PN Junction and Diode Questions in Hindi

(D) दिए गए परिपथ में,डायोड $D_1$ अग्र-अभिनत (forward-biased) है क्योंकि इसका p-सिरा बैटरी के धनात्मक टर्मिनल से जुड़ा है। डायोड $D_2$ पश्च-अभिनत (reverse-biased) है क्योंकि इसका p-सिरा बैटरी के ऋणात्मक टर्मिनल से जुड़ा है।
इसलिए,$D_2$ वाली शाखा से कोई धारा प्रवाहित नहीं होती है।
परिपथ प्रभावी रूप से बैटरी $(5 \ V)$,प्रतिरोधक $(20 \ \Omega)$ और $D_1$ वाली शाखा जिसमें एक प्रतिरोधक $(30 \ \Omega)$ श्रेणीक्रम में है,से बना है।
परिपथ का कुल प्रतिरोध $R_{eq} = 20 \ \Omega + 30 \ \Omega = 50 \ \Omega$ है।
ओम के नियम का उपयोग करते हुए,परिपथ में प्रवाहित धारा $I = \frac{V}{R_{eq}} = \frac{5 \ V}{50 \ \Omega} = 0.1 \ A$ है।

(C) एक $p-n$ जंक्शन डायोड रिवर्स बायस्ड तब होता है जब $p$-टर्मिनल (एनोड) का विभव $n$-टर्मिनल (कैथोड) के विभव से कम होता है।
आइए प्रत्येक चित्र का विश्लेषण करें:
$(a)$ $p$-सिरा $+6 \text{ V}$ पर है,$n$-सिरा $-2 \text{ V}$ पर है। चूंकि $V_p > V_n$ है,इसलिए यह फॉरवर्ड बायस्ड है।
$(b)$ $p$-सिरा $-5 \text{ V}$ पर है,$n$-सिरा $+3 \text{ V}$ पर है। चूंकि $V_p < V_n$ है,इसलिए यह रिवर्स बायस्ड है।
$(c)$ $p$-सिरा $0 \text{ V}$ (ग्राउंड) पर है,$n$-सिरा $-10 \text{ V}$ पर है। चूंकि $V_p > V_n$ है,इसलिए यह फॉरवर्ड बायस्ड है।
$(d)$ $p$-सिरा $+6 \text{ V}$ पर है,$n$-सिरा $0 \text{ V}$ (ग्राउंड) पर है। चूंकि $V_p > V_n$ है,इसलिए यह फॉरवर्ड बायस्ड है।
अतः,चित्र $(b)$ में डायोड रिवर्स बायस्ड है।

(B) $p-n$ जंक्शन में,विभव प्राचीर का निर्माण अवक्षय परत (depletion region) द्वारा होता है,जो बहुसंख्यक आवेश वाहकों के प्रवाह का विरोध करता है।
जब फॉरवर्ड बायस लगाया जाता है,तो बैटरी का धनात्मक सिरा $p$-क्षेत्र से और ऋणात्मक सिरा $n$-क्षेत्र से जोड़ा जाता है।
यह बाह्य विद्युत क्षेत्र अवक्षय परत के आंतरिक विद्युत क्षेत्र का विरोध करता है।
परिणामस्वरूप,अवक्षय परत की चौड़ाई कम हो जाती है,जिससे विभव प्राचीर की ऊंचाई में कमी आती है।
अतः,विभव प्राचीर घटता है।

(B) जब एक $p-n$ जंक्शन डायोड को फॉरवर्ड बायस किया जाता है,तो बाहरी बैटरी का धनात्मक टर्मिनल $p$-साइड से और ऋणात्मक टर्मिनल $n$-साइड से जुड़ा होता है।
यह विन्यास $p$-क्षेत्र में होल्स और $n$-क्षेत्र में इलेक्ट्रॉनों को जंक्शन की ओर धकेलता है।
परिणामस्वरूप,बहुसंख्यक आवेश वाहक (majority charge carriers) जंक्शन की ओर बढ़ते हैं,जिससे अवक्षय परत (depletion layer) की चौड़ाई प्रभावी रूप से कम हो जाती है।
इसके परिणामस्वरूप,विभव प्राचीर (potential barrier) की ऊँचाई कम हो जाती है,जिससे डायोड के माध्यम से विद्युत धारा आसानी से प्रवाहित हो सकती है।

(A) एक डायोड फॉरवर्ड बायस में तब होता है जब $p$-साइड (एनोड) का विभव $n$-साइड (कैथोड) के विभव से अधिक होता है।
दिए गए परिपथों में,त्रिभुज $p$-साइड को दर्शाता है और ऊर्ध्वाधर पट्टी $n$-साइड को दर्शाती है।
विकल्प $A$ के लिए: $V_p = 0 \ V$,$V_n = -4 \ V$। चूंकि $0 \ V > -4 \ V$,डायोड फॉरवर्ड बायस में है।
विकल्प $B$ के लिए: $V_p = -4 \ V$,$V_n = -3 \ V$। चूंकि $-4 \ V < -3 \ V$,डायोड रिवर्स बायस में है।
विकल्प $C$ के लिए: $V_p = -2 \ V$,$V_n = +2 \ V$। चूंकि $-2 \ V < +2 \ V$,डायोड रिवर्स बायस में है।
विकल्प $D$ के लिए: $V_p = 3 \ V$,$V_n = 5 \ V$। चूंकि $3 \ V < 5 \ V$,डायोड रिवर्स बायस में है।
इसलिए,सही चित्र $A$ है।

(D) जब एक $p-n$ जंक्शन बनता है,तो $n$-क्षेत्र से इलेक्ट्रॉन $p$-क्षेत्र में और $p$-क्षेत्र से होल $n$-क्षेत्र में विसरित (diffuse) होते हैं।
यह विसरण जंक्शन के पास $n$-पक्ष में स्थिर आयनित दाता परमाणुओं (धनात्मक आवेशों) और $p$-पक्ष में स्थिर आयनित ग्राही परमाणुओं (ऋणात्मक आवेशों) को छोड़ देता है।
यह क्षेत्र,जिसमें कोई गतिशील आवेश वाहक नहीं होते,अवक्षय परत (depletion region) कहलाता है।
इन स्थिर धनात्मक और ऋणात्मक आवेशों का संचय एक विद्युत क्षेत्र बनाता है जो आगे के विसरण का विरोध करता है,जिसके परिणामस्वरूप एक विभव प्राचीर (potential barrier) उत्पन्न होता है।

(A) दिए गए परिपथ में,डायोड का $p$-सिरा $4 \ V$ की बैटरी के ऋणात्मक टर्मिनल से जुड़ा है,और $n$-सिरा $1 \ V$ की बैटरी की ओर जुड़ा है।
विशेष रूप से,$p$-पक्ष का विभव $-4 \ V$ है और $n$-पक्ष का विभव $-1 \ V$ है।
चूंकि $p$-पक्ष का विभव $n$-पक्ष के विभव से कम है $(-4 \ V < -1 \ V)$,इसलिए डायोड रिवर्स बायस स्थिति में है।
रिवर्स बायस में एक आदर्श डायोड एक ओपन सर्किट की तरह कार्य करता है,जिसका अर्थ है कि यह अनंत प्रतिरोध प्रदान करता है।
इसलिए,परिपथ से कोई धारा प्रवाहित नहीं होगी।
धारा का परिमाण $0 \ A$ है।

(B) एक $p-n$ जंक्शन डायोड फॉरवर्ड बायस में होने पर धारा को आसानी से प्रवाहित होने देता है।
जब टर्मिनलों को उलट दिया जाता है,तो डायोड रिवर्स बायस में हो जाता है।
रिवर्स बायस स्थिति में,अवक्षय परत (depletion region) चौड़ी हो जाती है,जो आवेश वाहकों के प्रवाह के लिए बहुत उच्च प्रतिरोध प्रदान करती है।
परिणामस्वरूप,धारा घटकर लगभग शून्य हो जाती है।
इसलिए,उपकरण $X$ एक $p-n$ जंक्शन डायोड है।

(C) सही विकल्प $C$ है।
जब एक $p-n$ जंक्शन बनता है,तो $n$-क्षेत्र में इलेक्ट्रॉनों की उच्च सांद्रता और $p$-क्षेत्र में होल की उच्च सांद्रता होती है।
इस सांद्रता प्रवणता के कारण,इलेक्ट्रॉन $n$-पक्ष से $p$-पक्ष की ओर और होल $p$-पक्ष से $n$-पक्ष की ओर विसरित (diffuse) होते हैं।
जैसे ही ये आवेश वाहक जंक्शन को पार करते हैं,वे जंक्शन इंटरफ़ेस के पास पुनर्संयोजित (recombine) हो जाते हैं।
यह पुनर्संयोजन पीछे अचल आयनित अशुद्धि परमाणुओं ($n$-पक्ष पर धनात्मक आयन और $p$-पक्ष पर ऋणात्मक आयन) को छोड़ देता है,जो एक विद्युत क्षेत्र बनाते हैं जो आगे के विसरण का विरोध करता है।
यह क्षेत्र,जो मोबाइल आवेश वाहकों से रहित होता है,अवक्षय परत (depletion layer) के रूप में जाना जाता है।

(B) जब डायोड फॉरवर्ड बायस में होता है,तो यह एक शॉर्ट सर्किट (शून्य प्रतिरोध) की तरह कार्य करता है। अतः,$40 \ \Omega$ और $60 \ \Omega$ के दो प्रतिरोधक समानांतर क्रम में हैं।
$\therefore$ प्रभावी प्रतिरोध $R_1$ इस प्रकार है:
$R_1 = \frac{40 \times 60}{40 + 60} = \frac{2400}{100} = 24 \ \Omega$
जब डायोड रिवर्स बायस में होता है,तो यह एक ओपन सर्किट (अनंत प्रतिरोध) की तरह कार्य करता है। अतः,ऊपरी शाखा से कोई धारा प्रवाहित नहीं होती है।
$\therefore$ प्रभावी प्रतिरोध $R_2$ केवल निचली शाखा का प्रतिरोध है,जो $60 \ \Omega$ है।
$\therefore \frac{R_1}{R_2} = \frac{24}{60} = \frac{2}{5}$

(C) एमीटर का पाठ्यांक परिपथ में प्रवाहित होने वाली धारा को दर्शाता है।
डायोड युक्त परिपथ के लिए ओम के नियम के अनुसार,धारा $I$ का मान इस प्रकार है:
$I = \frac{V - V_{\text{diode}}}{R}$
यहाँ,आपूर्ति वोल्टेज $V = 5 \text{ V}$,प्रतिरोध $R = 200 \text{ } \Omega$,और सिलिकॉन डायोड के लिए फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रॉप $V_{\text{diode}} = 0.7 \text{ V}$ है।
इन मानों को सूत्र में रखने पर:
$I = \frac{5 \text{ V} - 0.7 \text{ V}}{200 \text{ } \Omega}$
$I = \frac{4.3 \text{ V}}{200 \text{ } \Omega} = 0.0215 \text{ A}$
धारा को मिलीएम्पियर में बदलने पर $(1 \text{ A} = 1000 \text{ mA})$:
$I = 0.0215 \times 1000 \text{ mA} = 21.5 \text{ mA}$
अतः,एमीटर का पाठ्यांक $21.5 \text{ mA}$ है।

(B) दिए गए परिपथ में,डायोड $D_2$ रिवर्स बायस में जुड़ा है क्योंकि इसका $n$-टर्मिनल बैटरी के धनात्मक टर्मिनल से जुड़ा है।
इसलिए,$40 \Omega$ प्रतिरोधक वाली शाखा से कोई धारा प्रवाहित नहीं होती है।
परिपथ एक एकल लूप में सरल हो जाता है जिसमें $40 \Omega$ का प्रतिरोधक और फॉरवर्ड बायस में डायोड $D_1$ होता है।
ओम के नियम का उपयोग करते हुए,बैटरी द्वारा आपूर्ति की गई धारा $I = \frac{V}{R} = \frac{10 \text{ V}}{40 \Omega} = 0.25 \text{ A}$ है।

(B) दिए गए परिपथ के लिए, डायोड फॉरवर्ड बायस में है क्योंकि एनोड पर विभव $(3 \text{ V})$ कैथोड पर विभव $(1 \text{ V})$ से अधिक है।
चूंकि डायोड आदर्श है, फॉरवर्ड बायस स्थिति में इसका प्रतिरोध $0 \Omega$ है।
प्रतिरोधक के सिरों पर विभवांतर $\Delta V = 3 \text{ V} - 1 \text{ V} = 2 \text{ V}$ है।
ओम के नियम का उपयोग करते हुए, परिपथ में प्रवाहित धारा $i$ है:
$i = \frac{\Delta V}{R} = \frac{2 \text{ V}}{100 \Omega} = 0.02 \text{ A}$.
इसे मिलीएम्पियर में बदलने पर:
$i = 0.02 \times 1000 \text{ mA} = 20 \text{ mA}$.

(B) दिए गए सर्किट में,डायोड का $P$-टर्मिनल $-5 \text{ V}$ से और $N$-टर्मिनल एक प्रतिरोधक के माध्यम से $-2 \text{ V}$ से जुड़ा है।
डायोड के फॉरवर्ड बायस में होने के लिए,$P$-टर्मिनल पर विभव $N$-टर्मिनल पर विभव से अधिक होना चाहिए।
यहाँ,$P$-टर्मिनल पर विभव $(V_P = -5 \text{ V})$ $N$-टर्मिनल पर विभव $(V_N = -2 \text{ V})$ से कम है।
चूंकि $V_P < V_N$,डायोड रिवर्स बायस में है।
एक आदर्श डायोड में,रिवर्स बायस में कोई धारा प्रवाहित नहीं होती है। इसलिए,सर्किट में धारा शून्य है।

(A) जब एक $p-n$ जंक्शन बनता है,तो इलेक्ट्रॉन $n$-क्षेत्र से $p$-क्षेत्र में और होल $p$-क्षेत्र से $n$-क्षेत्र में विसरित (diffuse) होते हैं।
यह विसरण एक अवक्षय क्षेत्र (depletion region) बनाता है जिसमें $n$-पक्ष से $p$-पक्ष की ओर एक आंतरिक विद्युत क्षेत्र निर्देशित होता है।
इस विद्युत क्षेत्र के कारण,$p$-पक्ष $n$-पक्ष के सापेक्ष उच्च विभव प्राप्त कर लेता है।
इसलिए,$n$-टाइप पक्ष का विभव $p$-टाइप पक्ष से कम होता है।

(B) जब एक $p-n$ जंक्शन डायोड को रिवर्स बायस किया जाता है,तो बैटरी का धनात्मक टर्मिनल $n$-क्षेत्र से और ऋणात्मक टर्मिनल $p$-क्षेत्र से जुड़ा होता है।
यह विन्यास बहुसंख्यक आवेश वाहकों ($p$-क्षेत्र में होल और $n$-क्षेत्र में इलेक्ट्रॉन) को जंक्शन से दूर खींचता है।
परिणामस्वरूप,अवक्षय परत (depletion layer) से आवेश वाहक और अधिक दूर हो जाते हैं,जिससे इसकी चौड़ाई बढ़ जाती है।
इसलिए,सही विकल्प $B$ है।

(D) जब डायोड $D$ फॉरवर्ड बायस में होता है,तो यह शॉर्ट सर्किट (शून्य प्रतिरोध) की तरह कार्य करता है। परिपथ में $40 \ \Omega$ और $400 \ \Omega$ के दो प्रतिरोध समानांतर क्रम में हैं।
अतः,प्रभावी प्रतिरोध $R_1$ इस प्रकार है:
$R_1 = \frac{40 \times 400}{40 + 400} = \frac{16000}{440} = \frac{1600}{44} = \frac{400}{11} \ \Omega$
जब डायोड $D$ रिवर्स बायस में होता है,तो यह ओपन सर्किट (अनंत प्रतिरोध) की तरह कार्य करता है। ऊपरी शाखा से कोई धारा प्रवाहित नहीं होती है।
अतः,प्रभावी प्रतिरोध $R_2$ केवल निचली शाखा का प्रतिरोध है:
$R_2 = 400 \ \Omega$
अब,$R_1: R_2$ का अनुपात ज्ञात करने पर:
$\frac{R_1}{R_2} = \frac{400/11}{400} = \frac{1}{11}$
इस प्रकार,अनुपात $R_1: R_2$ का मान $1: 11$ है।

(D) जब एक $p-n$ जंक्शन डायोड फॉरवर्ड बायस में होता है,तो बैटरी का धनात्मक टर्मिनल $p$-क्षेत्र से और ऋणात्मक टर्मिनल $n$-क्षेत्र से जुड़ा होता है।
यह बाहरी विद्युत क्षेत्र आंतरिक बैरियर विद्युत क्षेत्र का विरोध करता है।
परिणामस्वरूप,बहुसंख्यक आवेश वाहक (majority charge carriers) जंक्शन की ओर धकेले जाते हैं,जिससे अवक्षय परत (depletion layer) की चौड़ाई कम हो जाती है।
इसलिए,बैरियर विभव (barrier potential) कम हो जाता है,जिससे डायोड के माध्यम से विद्युत धारा आसानी से प्रवाहित हो सकती है।

(D) जब $p-n$ जंक्शन को फॉरवर्ड बायस में जोड़ा जाता है,तो बाहरी बैटरी का धनात्मक सिरा $p$-प्रकार के क्षेत्र से और ऋणात्मक सिरा $n$-प्रकार के क्षेत्र से जुड़ जाता है।
यह बाहरी विद्युत क्षेत्र अवक्षय परत के आंतरिक विद्युत क्षेत्र का विरोध करता है।
परिणामस्वरूप,प्रभावी विभव प्राचीर $(V_B)$ कम हो जाता है।
विभव प्राचीर में कमी के कारण,बहुसंख्यक आवेश वाहक जंक्शन की ओर धकेले जाते हैं,जिससे अवक्षय परत की चौड़ाई $(X)$ कम हो जाती है।
अतः,विभव प्राचीर और अवक्षय परत की चौड़ाई दोनों घट जाते हैं।

(B) एक जंक्शन डायोड फॉरवर्ड बायस्ड तब होता है जब $P$-टर्मिनल का विभव $(V_P)$,$N$-टर्मिनल के विभव $(V_N)$ से अधिक हो,अर्थात $V_P > V_N$ हो।
प्रत्येक विकल्प का विश्लेषण करते हैं:
$A$: $V_P = +5 \ V$,$V_N = +10 \ V$. यहाँ $V_P < V_N$ है,इसलिए यह रिवर्स बायस्ड है।
$B$: $V_P = -1.0 \ V$,$V_N = -1.5 \ V$. यहाँ $V_P > V_N$ है (क्योंकि $-1.0 > -1.5$),इसलिए यह फॉरवर्ड बायस्ड है।
$C$: $V_P = 0 \ V$,$V_N = +1 \ V$. यहाँ $V_P < V_N$ है,इसलिए यह रिवर्स बायस्ड है।
$D$: $V_P = -2 \ V$,$V_N = 0 \ V$. यहाँ $V_P < V_N$ है,इसलिए यह रिवर्स बायस्ड है।
अतः,सही विकल्प $B$ है।

(C) $P-N$ जंक्शन डायोड में,जब रिवर्स बायस वोल्टेज को एक बड़े मान तक बढ़ाया जाता है,तो यह अंततः ब्रेकडाउन वोल्टेज तक पहुँच जाता है।
इस बिंदु पर,क्रिस्टल लैटिस में सहसंयोजक बंध टूट जाते हैं,जिससे आवेश वाहकों का तेजी से उत्पादन होता है।
परिणामस्वरूप,डायोड से प्रवाहित होने वाली धारा अचानक बढ़ जाती है।

(A) एक $p-n$ जंक्शन डायोड में,फॉरवर्ड बायस तब होता है जब $p$-प्रकार के अर्धचालक को बाहरी बैटरी के धनात्मक टर्मिनल से और $n$-प्रकार के अर्धचालक को ऋणात्मक टर्मिनल से जोड़ा जाता है।
यह विन्यास अवक्षय परत (depletion layer) की चौड़ाई को कम करता है और विभव प्राचीर (potential barrier) को नीचा करता है,जिससे डायोड के माध्यम से धारा आसानी से प्रवाहित हो सकती है।

(C) $PN$ जंक्शन डायोड की फॉरवर्ड बायस विशेषता गैर-रेखीय और घातांकीय (exponential) प्रकृति की होती है।
जैसे-जैसे फॉरवर्ड वोल्टेज $V$ बढ़ता है,धारा $I$ पहले धीरे-धीरे बढ़ती है और फिर नी (knee) वोल्टेज के बाद तेजी से बढ़ती है।
दिए गए वक्रों में से,वक्र $D$ वोल्टेज के साथ धारा में घातांकीय वृद्धि को दर्शाता है,जो डायोड के फॉरवर्ड बायस क्षेत्र की विशेषता है।
वक्र $A$ एक रेखीय कमी को दर्शाता है,$B$ एक धीमी रेखीय वृद्धि को दर्शाता है,और $C$ एक रेखीय वृद्धि को दर्शाता है।
इसलिए,ग्राफ $D$ फॉरवर्ड बायस विशेषता को सही ढंग से दर्शाता है।

(C) दिए गए परिपथ में, $10 \,V$ का स्रोत परिपथ से जुड़ा है।
डायोड के अभिविन्यास को देखते हुए:
- डायोड $D_1$ का कैथोड धनात्मक विभव की ओर जुड़ा है ($R_1$ के माध्यम से), जिससे यह रिवर्स बायस में हो जाता है। अतः, $D_1$ एक ओपन सर्किट (खुले स्विच) की तरह कार्य करता है ($R_2$ से कोई धारा प्रवाहित नहीं होती)।
- डायोड $D_2$ का एनोड धनात्मक विभव की ओर जुड़ा है, जिससे यह फॉरवर्ड बायस में हो जाता है। अतः, $D_2$ एक बंद स्विच (शॉर्ट सर्किट) की तरह कार्य करता है।
इसलिए, परिपथ $10 \,V$ की बैटरी, प्रतिरोध $R_1 = 2 \,\Omega$ और प्रतिरोध $R_3 = 2 \,\Omega$ के श्रेणी संयोजन में सरल हो जाता है।
परिपथ में कुल प्रतिरोध $R_{eq} = R_1 + R_3 = 2 \,\Omega + 2 \,\Omega = 4 \,\Omega$ है।
$R_1$ से प्रवाहित होने वाली धारा ओम के नियम द्वारा दी जाती है: $I = \frac{V}{R_{eq}} = \frac{10 \,V}{4 \,\Omega} = 2.5 \,A$.

(D) जब एक $p-n$ जंक्शन डायोड को रिवर्स बायस में रखा जाता है,तो बैटरी का धनात्मक टर्मिनल $n$-क्षेत्र से और ऋणात्मक टर्मिनल $p$-क्षेत्र से जुड़ा होता है।
यह विन्यास मेजॉरिटी चार्ज कैरियर्स ($n$-क्षेत्र में इलेक्ट्रॉन और $p$-क्षेत्र में होल) को जंक्शन से दूर खींचता है।
परिणामस्वरूप,अवक्षय परत (depletion layer) की चौड़ाई बढ़ जाती है।
चूंकि अवक्षय परत की चौड़ाई बढ़ जाती है,इसलिए विभव प्राचीर की ऊंचाई भी बढ़ जाती है,जिससे मेजॉरिटी चार्ज कैरियर्स के लिए जंक्शन को पार करना अधिक कठिन हो जाता है।

(D) डायोड इस प्रकार जुड़ा है कि p-सिरा $+5 \ V$ पर और n-सिरा $+3 \ V$ पर है।
चूंकि p-सिरे का विभव n-सिरे के विभव से अधिक है,इसलिए डायोड अग्र-अभिनत (forward-biased) है।
आदर्श डायोड मानते हुए,प्रतिरोधक के सिरों पर विभवांतर $V = 5 \ V - 3 \ V = 2 \ V$ है।
प्रतिरोध $R = 200 \ \Omega$ है।
ओम के नियम का उपयोग करते हुए,धारा $I = \frac{V}{R} = \frac{2 \ V}{200 \ \Omega} = 0.01 \ A = 10^{-2} \ A$ प्राप्त होती है।

(C) डायोड फॉरवर्ड बायस में जुड़ा हुआ है क्योंकि $p$-सिरा $n$-सिरे $(-5 \text{ V})$ की तुलना में उच्च विभव $(+3 \text{ V})$ पर है।
फॉरवर्ड बायस में एक आदर्श जंक्शन डायोड के लिए, डायोड का प्रतिरोध शून्य होता है।
प्रतिरोधक के सिरों पर विभवांतर $V = V_P - V_Q = 3 \text{ V} - (-5 \text{ V}) = 8 \text{ V}$ है।
प्रतिरोध $R = 2 \text{ k}\Omega = 2000 \text{ }\Omega$ है।
ओम के नियम का उपयोग करते हुए, धारा $I = \frac{V}{R} = \frac{8 \text{ V}}{2000 \text{ }\Omega} = 4 \times 10^{-3} \text{ A}$ प्राप्त होती है।

(B) परिपथ $(a)$ में,दो डायोड श्रेणीक्रम में इस प्रकार जुड़े हैं कि वे एक-दूसरे का विरोध करते हैं। विशेष रूप से,एक डायोड अग्र-अभिनत (forward-biased) है जबकि दूसरा पश्च-अभिनत (reverse-biased) है। चूंकि एक आदर्श पश्च-अभिनत डायोड एक खुले परिपथ (अनंत प्रतिरोध) के रूप में कार्य करता है,इसलिए परिपथ में कोई धारा प्रवाहित नहीं होती है। अतः,एमीटर कोई विक्षेप नहीं दिखाएगा।
परिपथ $(b)$ में,दोनों डायोड अग्र-अभिनत हैं,जिससे धारा प्रवाहित हो सकती है।
परिपथ $(c)$ और $(d)$ में,डायोड समानांतर क्रम में हैं,और कम से कम एक पथ अग्र-अभिनत है,जिससे धारा प्रवाहित हो सकती है।

(C) परिपथ $X$ में,दोनों डायोड $D_1$ और $D_2$ अग्र अभिनत (forward biased) हैं,इसलिए दोनों धारा का चालन करेंगे।
$4 \ \Omega$ के दो प्रतिरोध समानांतर क्रम में जुड़े हैं।
उनका तुल्य प्रतिरोध $R_{eq} = \frac{4 \times 4}{4 + 4} = \frac{16}{8} = 2 \ \Omega$ है।
कुल धारा $I_X = \frac{V}{R_{eq}} = \frac{8 \ V}{2 \ \Omega} = 4 \ A$ है।
परिपथ $Y$ में,डायोड $D_1$ अग्र अभिनत है,लेकिन डायोड $D_2$ उत्क्रम अभिनत (reverse biased) है।
इसलिए,केवल डायोड $D_1$ ही धारा का चालन करेगा।
परिपथ में प्रभावी प्रतिरोध $4 \ \Omega$ है।
कुल धारा $I_Y = \frac{V}{R} = \frac{8 \ V}{4 \ \Omega} = 2 \ A$ है।
अतः,धाराओं के मान क्रमशः $4 \ A$ और $2 \ A$ हैं।

(B) एक अनबायस्ड $p-n$ जंक्शन में,$n$-क्षेत्र से $p$-क्षेत्र में इलेक्ट्रॉनों का और $p$-क्षेत्र से $n$-क्षेत्र में होल्स का विसरण (diffusion) जंक्शन के पास होता है।
जब ये आवेश वाहक जंक्शन को पार करते हैं,तो वे पुनर्संयोजित (recombine) होकर एक-दूसरे को उदासीन कर देते हैं।
परिणामस्वरूप,जंक्शन के पास का क्षेत्र गतिशील आवेश वाहकों (मुक्त इलेक्ट्रॉनों और होल्स) से रिक्त हो जाता है।
इस क्षेत्र को डिप्लीशन लेयर या अवक्षय क्षेत्र कहा जाता है।
इसलिए,यह परत गतिशील आवेश वाहकों,यानी इलेक्ट्रॉनों और होल्स से रिक्त होती है।

(D) दिए गए परिपथ में,दो डायोड $D_{1}$ और $D_{2}$ को एक $DC$ वोल्टेज स्रोत के साथ श्रेणीक्रम में जोड़ा गया है।
परिपथ में धारा प्रवाहित होने के लिए,दोनों डायोड का अग्र-अभिनत (forward-biased) होना आवश्यक है।
हालाँकि,डायोड के अभिविन्यास को देखने पर,$D_{1}$ अग्र-अभिनत है जबकि $D_{2}$ पश्च-अभिनत (reverse-biased) है।
श्रेणी परिपथ में,धारा $I$ सभी घटकों से समान होती है।
चूंकि $D_{2}$ पश्च-अभिनत है,यह बहुत उच्च प्रतिरोध प्रदान करता है,जो प्रभावी रूप से एक खुले स्विच के रूप में कार्य करता है।
परिणामस्वरूप,बैटरी का संपूर्ण विभवांतर पश्च-अभिनत डायोड $D_{2}$ के सिरों पर दिखाई देता है,जबकि अग्र-अभिनत डायोड $D_{1}$ के सिरों पर विभवांतर नगण्य (सिलिकॉन के लिए लगभग $0.7 \ V$) होता है।
यदि $D_{1}$ और $D_{2}$ के सिरों पर विभवांतर समान बताया गया है,तो इसका अर्थ है कि परिपथ विन्यास या समान विशेषताओं की धारणा का पुनर्मूल्यांकन किया जाना चाहिए,या डायोड एक विशिष्ट ब्रेकडाउन क्षेत्र में काम कर रहे हैं। मानक व्याख्या के अनुसार,एक पश्च-अभिनत डायोड के सिरों पर विभवांतर अग्र-अभिनत डायोड की तुलना में बहुत अधिक होता है।

(D) $PN$ जंक्शन डायोड में,यदि एनोड (p-साइड) का विभव कैथोड (n-साइड) के विभव से अधिक है,तो डायोड फॉरवर्ड बायस्ड होता है। यदि एनोड का विभव कैथोड के विभव से कम है,तो यह रिवर्स बायस्ड होता है।
आरेख $(A)$ में,एनोड $-4 \ V$ पर है और कैथोड $-3 \ V$ पर है। चूंकि $-4 \ V < -3 \ V$,एनोड कैथोड की तुलना में कम विभव पर है,इसलिए आरेख $(A)$ रिवर्स बायस्ड है।
आरेख $(B)$ में,मानक विन्यास को मानते हुए जहाँ एनोड $-2 \ V$ पर है और कैथोड $-4 \ V$ पर है,एनोड कैथोड की तुलना में उच्च विभव पर है,इसलिए आरेख $(B)$ फॉरवर्ड बायस्ड है।
अतः,आरेख $(A)$ रिवर्स बायस्ड है और आरेख $(B)$ फॉरवर्ड बायस्ड है।

(B) दी गई परिपथ में,डायोड का $p$-सिरा $+2 V$ से और $n$-सिरा $400 \Omega$ के प्रतिरोधक के माध्यम से $-2 V$ से जुड़ा है।
चूंकि $p$-सिरे का विभव $n$-सिरे के विभव से अधिक है,इसलिए डायोड अग्र अभिनत (forward biased) है।
एक आदर्श डायोड के लिए,अग्र प्रतिरोध $0 \Omega$ होता है।
इसलिए,परिपथ में कुल प्रतिरोध $R = 400 \Omega$ है।
परिपथ में विभवांतर $V = 2 V - (-2 V) = 4 V$ है।
ओम के नियम का उपयोग करते हुए,धारा $I = V / R$ द्वारा दी जाती है।
$I = 4 V / 400 \Omega = 1 / 100 A = 0.01 A$.
मिलीएम्पियर में बदलने पर,$I = 0.01 \times 1000 mA = 10 mA$।

(D) $(i)$ जब एक $p-n$ जंक्शन अग्र अभिनत (forward biased) होता है,तो बाहरी विद्युत क्षेत्र अवक्षय क्षेत्र के आंतरिक विद्युत क्षेत्र का विरोध करता है। यह विभव प्राचीर (potential barrier) को कम करता है और परिणामस्वरूप अवक्षय परत की चौड़ाई घट जाती है।
$(ii)$ जब एक $p-n$ जंक्शन पश्च अभिनत (reverse biased) होता है,तो बाहरी विद्युत क्षेत्र अवक्षय क्षेत्र के आंतरिक विद्युत क्षेत्र का समर्थन करता है। यह विभव प्राचीर को बढ़ाता है और परिणामस्वरूप अवक्षय परत की चौड़ाई बढ़ जाती है।

(D) जब एक $p-n$ जंक्शन डायोड रिवर्स बायस में होता है,तो बैटरी का धनात्मक टर्मिनल $n$-क्षेत्र से और ऋणात्मक टर्मिनल $p$-क्षेत्र से जुड़ा होता है।
यह विन्यास बहुसंख्यक आवेश वाहकों (majority charge carriers) को जंक्शन से दूर खींचता है।
परिणामस्वरूप,अवक्षय परत (depletion layer) की चौड़ाई बढ़ जाती है।
अतः,विभव प्राचीर (potential barrier) भी बढ़ जाता है,जो धारा के प्रवाह का विरोध करता है,जिससे विद्युत चालन नगण्य हो जाता है।

(A) एक $p-n$ जंक्शन डायोड में,जब रिवर्स बायस लागू किया जाता है,तो बैटरी का धनात्मक टर्मिनल $n$-क्षेत्र से और ऋणात्मक टर्मिनल $p$-क्षेत्र से जुड़ जाता है।
इसके कारण बहुसंख्यक आवेश वाहक ($n$-क्षेत्र में इलेक्ट्रॉन और $p$-क्षेत्र में होल) जंक्शन से दूर चले जाते हैं।
परिणामस्वरूप,अवक्षय परत (depletion layer) चौड़ी हो जाती है और बैरियर विभव बढ़ जाता है।
अवक्षय परत की बढ़ी हुई चौड़ाई के कारण,बहुसंख्यक आवेश वाहकों का प्रवाह रुक जाता है,जिसका अर्थ है कि डायोड धारा के लिए उच्च प्रतिरोध प्रदान करता है।

(B) $p-n$ जंक्शन डायोड में,जब इसे रिवर्स बायस किया जाता है,तो लगाया गया वोल्टेज बैरियर विभव (barrier potential) का समर्थन करता है,जिससे अवक्षय परत की चौड़ाई बढ़ जाती है।
फॉरवर्ड बायसिंग में,अवक्षय परत की चौड़ाई कम हो जाती है क्योंकि फॉरवर्ड वोल्टेज विभव प्राचीर (potential barrier) का विरोध करता है।
इसके अतिरिक्त,भारी डोपिंग के साथ अवक्षय परत की चौड़ाई कम हो जाती है क्योंकि आवेश वाहकों (charge carriers) की बढ़ी हुई सांद्रता के कारण स्पेस चार्ज क्षेत्र संकरा हो जाता है।

(C) डायोड फॉरवर्ड बायस में जुड़ा है क्योंकि $p$-सिरा $+3 \text{ V}$ पर है और $n$-सिरा $+1 \text{ V}$ पर है।
चूंकि डायोड आदर्श है, फॉरवर्ड बायस में इसका प्रतिरोध शून्य है।
प्रतिरोध $R = 100 \ \Omega$ के सिरों पर विभवांतर $V = 3 \text{ V} - 1 \text{ V} = 2 \text{ V}$ है।
ओम के नियम का उपयोग करते हुए, धारा $I = \frac{V}{R} = \frac{2 \text{ V}}{100 \ \Omega} = 0.02 \text{ A}$ है।
मिलीएम्पीयर में बदलने पर, $I = 0.02 \times 1000 \text{ mA} = 20 \text{ mA}$ प्राप्त होता है।

(C) जब एक $p-n$ जंक्शन फॉरवर्ड बायस में होता है,तो बैटरी का धनात्मक टर्मिनल $p$-साइड से और ऋणात्मक टर्मिनल $n$-साइड से जुड़ा होता है।
यह डिप्लेशन लेयर की चौड़ाई को कम करता है और पोटेंशियल बैरियर को घटाता है।
परिणामस्वरूप,डायोड बहुत कम प्रतिरोध प्रदान करता है और इसमें से विद्युत धारा प्रवाहित होने देता है।
इसलिए,फॉरवर्ड बायस में,$p-n$ जंक्शन डायोड एक बंद स्विच के रूप में कार्य करता है।

(B) जब एक $pn$-जंक्शन डायोड रिवर्स बायस में होता है,तो बाहरी बैटरी का धनात्मक टर्मिनल $n$-क्षेत्र से और ऋणात्मक टर्मिनल $p$-क्षेत्र से जुड़ा होता है।
यह विन्यास बहुसंख्यक आवेश वाहकों ( $p$-क्षेत्र में होल्स और $n$-क्षेत्र में इलेक्ट्रॉन) को जंक्शन से दूर खींचता है।
परिणामस्वरूप,जंक्शन के पास स्थिर आयनों की सांद्रता बढ़ जाती है,जिससे अवक्षय परत (depletion layer) की चौड़ाई बढ़ जाती है।

(C) जब एक डायोड को अग्र अभिनत (forward biased) किया जाता है,तो बैटरी का धनात्मक टर्मिनल $p$-प्रकार के क्षेत्र से और ऋणात्मक टर्मिनल $n$-प्रकार के क्षेत्र से जुड़ा होता है।
यह बाहरी विद्युत क्षेत्र अवक्षय परत के आंतरिक विद्युत क्षेत्र का विरोध करता है।
जैसे-जैसे अग्र वोल्टेज बढ़ता है,विभव प्राचीर (potential barrier) कम हो जाता है और बहुसंख्यक आवेश वाहक जंक्शन की ओर धकेले जाते हैं।
इसके परिणामस्वरूप अवक्षय परत की चौड़ाई कम हो जाती है।
अतः,सही विकल्प $C$ है।

(A) स्पेस चार्ज क्षेत्र,जिसे अवक्षय परत (depletion layer) के रूप में भी जाना जाता है,$p$-प्रकार और $n$-प्रकार के अर्धचालकों के इंटरफ़ेस पर बनता है।
एक सामान्य $pn$ जंक्शन डायोड में,इस अवक्षय परत की चौड़ाई बहुत कम होती है।
यह आमतौर पर $10^{-6} \ m$ की कोटि का होता है,जो $1 \ \mu m$ के बराबर है।
विशेष रूप से,अवक्षय क्षेत्र की चौड़ाई आमतौर पर $0.1 \ \mu m$ से $1 \ \mu m$ की सीमा में होती है।
दिए गए विकल्पों में से,$0.5 \ \mu m$ स्पेस चार्ज क्षेत्र की विशिष्ट चौड़ाई का प्रतिनिधित्व करने वाला सबसे उपयुक्त मान है।

(C) विभव प्राचीर $V$,विद्युत क्षेत्र $E$ और अवक्षय परत की चौड़ाई $d$ से सूत्र $V = E \cdot d$ द्वारा संबंधित है।
दिया गया है:
विद्युत क्षेत्र $E = 1 \times 10^{6} \text{ V/m}$
चौड़ाई $d = 5000 \text{ Å} = 5000 \times 10^{-10} \text{ m} = 5 \times 10^{-7} \text{ m}$
मान रखने पर:
$V = (1 \times 10^{6} \text{ V/m}) \times (5 \times 10^{-7} \text{ m})$
$V = 5 \times 10^{-1} \text{ V}$
$V = 0.5 \text{ V}$
अतः,सही विकल्प $C$ है।

(A) एक आदर्श डायोड के लिए,फॉरवर्ड बायस प्रतिरोध $0 \ \Omega$ और रिवर्स बायस प्रतिरोध $\infty \ \Omega$ होता है।
$(i)$ स्थिति $V_A > V_B$:
इस स्थिति में,दोनों डायोड $D_1$ और $D_2$ फॉरवर्ड बायस में हैं।
इसलिए,प्रत्येक शाखा का प्रतिरोध $50 \ \Omega + 0 \ \Omega = 50 \ \Omega$ है।
चूंकि दोनों शाखाएं समानांतर में हैं,इसलिए तुल्य प्रतिरोध $R_{AB}$ इस प्रकार होगा:
$\frac{1}{R_{AB}} = \frac{1}{50} + \frac{1}{50} = \frac{2}{50} = \frac{1}{25}$
$R_{AB} = 25 \ \Omega$.
(ii) स्थिति $V_B > V_A$:
इस स्थिति में,दोनों डायोड $D_1$ और $D_2$ रिवर्स बायस में हैं।
इसलिए,प्रत्येक शाखा का प्रतिरोध $50 \ \Omega + \infty \ \Omega = \infty \ \Omega$ है।
चूंकि दोनों शाखाएं समानांतर में हैं,इसलिए तुल्य प्रतिरोध $R_{AB}$ इस प्रकार होगा:
$\frac{1}{R_{AB}} = \frac{1}{\infty} + \frac{1}{\infty} = 0 + 0 = 0$
$R_{AB} = \infty \ \Omega$.
अतः,तुल्य प्रतिरोध क्रमशः $25 \ \Omega$ और $\infty \ \Omega$ हैं।

(A) दिए गए परिपथ में,डायोड रिवर्स बायस में जुड़ा है क्योंकि बैटरी का धनात्मक टर्मिनल डायोड के $n$-सिरे (कैथोड) से और ऋणात्मक टर्मिनल $p$-सिरे (एनोड) से जुड़ा है।
चूंकि डायोड का रिवर्स बायस प्रतिरोध अनंत है,इसलिए डायोड शाखा से प्रवाहित होने वाली धारा $I_1 = 0.0 \ A$ होगी।
$50 \ \Omega$ का प्रतिरोध $10 \ V$ की बैटरी के साथ समानांतर में जुड़ा है। इसलिए,प्रतिरोध से प्रवाहित होने वाली धारा $I_2$ ओम के नियम के अनुसार है:
$I_2 = \frac{V}{R} = \frac{10 \ V}{50 \ \Omega} = 0.2 \ A$.
अतः,$I_1 = 0.0 \ A$ और $I_2 = 0.2 \ A$ है।

(B) जब एक $p-n$ जंक्शन को फॉरवर्ड बायस किया जाता है,तो बाहरी बैटरी का धनात्मक टर्मिनल $p$-साइड से और ऋणात्मक टर्मिनल $n$-साइड से जुड़ा होता है।
यह बाहरी विद्युत क्षेत्र डेप्लेशन क्षेत्र के आंतरिक विद्युत क्षेत्र का विरोध करता है।
परिणामस्वरूप,डेप्लेशन परत की चौड़ाई कम हो जाती है और विभव प्राचीर (potential barrier) की ऊंचाई कम हो जाती है।
इसलिए,सही विकल्प $B$ है।

(B) दिया गया विद्युत धारा $I = 0.2 \, mA = 0.2 \times 10^{-3} \, A$.
डायोड पर वोल्टेज ड्रॉप $V_d = 0.2 \, V$.
प्रतिरोध $R_1 = R_2 = 5 \, k\Omega = 5 \times 10^3 \, \Omega$.
परिपथ में एक प्रतिरोध $R_1$, एक डायोड और एक प्रतिरोध $R_2$ श्रेणीक्रम में जुड़े हैं।
प्रतिरोध $R_1$ पर वोल्टेज ड्रॉप $V_{R1} = I \times R_1 = (0.2 \times 10^{-3} \, A) \times (5 \times 10^3 \, \Omega) = 1 \, V$.
प्रतिरोध $R_2$ पर वोल्टेज ड्रॉप $V_{R2} = I \times R_2 = (0.2 \times 10^{-3} \, A) \times (5 \times 10^3 \, \Omega) = 1 \, V$.
$A$ और $B$ के बीच कुल वोल्टेज अंतर घटकों पर वोल्टेज ड्रॉप का योग है: $V_{AB} = V_{R1} + V_d + V_{R2} = 1 \, V + 0.2 \, V + 1 \, V = 2.2 \, V$.

(C) दिए गए परिपथ में,$3 \text{ V}$ की बैटरी का धनात्मक टर्मिनल डायोड $D_1$ के कैथोड और डायोड $D_2$ के एनोड से जुड़ा है।
$1$. डायोड $D_1$: बैटरी का धनात्मक टर्मिनल $D_1$ के n-भाग (कैथोड) से जुड़ा है। अतः,$D_1$ रिवर्स बायस्ड है और एक ओपन सर्किट की तरह कार्य करता है (इस शाखा से कोई धारा प्रवाहित नहीं होती है)।
$2$. डायोड $D_2$: बैटरी का धनात्मक टर्मिनल $D_2$ के p-भाग (एनोड) से जुड़ा है। अतः,$D_2$ फॉरवर्ड बायस्ड है और एक बंद स्विच की तरह कार्य करता है (आदर्श डायोड का प्रतिरोध शून्य होता है)।
$3$. तुल्य प्रतिरोध: चूंकि $D_1$ एक ओपन सर्किट है,इसलिए धारा केवल $D_2$ और $30 \Omega$ प्रतिरोध वाली शाखा से होकर बहती है,जो $70 \Omega$ प्रतिरोध के साथ श्रेणीक्रम में है।
$R_{eq} = 30 \Omega + 70 \Omega = 100 \Omega$
$4$. धारा की गणना: ओम के नियम के अनुसार,$I = \frac{V}{R_{eq}}$
$I = \frac{3 \text{ V}}{100 \Omega} = 0.03 \text{ A}$

(B) दिया गया है:
बैटरी का emf,$V = 5.7 \ V$
डायोड का रोधिका विभव,$V_B = 0.7 \ V$
श्रेणी प्रतिरोध,$R_S = 5 \ k\Omega = 5 \times 10^3 \ \Omega$
अग्र अभिनत $p-n$ जंक्शन डायोड में,प्रतिरोधक के सिरों पर प्रभावी वोल्टेज बैटरी के emf और रोधिका विभव का अंतर होता है।
प्रभावी वोल्टेज,$V_{eff} = V - V_B = 5.7 \ V - 0.7 \ V = 5.0 \ V$
ओम के नियम का उपयोग करते हुए,परिपथ में धारा $I$ है:
$I = \frac{V_{eff}}{R_S} = \frac{5.0 \ V}{5 \times 10^3 \ \Omega} = 1 \times 10^{-3} \ A$
$I = 1 \ mA$

(A) $p-n$ जंक्शन डायोड में,अर्धचालक के भीतर धारा इलेक्ट्रॉन और होल दोनों के कारण होती है।
हालाँकि,बाहरी कनेक्टिंग तारों में,धारा पूरी तरह से इलेक्ट्रॉनिक होती है।
जब डायोड फॉरवर्ड बायस में होता है,तो विभवांतर के कारण मुक्त इलेक्ट्रॉन बाहरी सर्किट (कनेक्टिंग तारों) के माध्यम से ऋणात्मक टर्मिनल से धनात्मक टर्मिनल की ओर प्रवाहित होते हैं।
इसलिए,कनेक्टिंग तार में प्रवाहित होने वाले आवेश वाहक मुक्त इलेक्ट्रॉन होते हैं।