $(Si)$ ડાયોડ અને $2.2 \, V$ ના થ્રેશોલ્ડ વોલ્ટેજ ધરાવતો ગ્રીન $LED$.
જ્યારે વોલ્ટેજ લાગુ કરવામાં આવે છે, ત્યારે જે ડાયોડનો થ્રેશોલ્ડ વોલ્ટેજ ઓછો હોય તે પહેલાં વહન કરશે.
સિલિકોન ડાયોડનો થ્રેશોલ્ડ વોલ્ટેજ $(0.7 \, V)$ એ $LED$ $(2.2 \, V)$ કરતા ઓછો હોવાથી, સિલિકોન ડાયોડ ફોરવર્ડ બાયસમાં આવશે અને વહન કરશે, જ્યારે $LED$ બંધ રહેશે (ઓપન સર્કિટ).
તેથી, સર્કિટ એવી રીતે વર્તે છે કે જાણે માત્ર સિલિકોન ડાયોડ જ $12 \, V$ ના સ્ત્રોત સાથે સમાંતરમાં હોય.
$2.2 \, k\Omega$ ના અવરોધ પરનો વોલ્ટેજ $V_0$ એ સિલિકોન ડાયોડ પરના વોલ્ટેજ ડ્રોપ દ્વારા નક્કી થાય છે.
$V_0 = 12 \, V - 0.7 \, V = 11.3 \, V$.

(C) જ્યારે $p$-બાજુનું પોટેન્શિયલ $n$-બાજુના પોટેન્શિયલ કરતા ઓછું હોય $(V_p < V_n)$,ત્યારે ડાયોડ રિવર્સ બાયસમાં હોય છે.
દરેક કિસ્સાનું વિશ્લેષણ કરીએ:
$A$: $V_p = -12 \text{ V}$,$V_n = -5 \text{ V}$. $-12 < -5$ હોવાથી,ડાયોડ રિવર્સ બાયસમાં છે.
$B$: $V_p = 0 \text{ V}$,$V_n = -10 \text{ V}$. $0 > -10$ હોવાથી,ડાયોડ ફોરવર્ડ બાયસમાં છે.
$C$: $V_p = 0 \text{ V}$,$V_n = +5 \text{ V}$. $0 < +5$ હોવાથી,ડાયોડ રિવર્સ બાયસમાં છે.
$D$: $V_p = +5 \text{ V}$,$V_n = 0 \text{ V}$. $5 > 0$ હોવાથી,ડાયોડ ફોરવર્ડ બાયસમાં છે.
નોંધ: આપેલી આકૃતિઓ મુજબ,$A$ અને $C$ બંને રિવર્સ બાયસમાં છે. સામાન્ય રીતે આવા પ્રશ્નોમાં $C$ ને રિવર્સ બાયસના ઉદાહરણ તરીકે લેવામાં આવે છે.

(C) રિવર્સ બાયસ હેઠળ $p-n$ જંકશન ડાયોડમાં રિવર્સ સેચ્યુરેશન કરંટ $I$ ઓહ્મના નિયમ દ્વારા આપવામાં આવે છે:
$I = \frac{V}{R}$
આપેલ છે:
વોલ્ટેજ $V = 8 \, V$
અવરોધ $R = 4 \times 10^7 \, \Omega$
કિંમતો મૂકતા:
$I = \frac{8}{4 \times 10^7} \, A$
$I = 2 \times 10^{-7} \, A$
આને માઇક્રોએમ્પિયર $(\mu A)$ માં રૂપાંતરિત કરવા માટે, આપણે $10^6$ વડે ગુણીએ છીએ:
$I = 2 \times 10^{-7} \times 10^6 \, \mu A$
$I = 2 \times 10^{-1} \, \mu A = 0.2 \, \mu A$
તેથી, સાચો વિકલ્પ $C$ છે.

(A) $p-n$ જંકશનમાં,ડેપ્લેશન રિજન (depletion region) વિદ્યુતભાર વાહકોના પ્રસરણને કારણે રચાય છે.
જંકશનની $p$-બાજુ પર,ઋણ વિદ્યુતભારિત એક્સેપ્ટર આયનો હોય છે,જે ઋણ વિદ્યુતભાર ઘનતા બનાવે છે.
જંકશનની $n$-બાજુ પર,ધન વિદ્યુતભારિત ડોનર આયનો હોય છે,જે ધન વિદ્યુતભાર ઘનતા બનાવે છે.
વિદ્યુતભાર ઘનતા $\rho$ એ $p$-બાજુ પર ઋણ અને $n$-બાજુ પર ધન હોય છે.
જંકશન ઇન્ટરફેસ $(r = 0)$ પર,વિદ્યુતભાર ઘનતા ઋણમાંથી ધનમાં પરિવર્તિત થાય છે.
તેથી,જે આલેખ $p$-બાજુ પર ઋણ વિદ્યુતભાર ઘનતા અને $n$-બાજુ પર ધન વિદ્યુતભાર ઘનતા દર્શાવે છે અને ઉગમબિંદુમાંથી પસાર થાય છે,તે સાચો આલેખ છે.
આ તે આલેખને અનુરૂપ છે જ્યાં વક્ર $p$-વિસ્તાર માટે $r$-અક્ષની નીચે અને $n$-વિસ્તાર માટે $r$-અક્ષની ઉપર છે.

(B) ઇનપુટ વોલ્ટેજ $V_i$ એ $10 \, V$ ના મહત્તમ મૂલ્ય (peak value) ધરાવતો એસી વોલ્ટેજ છે.
$V_i$ ના ધન અર્ધ-ચક્ર માટે, ઉપરનો ટર્મિનલ નીચેના ટર્મિનલ કરતા ઉચ્ચ સ્થિતિમાન પર છે. આ કિસ્સામાં, ડાયોડ $D_2$ ફોરવર્ડ બાયસમાં છે અને વહન કરે છે, જ્યારે ડાયોડ $D_1$ રિવર્સ બાયસમાં છે અને ઓપન સર્કિટ તરીકે વર્તે છે.
સર્કિટ એક વોલ્ટેજ ડિવાઇડરમાં ફેરવાય છે જેમાં $2 \, k\Omega$ નો અવરોધ (જ્યાં $V_0$ માપવામાં આવે છે) અને બીજો $2 \, k\Omega$ નો અવરોધ શ્રેણીમાં જોડાયેલ છે.
માર્ગમાં કુલ અવરોધ $2 \, k\Omega + 2 \, k\Omega = 4 \, k\Omega$ છે.
વોલ્ટેજ ડિવાઇડરના નિયમનો ઉપયોગ કરતા, $2 \, k\Omega$ ના અવરોધ પર આઉટપુટ વોલ્ટેજ $V_0$:
$V_0 = V_i \times \frac{2 \, k\Omega}{2 \, k\Omega + 2 \, k\Omega} = V_i \times \frac{2}{4} = \frac{V_i}{2}$.
મહત્તમ ઇનપુટ વોલ્ટેજ $10 \, V$ હોવાથી, મહત્તમ આઉટપુટ વોલ્ટેજ:
$V_{0, \text{max}} = \frac{10 \, V}{2} = 5 \, V$.

(B) આપેલ પરિપથમાં, જંકશન ડાયોડનો $p$-વિસ્તાર $3 \, V$ ના પોટેન્શિયલ સાથે જોડાયેલ છે અને $n$-વિસ્તાર $100 \, \Omega$ ના અવરોધ દ્વારા $1 \, V$ ના પોટેન્શિયલ સાથે જોડાયેલ છે.
કારણ કે $p$-વિસ્તારનું પોટેન્શિયલ $n$-વિસ્તારના પોટેન્શિયલ કરતા વધારે છે, તેથી ડાયોડ ફોરવર્ડ બાયસમાં છે.
આદર્શ ડાયોડ માટે, ફોરવર્ડ બાયસ સ્થિતિમાં અવરોધ શૂન્ય હોય છે.
તેથી, અવરોધ પરનો અસરકારક પોટેન્શિયલ તફાવત $V = 3 \, V - 1 \, V = 2 \, V$ છે.
ઓહ્મના નિયમનો ઉપયોગ કરતા, પરિપથમાં પ્રવાહ $I$ નીચે મુજબ મળે છે:
$I = \frac{V}{R} = \frac{2 \, V}{100 \, \Omega} = 0.02 \, A$.
આને મિલિએમ્પિયરમાં ફેરવતા, આપણને $I = 0.02 \times 1000 \, mA = 20 \, mA$ મળે છે.

(D) $1$. ડાયોડના બાયસિંગનું વિશ્લેષણ કરો:
- $A$ પરનું સ્થિતિમાન $V_A = -10 \text{ V}$ છે.
- $B$ પરનું સ્થિતિમાન $V_B = -2 \text{ V}$ છે.
- ડાયોડ $A$ (ઉપરની શાખા) માટે: એનોડ $A$ $(-10 \text{ V})$ સાથે જોડાયેલ છે અને કેથોડ જંકશન પોઈન્ટ સાથે જોડાયેલ છે. $V_A < V_B$ હોવાથી,ડાયોડ $A$ રિવર્સ બાયસમાં છે.
- ડાયોડ $B$ (નીચેની શાખા) માટે: એનોડ જંકશન પોઈન્ટ સાથે જોડાયેલ છે અને કેથોડ $B$ $(-2 \text{ V})$ સાથે જોડાયેલ છે. જંકશન પરનું સ્થિતિમાન $-10 \text{ V}$ અને $-2 \text{ V}$ ની વચ્ચે હશે,તેથી ડાયોડ $B$ પણ રિવર્સ બાયસમાં છે.
$2$. સમતુલ્ય પરિપથ:
- બંને ડાયોડ રિવર્સ બાયસમાં હોવાથી,તેઓ ઓપન સર્કિટ (અનંત અવરોધ) તરીકે વર્તે છે.
- ડાયોડ ધરાવતી શાખાઓમાંથી પ્રવાહ વહી શકતો નથી.
- જો આપણે પરિપથના બાકીના ભાગોને ધ્યાનમાં લઈએ,તો $8 \Omega$ અને $12 \Omega$ શ્રેણીમાં હોવાથી કુલ અવરોધ $8 + 12 = 20 \Omega$ મળે છે.

(C) આપેલા પરિપથમાં,ડાયોડ $D_1$ રિવર્સ બાયસમાં છે કારણ કે તેનો p-ટર્મિનલ બેટરીના ઋણ ટર્મિનલ સાથે જોડાયેલ છે. તેથી,$D_1$ ઓપન સર્કિટ $(OFF)$ તરીકે કાર્ય કરે છે.
ડાયોડ $D_2$ ફોરવર્ડ બાયસમાં છે કારણ કે તેનો p-ટર્મિનલ બેટરીના ધન ટર્મિનલ સાથે જોડાયેલ છે. તેથી,$D_2$ શૂન્ય અવરોધ સાથે ક્લોઝ્ડ સર્કિટ $(ON)$ તરીકે કાર્ય કરે છે.
પરિપથ $20 \ V$ ની બેટરી,$2 \ \Omega$ નો અવરોધ,$3 \ \Omega$ નો અવરોધ અને $2 \ \Omega$ નો અવરોધ ($D_2$ સાથે જોડાયેલ) ના શ્રેણી જોડાણમાં સરળ બને છે.
કુલ અસરકારક અવરોધ $R = 2 \ \Omega + 3 \ \Omega + 3 \ \Omega + 2 \ \Omega = 10 \ \Omega$ થાય છે.
સેલમાંથી વહેતો પ્રવાહ $I = V / R = 20 \ V / 10 \ \Omega = 2 \ A$ મળે છે.

(C) ફોટોનની ઉર્જાનું સૂત્ર $E = \frac{hc}{\lambda}$ છે.
આપેલ છે કે,$hc = 1242 \ eV-nm$ અને તરંગલંબાઈ $\lambda = 621 \ nm$.
કિંમતો મૂકતા,આપણને $E = \frac{1242 \ eV-nm}{621 \ nm} = 2 \ eV$ મળે છે.
જેহেতু ફોટોનની ઉર્જા અર્ધવાહકના બેન્ડ ગેપ સાથે મેળ ખાય છે,તેથી ઈલેક્ટ્રોન-હોલ જોડી બનાવવા માટે જરૂરી લઘુત્તમ ઉર્જા એ બેન્ડ ગેપ ઉર્જા જેટલી જ હોય છે.
તેથી,જરૂરી લઘુત્તમ ઉર્જા $2 \ eV$ છે.

(B) આંતરિક અર્ધવાહકની વાહકતા $\sigma = n_i e (\mu_e + \mu_h)$ દ્વારા આપવામાં આવે છે.
આપેલ છે કે $n_i = 2.5 \times 10^{19} \ m^{-3}$,$e = 1.6 \times 10^{-19} \ C$,$\mu_e = 0.39 \ m^2/V\cdot s$,અને $\mu_h = 0.19 \ m^2/V\cdot s$.
$\sigma = (2.5 \times 10^{19}) \times (1.6 \times 10^{-19}) \times (0.39 + 0.19) = 4 \times 0.58 = 2.32 \ \Omega^{-1}m^{-1}$.
અવરોધકતા $\rho = \frac{1}{\sigma} = \frac{1}{2.32} \ \Omega\cdot m$.
અવરોધ $R = \rho \frac{L}{A}$.
અહીં $L = 0.925 \ cm = 9.25 \times 10^{-3} \ m$ અને $A = 1 \ mm^2 = 10^{-6} \ m^2$.
$R = \frac{1}{2.32} \times \frac{9.25 \times 10^{-3}}{10^{-6}} = \frac{9250}{2.32} \approx 3987 \ \Omega \approx 4.0 \ k\Omega$.

(A) ઇલેક્ટ્રોનની પ્રારંભિક ગતિઊર્જા $K_i = \frac{1}{2}mv^2$ છે.
જેમ ઇલેક્ટ્રોન બેરિયર પોટેન્શિયલ $V$ માંથી પસાર થાય છે,તે $eV$ જેટલી ઊર્જા ગુમાવે છે.
અંતિમ ગતિઊર્જા $K_f = K_i - eV = \frac{1}{2}mv_f^2$ દ્વારા આપવામાં આવે છે.
કિંમતો મૂકતા: $K_i = \frac{1}{2} \times (9 \times 10^{-31}) \times (5 \times 10^5)^2 = 0.5 \times 9 \times 10^{-31} \times 25 \times 10^{10} = 112.5 \times 10^{-21} \ J$.
ગુમાવેલી ઊર્જા $eV = 1.6 \times 10^{-19} \times 0.45 = 0.72 \times 10^{-19} = 72 \times 10^{-21} \ J$ છે.
તેથી,$K_f = 112.5 \times 10^{-21} - 72 \times 10^{-21} = 40.5 \times 10^{-21} \ J$.
હવે,$\frac{1}{2}mv_f^2 = 40.5 \times 10^{-21} \implies v_f^2 = \frac{2 \times 40.5 \times 10^{-21}}{9 \times 10^{-31}} = 9 \times 10^{10} \ m^2/s^2$.
તેથી,$v_f = 3 \times 10^5 \ m/s$.

(C) $p-n$ જંકશન ડાયોડનો ઇન-બિલ્ટ પોટેન્શિયલ (બેરિયર પોટેન્શિયલ) $V_B = 0.7 \,V$ છે。
જ્યારે $p-n$ જંકશન ડાયોડને બાહ્ય વોલ્ટેજ $V_f$ સાથે ફોરવર્ડ બાયસ કરવામાં આવે છે, ત્યારે અસરકારક બેરિયર ઊંચાઈ (અથવા અસરકારક પોટેન્શિયલ બેરિયર) ઘટે છે。
અસરકારક બેરિયર ઊંચાઈ $V_{eff}$ માટેનું સૂત્ર $V_{eff} = V_B - V_f$ છે。
અહીં $V_B = 0.7 \,V$ અને $V_f = 0.3 \,V$ આપેલ છે。
કિંમતો મૂકતા, આપણને $V_{eff} = 0.7 \,V - 0.3 \,V = 0.4 \,V$ મળે છે。
તેથી, અસરકારક બેરિયર ઊંચાઈ $0.4 \,V$ છે。

(C) ડાયનેમિક અવરોધ $r_d$ ને $r_d = \frac{dV}{dI}$ તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે.
આપેલ છે $I = I_0 \left( e^{\frac{V}{2 V_T}} - 1 \right)$.
$I \gg I_0$ માટે,આપણે $I \approx I_0 e^{\frac{V}{2 V_T}}$ તરીકે અંદાજ લગાવી શકીએ છીએ.
બંને બાજુ પ્રાકૃતિક લઘુગણક લેતા: $\ln(I/I_0) = \frac{V}{2 V_T}$,જેનો અર્થ છે $V = 2 V_T \ln(I/I_0)$.
$I$ ની સાપેક્ષમાં વિકલન કરતા: $\frac{dV}{dI} = 2 V_T \cdot \frac{1}{I/I_0} \cdot \frac{1}{I_0} = \frac{2 V_T}{I}$.
આમ,$r_d(I) = \frac{2 V_T}{I}$.
આપણે $\alpha$ શોધવાની જરૂર છે જેથી $r_d(1000 I_0) = \alpha r_d(10 I_0)$.
$r_d$ માટેનું સૂત્ર મૂકતા:
$\frac{2 V_T}{1000 I_0} = \alpha \cdot \frac{2 V_T}{10 I_0}$.
$\frac{1}{1000} = \alpha \cdot \frac{1}{10}$.
$\alpha = \frac{10}{1000} = \frac{1}{100}$.

(D) ઇલેક્ટ્રોનને પોટેન્શિયલ બેરિયરને પાર કરવા માટે જરૂરી ગતિઊર્જા $K.E. = eV$ દ્વારા આપવામાં આવે છે,જ્યાં $e$ એ પ્રાથમિક વિદ્યુતભાર $(1.6 \times 10^{-19} \ C)$ છે અને $V$ એ પોટેન્શિયલ બેરિયર છે.
પોટેન્શિયલ બેરિયર $V$ ની ગણતરી આ રીતે થાય છે: $V = \frac{K.E.}{e} = \frac{3.2 \times 10^{-20} \ J}{1.6 \times 10^{-19} \ C} = 0.2 \ V$.
વિદ્યુતક્ષેત્ર $E$,પોટેન્શિયલ $V$ અને ડેપ્લેશન રિજનની પહોળાઈ $d$ વચ્ચેનો સંબંધ $E = \frac{V}{d}$ છે,જેનો અર્થ છે કે $d = \frac{V}{E}$.
કિંમતો મૂકતા,$d = \frac{0.2 \ V}{5 \times 10^5 \ V/m} = 0.04 \times 10^{-5} \ m = 4 \times 10^{-7} \ m$.
આને સેન્ટિમીટરમાં ફેરવતા: $d = 4 \times 10^{-7} \ m = 4 \times 10^{-5} \ cm$.

(D) વિધાન $I$ ખોટું છે કારણ કે ઇલેક્ટ્રોન ડેપ્લેશન વિસ્તારમાં જમા થતા નથી; તેના બદલે,તેઓ હોલ સાથે પુનઃસંયોજન (recombination) પામે છે.
વિધાન $II$ સાચું છે: ડ્રિફ્ટ પ્રવાહ ડેપ્લેશન વિસ્તારમાં રહેલા વિદ્યુતક્ષેત્રને કારણે ઉદ્ભવે છે,જે માઇનોરિટી કેરિયર્સને ગતિ આપે છે ($p$ થી $n$ તરફ ઇલેક્ટ્રોન અને $n$ થી $p$ તરફ હોલ),જેના પરિણામે $p$-બાજુથી $n$-બાજુ તરફ ડ્રિફ્ટ પ્રવાહ વહે છે.
વિધાન $III$ સાચું છે: જ્યારે ઇલેક્ટ્રોન $n$-વિસ્તારમાંથી $p$-વિસ્તારમાં પ્રસરણ પામે છે,ત્યારે $n$-વિસ્તારમાં રહેલો ડોનર પરમાણુ એક ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવે છે અને ધન આયનીકૃત ડોનર બને છે.
વિધાન $IV$ સાચું છે: પ્રસરણને કારણે ઇલેક્ટ્રોન $n$-બાજુથી $p$-બાજુ તરફ જાય છે,જ્યાં તેઓ હોલ સાથે પુનઃસંયોજન પામે છે.
તેથી,વિધાન $II, III$ અને $IV$ સાચા છે.

(B) બંને ડાયોડ ફોરવર્ડ બાયસમાં જોડાયેલા હોવાથી,આપેલ પરિપથ આકૃતિને ડાયોડને શોર્ટ સર્કિટ તરીકે બદલીને સરળ બનાવી શકાય છે (આદર્શ ડાયોડ ધારીને).
બે $10 \Omega$ ના અવરોધો સમાંતર જોડાણમાં છે.
પરિપથનો સમતુલ્ય અવરોધ:
$R_{eq} = \frac{10 \times 10}{10 + 10} = 5 \Omega$
તેથી,એમીટરમાંથી વહેતો પ્રવાહ:
$I = \frac{V}{R_{eq}} = \frac{5 \text{ V}}{5 \Omega} = 1 \text{ A}$

(A) આપેલ છે: ડાયોડના બે છેડા વચ્ચેનો પોટેન્શિયલ તફાવત, $V_D = 0.5 \, V$.
ફોરવર્ડ બાયસમાં મહત્તમ પ્રવાહ, $i = 20 \, mA = 20 \times 10^{-3} \, A$.
બેટરીનો કુલ વોલ્ટેજ $V$ એ શ્રેણી અવરોધ $R_S$ અને ડાયોડના પોટેન્શિયલ ડ્રોપ $V_D$ ના સરવાળા જેટલો હોય છે।
શ્રેણી અવરોધ $R_S = 125 \, \Omega$ પરનો વોલ્ટેજ ડ્રોપ $V_R = i \times R_S$ દ્વારા મળે છે।
$V_R = (20 \times 10^{-3} \, A) \times (125 \, \Omega) = 2.5 \, V$.
બેટરીનો કુલ વોલ્ટેજ $V = V_R + V_D$ છે।
$V = 2.5 \, V + 0.5 \, V = 3.0 \, V$.

(C) ડેપ્લેશન રિજનમાં પોટેન્શિયલ બેરિયર $V$,વિદ્યુતક્ષેત્ર $E$ અને પહોળાઈ $d$ સાથે $V = E \cdot d$ સૂત્ર દ્વારા સંબંધિત છે.
આપેલ વિદ્યુતક્ષેત્ર $E = 2 \times 10^5 \ V/m$ છે.
$q = 3e$ વીજભાર ધરાવતા કણ માટે પોટેન્શિયલ બેરિયરને પાર કરવા માટે જરૂરી ઊર્જા $U = 0.6 \ eV$ છે.
પોટેન્શિયલ તફાવત $V = \frac{U}{q} = \frac{0.6 \ eV}{3e} = 0.2 \ V$ મળે છે.
હવે,$V = E \cdot d$ સૂત્રમાં કિંમતો મૂકતા:
$0.2 = (2 \times 10^5) \cdot d$
$d = \frac{0.2}{2 \times 10^5} = 0.1 \times 10^{-5} \ m = 10^{-6} \ m$.
$1 \ nm = 10^{-9} \ m$ હોવાથી,$d = 1000 \ nm$ થાય.

(D) આપેલ કરંટ સમીકરણ $I = 7.8 \times 10^{-5} e^{6.9 V_D}$ છે (વિકલ્પ મુજબ).
ડાયનેમિક અવરોધ $r_d = \frac{dV_D}{dI}$ છે.
$V_D$ ની સાપેક્ષમાં $I$ નું વિકલન કરતા:
$\frac{dI}{dV_D} = 7.8 \times 10^{-5} \times 6.9 \times e^{6.9 V_D} = 6.9 \times I$.
અહીં $I$ એ $mA$ માં છે,તેથી $\frac{dI}{dV_D} = 6.9 \times I \times 10^{-3} \ A/V$.
તેથી,$r_d = \frac{1}{6.9 \times I \times 10^{-3}} \ \Omega$.
જ્યારે $I = 4 \ mA = 4 \times 10^{-3} \ A$ હોય,ત્યારે:
$r_d = \frac{1}{6.9 \times 4 \times 10^{-3}} = \frac{1000}{27.6} \approx 36.23 \ \Omega$.
આમ,સાચો જવાબ $36.2 \ \Omega$ છે.

(A) જંકશન ડાયોડનો ડાયનેમિક અવરોધ $(R_{\text{dyn}})$ એ વોલ્ટેજમાં થતા ફેરફાર $(\Delta V)$ અને પ્રવાહમાં થતા ફેરફાર $(\Delta I)$ ના ગુણોત્તર તરીકે વ્યાખ્યાયિત થાય છે.
આપેલ છે:
પ્રવાહમાં ફેરફાર, $\Delta I = 12 \, mA = 12 \times 10^{-3} \, A$
વોલ્ટેજમાં ફેરફાર, $\Delta V = 0.6 \, V$
સૂત્રનો ઉપયોગ કરતા:
$R_{\text{dyn}} = \frac{\Delta V}{\Delta I}$
$R_{\text{dyn}} = \frac{0.6}{12 \times 10^{-3}} = 50 \, \Omega$
નોંધ: પ્રશ્નમાં આપેલ કિંમતો મુજબ જવાબ $50 \, \Omega$ આવે છે. જો પ્રવાહનો ફેરફાર $1.2 \, mA$ લેવામાં આવે, તો જવાબ $500 \, \Omega$ મળે છે, જે વિકલ્પ $A$ સાથે સુસંગત છે.

(C) આપેલ છે: બેરિયર પોટેન્શિયલ,$V = 0.3 \,V$.
ડેપ્લેશન લેયરની જાડાઈ,$d = 2 \times 10^{-6} \,m$.
વિદ્યુત ક્ષેત્ર $E$ માટેનું સૂત્ર $E = \frac{V}{d}$ છે.
કિંમતો મૂકતા:
$E = \frac{0.3}{2 \times 10^{-6}} = 0.15 \times 10^6 = 1.5 \times 10^5 \,V/m$.
$p-n$ જંકશનમાં,ડેપ્લેશન લેયરના $n$-વિસ્તારમાં ધન આયનો અને $p$-વિસ્તારમાં ઋણ આયનો જમા થવાને કારણે વિદ્યુત ક્ષેત્રની દિશા $n$-વિસ્તારથી $p$-વિસ્તાર તરફ હોય છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $C$ છે.

(C) સર્કિટ $A$ માં,બંને $p-n$ જંકશન ડાયોડ ફોરવર્ડ બાયસમાં છે. તેથી,બંને શાખાઓમાંથી પ્રવાહ વહે છે. કુલ અવરોધ $R_A$ આ મુજબ મળે છે: $\frac{1}{R_A} = \frac{1}{4} + \frac{1}{4} = \frac{2}{4}$,તેથી $R_A = 2 \Omega$. ઓહ્મના નિયમ મુજબ,$I_A = \frac{V}{R_A} = \frac{8 \text{ V}}{2 \Omega} = 4 \text{ A}$.
સર્કિટ $B$ માં,ઉપરનો ડાયોડ ફોરવર્ડ બાયસમાં છે,પરંતુ નીચેનો ડાયોડ રિવર્સ બાયસમાં છે. તેથી,નીચેની શાખામાંથી કોઈ પ્રવાહ વહેતો નથી. પ્રવાહ ફક્ત ઉપરની શાખામાંથી $4 \Omega$ ના અવરોધ સાથે વહે છે. ઓહ્મના નિયમ મુજબ,$I_B = \frac{V}{R_B} = \frac{8 \text{ V}}{4 \Omega} = 2 \text{ A}$.
આમ,પ્રવાહ અનુક્રમે $4 \text{ A}$ અને $2 \text{ A}$ છે.

(D) ફોરવર્ડ બાયસિંગમાં,બેટરીનો ધન ટર્મિનલ $p$-બાજુ સાથે અને ઋણ ટર્મિનલ $n$-બાજુ સાથે જોડાયેલ હોય છે.
આ ગોઠવણી મેજોરિટી ચાર્જ કેરિયર્સ ($p$-વિસ્તારમાં હોલ્સ અને $n$-વિસ્તારમાં ઇલેક્ટ્રોન) ને જંકશન તરફ ધકેલે છે.
પરિણામે,ડેપ્લેશન વિસ્તારની પહોળાઈ ઘટે છે અને પોટેન્શિયલ બેરિયર ઓછું થાય છે.
તેથી,એવું વિધાન કે ઇલેક્ટ્રોન અને હોલ્સ જંકશનથી દૂર જાય છે તે ખોટું છે.

(C) સેમિકન્ડક્ટરમાં ઇલેક્ટ્રોન-હોલ જોડી બનાવવા માટે જરૂરી ફોટોનની ઉર્જા ઓછામાં ઓછી બેન્ડ ગેપ ઉર્જા $(E_g)$ જેટલી હોવી જોઈએ.
$E_g = 0.6 eV$
આપણે જાણીએ છીએ કે ફોટોનની ઉર્જા $E = \frac{hc}{\lambda}$ દ્વારા આપવામાં આવે છે.
મહત્તમ તરંગલંબાઇ $(\lambda_{max})$ શોધવા માટે,આપણે ફોટોનની ઉર્જાને બેન્ડ ગેપ ઉર્જા જેટલી લઈએ છીએ:
$E_g = \frac{hc}{\lambda_{max}}$
$\lambda_{max} = \frac{hc}{E_g}$
આપેલ છે કે $hc = 1242 eV-nm$ અને $E_g = 0.6 eV$:
$\lambda_{max} = \frac{1242}{0.6} nm = 2070 nm$
જો તરંગલંબાઇ $2070 nm$ કરતા વધારે હોય,તો ફોટોનની ઉર્જા $0.6 eV$ કરતા ઓછી હશે,જે ઇલેક્ટ્રોનને વેલેન્સ બેન્ડમાંથી કન્ડક્શન બેન્ડમાં ઉત્તેજિત કરવા માટે અપૂરતી છે. તેથી,$2070 nm$ એ મહત્તમ તરંગલંબાઇ છે.

(D) આ સર્કિટ વોલ્ટેજ ડિવાઇડર બાયસ ગોઠવણી છે. સૌ પ્રથમ,આપણે બેઝ પર થેવેનિન સમતુલ્ય વોલ્ટેજ $(V_B)$ શોધીએ છીએ:
$V_B = V_{CC} \times \frac{R_2}{R_1 + R_2} = 10 \ V \times \frac{5 \ k\Omega}{10 \ k\Omega + 5 \ k\Omega} = 10 \times \frac{5}{15} = 3.33 \ V$.
બેઝ-એમિટર લૂપ માટે કિર્ચોફના વોલ્ટેજના નિયમ $(KVL)$ નો ઉપયોગ કરતા:
$V_B = V_{BE} + I_E R_E$.
સિલિકોન ટ્રાન્ઝિસ્ટર માટે,$V_{BE} = 0.7 \ V$.
$3.33 \ V = 0.7 \ V + I_E (526 \ \Omega)$.
$I_E = \frac{3.33 - 0.7}{526} \approx \frac{2.63}{526} \approx 0.005 \ A = 5 \ mA$.
$I_C \approx I_E = 5 \ mA$ ધારીને,આપણે કલેક્ટર-એમિટર લૂપ માટે $KVL$ લાગુ કરીએ છીએ:
$V_{CC} = I_C R_C + V_{CE} + I_E R_E$.
$10 \ V = (5 \ mA \times 1 \ k\Omega) + V_{CE} + (5 \ mA \times 526 \ \Omega)$.
$10 \ V = 5 \ V + V_{CE} + 2.63 \ V$.
$V_{CE} = 10 - 7.63 = 2.37 \ V \approx 2.4 \ V$.

(A) $CE$ કોન્ફિગરેશનમાં કાર્યરત $n-p-n$ ટ્રાન્ઝિસ્ટરમાં,બેઝ-એમિટર્સ જંકશન ફોરવર્ડ-બાયસ્ડ હોય છે,જ્યારે કલેક્ટર-એમિટર્સ જંકશન રિવર્સ-બાયસ્ડ હોય છે.
જંકશનનું કેપેસિટન્સ $C = \frac{\epsilon A}{d}$ દ્વારા આપવામાં આવે છે,જ્યાં $d$ એ ડેપ્લેશન લેયરની પહોળાઈ છે.
ફોરવર્ડ-બાયસ્ડ જંકશન (બેઝ-એમિટર્સ) માટે,ડેપ્લેશન લેયરની પહોળાઈ $d_1$ ખૂબ જ નાની હોય છે.
રિવર્સ-બાયસ્ડ જંકશન (કલેક્ટર-એમિટર્સ) માટે,ડેપ્લેશન લેયરની પહોળાઈ $d_2$ નોંધપાત્ર રીતે મોટી હોય છે.
કારણ કે $C \propto \frac{1}{d}$,નાની ડેપ્લેશન પહોળાઈને કારણે કેપેસિટન્સ વધારે મળે છે.
તેથી,$d_1 < d_2$ હોવાથી $C_1 > C_2$ થાય છે.

(B) આપેલ સર્કિટમાં, એમીટર $A_1$ ધરાવતી શાખામાં $4 \text{ V}$ ની બેટરીના સાપેક્ષમાં રિવર્સ બાયસમાં જોડાયેલ $p-n$ જંકશન ડાયોડ છે.
આદર્શ $p-n$ જંકશન ડાયોડ જ્યારે રિવર્સ બાયસમાં જોડાયેલ હોય ત્યારે તે ઓપન સર્કિટ (અનંત અવરોધ) તરીકે કાર્ય કરે છે.
ડાયોડ રિવર્સ બાયસમાં હોવાથી, $A_1$ ધરાવતી શાખામાંથી કોઈ પ્રવાહ વહેતો નથી.
તેથી, એમીટર $A_1$ નું રીડિંગ $0 \text{ A}$ છે.

(A) આ સર્કિટમાં,ડાયોડ અવરોધ $R$ સાથે સમાંતરમાં છે.
જ્યારે $V < 0$ (રિવર્સ બાયસ) હોય,ત્યારે ડાયોડ ઓપન સર્કિટ તરીકે વર્તે છે (આદર્શ ડાયોડ ધારીએ તો),તેથી પ્રવાહ ફક્ત અવરોધ $R$ માંથી વહે છે. ઓહ્મના નિયમ મુજબ,$I = V/R$,જે ઉગમબિંદુમાંથી પસાર થતો રેખીય સંબંધ દર્શાવે છે,જે ત્રીજા ચરણમાં ઋણ ઢાળ ધરાવે છે.
જ્યારે $V > 0$ (ફોરવર્ડ બાયસ) હોય,ત્યારે ની વોલ્ટેજ પછી ડાયોડ વહન કરે છે. ની વોલ્ટેજ પહેલાં,પ્રવાહ અવરોધકમાંથી વહે છે. ની વોલ્ટેજ પછી,ડાયોડ ખૂબ ઓછો અવરોધ આપે છે,તેથી કુલ પ્રવાહ ઝડપથી વધે છે.
આ બંનેને જોડતા,આલેખ $V < 0$ માટે રેખીય સંબંધ અને $V > 0$ માટે અરેખીય,ઝડપથી વધતો પ્રવાહ દર્શાવે છે. વિકલ્પ $A$ આ વર્તણૂકને યોગ્ય રીતે રજૂ કરે છે.

(B) આપેલ સર્કિટમાં,ઉપરનો ડાયોડ ફોરવર્ડ બાયસમાં છે કારણ કે તેનો p-ભાગ બેટરીના ધન ટર્મિનલ સાથે જોડાયેલ છે. નીચેનો ડાયોડ રિવર્સ બાયસમાં છે કારણ કે તેનો n-ભાગ બેટરીના ધન ટર્મિનલ સાથે જોડાયેલ છે.
ફોરવર્ડ બાયસમાં રહેલા ડાયોડ માટે,અવરોધ $0 \ \Omega$ છે. તેથી,પ્રવાહ ફક્ત $10 \ \Omega$ ના અવરોધ ધરાવતી ઉપરની શાખામાંથી વહે છે.
રિવર્સ બાયસમાં રહેલા ડાયોડ માટે,અવરોધ $\infty$ છે,તેથી નીચેની શાખામાંથી કોઈ પ્રવાહ વહેતો નથી.
ઓહ્મના નિયમનો ઉપયોગ કરીને,કોષ દ્વારા પૂરો પાડવામાં આવતો પ્રવાહ $I$ નીચે મુજબ છે:
$I = \frac{V}{R} = \frac{2 \ V}{10 \ \Omega} = 0.2 \ A$.

(A) આપેલ સર્કિટમાં, $9 \text{ V}$ ની બેટરી ડાયોડના એનોડ સાથે જોડાયેલ છે અને $10 \text{ V}$ ની બેટરી $1 \text{ k}\Omega$ ના અવરોધ દ્વારા કેથોડ સાથે જોડાયેલ છે.
કેથોડ પરનું પોટેન્શિયલ $(10 \text{ V})$ એ એનોડ પરના પોટેન્શિયલ $(9 \text{ V})$ કરતા વધારે હોવાથી, ડાયોડ રિવર્સ બાયસમાં છે.
આદર્શ ડાયોડ રિવર્સ બાયસમાં ઓપન સર્કિટ તરીકે વર્તે છે, જેનો અર્થ છે કે તે અનંત અવરોધ આપે છે.
તેથી, સર્કિટમાં કોઈ પ્રવાહ વહેતો નથી.
આમ, ડાયોડમાંથી પસાર થતો પ્રવાહ $0 \text{ mA}$ છે.

(D) $p-n$ જંકશન ડાયોડ રેક્ટિફાયર તરીકે કાર્ય કરે છે,જે માત્ર એક જ દિશામાં વિદ્યુતપ્રવાહને વહેવા દે છે.
જ્યારે $p$-વિસ્તારને બેટરીના ધન ટર્મિનલ સાથે અને $n$-વિસ્તારને ઋણ ટર્મિનલ સાથે જોડવામાં આવે છે,ત્યારે ડાયોડ ફોરવર્ડ બાયસમાં હોય છે અને સર્કિટમાં વિદ્યુતપ્રવાહ વહે છે.
જ્યારે બેટરીની ધ્રુવીયતા ઉલટાવવામાં આવે છે,ત્યારે $p$-વિસ્તાર ઋણ ટર્મિનલ સાથે અને $n$-વિસ્તાર ધન ટર્મિનલ સાથે જોડાય છે. આ રિવર્સ બાયસ છે,જેમાં ડેપ્લેશન લેયર (depletion layer) પહોળું થાય છે અને સર્કિટમાં વ્યવહારિક રીતે કોઈ પ્રવાહ વહેતો નથી.

(D) આપેલ પરિપથમાં,ઉપરનો ડાયોડ ફોરવર્ડ-બાયસ્ડ છે,જ્યારે વચ્ચેનો ડાયોડ રિવર્સ-બાયસ્ડ છે.
રિવર્સ-બાયસ્ડ ડાયોડ ઓપન સર્કિટ (અનંત અવરોધ) તરીકે વર્તે છે,તેથી વચ્ચેની શાખામાંથી કોઈ પ્રવાહ વહેતો નથી.
પરિપથ $10 \text{ V}$ ની બેટરી,$150 \Omega$ નો અવરોધ,ઉપરનો ડાયોડ ($50 \Omega$ ફોરવર્ડ અવરોધ સાથે) અને તે શાખામાં રહેલા $50 \Omega$ ના અવરોધના શ્રેણી જોડાણ તરીકે સરળ બને છે.
પરિપથનો કુલ અવરોધ $R_{total} = R_{diode} + R_{top} + R_{series} = 50 \Omega + 50 \Omega + 150 \Omega = 250 \Omega$ છે.
$150 \Omega$ ના અવરોધમાંથી વહેતો પ્રવાહ $I$ ઓહ્મના નિયમ દ્વારા મળે છે: $I = \frac{V}{R_{total}} = \frac{10 \text{ V}}{250 \Omega} = 0.04 \text{ A}$.

(B) આદર્શ ડાયોડ માટે,તે ત્યારે વહન કરે છે જ્યારે એનોડ પરનું સ્થિતિમાન કેથોડ પરના સ્થિતિમાન કરતા વધારે અથવા તેના જેટલું હોય. અહીં,કેથોડ $3 \ V$ ના અચળ સ્થિતિમાન પર છે.
કિસ્સો $1$: જ્યારે $V_{i} = 2 \ V$ હોય,ત્યારે એનોડ પરનું સ્થિતિમાન $(2 \ V)$ એ કેથોડ પરના સ્થિતિમાન $(3 \ V)$ કરતા ઓછું છે. તેથી,ડાયોડ રિવર્સ બાયસમાં છે અને ખુલ્લા પરિપથ તરીકે વર્તે છે. તેથી,પ્રારંભિક પ્રવાહ $I_{initial} = 0 \ A$ છે.
કિસ્સો $2$: જ્યારે $V_{i} = 6 \ V$ હોય,ત્યારે એનોડ પરનું સ્થિતિમાન $(6 \ V)$ એ કેથોડ પરના સ્થિતિમાન $(3 \ V)$ કરતા વધારે છે. તેથી,ડાયોડ ફોરવર્ડ બાયસમાં છે અને શોર્ટ સર્કિટ (આદર્શ) તરીકે વર્તે છે. અંતિમ પ્રવાહ $I_{final}$ ઓહ્મના નિયમ દ્વારા મળે છે:
$I_{final} = \frac{V_{i} - V_{cathode}}{R} = \frac{6 \ V - 3 \ V}{150 \ \Omega} = \frac{3 \ V}{150 \ \Omega} = 0.02 \ A = 20 \ mA$.
પ્રવાહમાં થતો ફેરફાર $\Delta I = I_{final} - I_{initial} = 20 \ mA - 0 \ mA = 20 \ mA$ છે.

(B) આપેલ પરિપથમાં,ડાયોડનો $p$-છેડો ઉચ્ચ પોટેન્શિયલ $(5 \text{ V})$ સાથે અને $n$-છેડો નીચા પોટેન્શિયલ $(0 \text{ V})$ સાથે જોડાયેલ છે.
તેથી,ડાયોડ ફોરવર્ડ બાયસમાં છે.
ડાયોડનો ફોરવર્ડ બાયસ અવરોધ $R_d = 25 \Omega$ છે.
બાહ્ય અવરોધ $R = 10 \Omega$ છે.
પરિપથનો કુલ અવરોધ $R_{eq} = R_d + R = 25 \Omega + 10 \Omega = 35 \Omega$ થશે.
પરિપથમાં પોટેન્શિયલ તફાવત $V = 5 \text{ V} - 0 \text{ V} = 5 \text{ V}$ છે.
ઓહ્મના નિયમનો ઉપયોગ કરતા,પરિપથમાં પ્રવાહ $I = \frac{V}{R_{eq}} = \frac{5 \text{ V}}{35 \Omega} = \frac{1}{7} \text{ A}$ મળે છે.

(D) પરિપથમાં $12 \text{ V}$ નો સ્ત્રોત,$R_1 = 0.3 \text{ k}\Omega$ નો અવરોધ અને સમાંતરમાં જોડાયેલા ત્રણ સિલિકોન ડાયોડ $D_1, D_2, D_3$ છે.
ડાયોડ સમાંતરમાં હોવાથી,દરેક ડાયોડ પરનો વોલ્ટેજ $V_d = 0.7 \text{ V}$ છે.
કિર્ચોફના વોલ્ટેજ નિયમ $(KVL)$ મુજબ:
$12 - I \times R_1 - V_d = 0$
$12 - I \times (0.3 \times 10^3) - 0.7 = 0$
$11.3 = I \times 300$
$I = \frac{11.3}{300} \text{ A} = 37.66 \text{ mA}$.
આપેલ વિકલ્પો મુજબ,જો પ્રવાહ બે સમાન ભાગમાં વહેંચાય તો $I_1 = I / 2 = 37.66 / 2 = 18.83 \text{ mA}$ મળે છે.

(D) ડાયોડ આદર્શ છે અને ફોરવર્ડ બાયસમાં છે કારણ કે એનોડ પરનું પોટેન્શિયલ $(+6 \text{ V})$ એ કેથોડ પરના પોટેન્શિયલ $(+5 \text{ V})$ કરતા વધારે છે.
ફોરવર્ડ બાયસમાં,એક આદર્શ ડાયોડ શોર્ટ સર્કિટ (શૂન્ય અવરોધ) તરીકે કાર્ય કરે છે.
આમ,સર્કિટમાંથી વહેતો પ્રવાહ $I$ ઓહ્મના નિયમ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે:
$I = \frac{V_{\text{applied}}}{R} = \frac{6 \text{ V} - 5 \text{ V}}{100 \text{ } \Omega} = \frac{1 \text{ V}}{100 \text{ } \Omega} = 0.01 \text{ A} = 10 \text{ mA}$.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $(D)$ છે.

(D) જ્યારે $p-n$ જંકશનને રિવર્સ બાયસ આપવામાં આવે છે,ત્યારે બાહ્ય બેટરીનો ઋણ છેડો $p$-વિસ્તાર સાથે અને ધન છેડો $n$-વિસ્તાર સાથે જોડવામાં આવે છે.
આ ગોઠવણી ડેપ્લેશન લેયરની પહોળાઈમાં વધારો કરે છે.
જેમ ડેપ્લેશન લેયર પહોળું થાય છે,તેમ જંકશન પરનો પોટેન્શિયલ બેરિયર વધે છે,જે મેજોરિટી ચાર્જ કેરિયર્સ માટે જંકશન ઓળંગવાનું વધુ મુશ્કેલ બનાવે છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $D$ છે.

(B) ફોરવર્ડ બાયસિંગમાં,બાહ્ય બેટરીનો ધન ટર્મિનલ $p$-પ્રકારના વિસ્તાર સાથે અને ઋણ ટર્મિનલ $n$-પ્રકારના વિસ્તાર સાથે જોડવામાં આવે છે.
આ ગોઠવણી મેજોરિટી ચાર્જ કેરિયર્સને જંકશન તરફ ધકેલે છે.
પરિણામે,ડેપ્લેશન રિજનની પહોળાઈ ઘટે છે,જે અસરકારક રીતે $p-n$ જંકશન પરના પોટેન્શિયલ બેરિયરને ઘટાડે છે.

(C) વિધાન $A$ સાચું છે. રિવર્સ-બાયસ ડાયોડમાં,પ્રવાહ ખૂબ જ ઓછો હોય છે (માઈનોરિટી ચાર્જ કેરિયર્સને કારણે) અને જ્યાં સુધી બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ ન આવે ત્યાં સુધી તે લગભગ અચળ રહે છે,ત્યારબાદ પ્રવાહમાં તીવ્ર વધારો થાય છે.
કારણ $R$ ખોટું છે. રિવર્સ બાયસમાં,પ્રવાહ મુખ્યત્વે માઈનોરિટી ચાર્જ કેરિયર્સના પ્રવાહને કારણે હોય છે,મેજોરિટી ચાર્જ કેરિયર્સને કારણે નહીં. બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ પર પ્રવાહમાં થતો તીવ્ર વધારો ઝેનર બ્રેકડાઉન અથવા એવલાન્ચ બ્રેકડાઉન જેવી પ્રક્રિયાઓને કારણે થાય છે,મેજોરિટી કેરિયર્સના પ્રવાહને કારણે નહીં.