Zener Diode Questions in Gujarati

(B) $p-n$ જંકશન ડાયોડમાં જ્યારે તે ઉચ્ચ રિવર્સ બાયસ સ્થિતિમાં હોય ત્યારે ઝેનર બ્રેકડાઉન થાય છે.
જેમ જેમ રિવર્સ બાયસ વોલ્ટેજ વધે છે,તેમ ડેપ્લેશન રિજનમાં વિદ્યુતક્ષેત્ર ખૂબ જ પ્રબળ બને છે.
આ પ્રબળ વિદ્યુતક્ષેત્ર વેલેન્સ બેન્ડમાં રહેલા ઇલેક્ટ્રોન પર બળ લગાડે છે,જે સહસંયોજક બંધ તોડવા માટે પૂરતું હોય છે.
પરિણામે,મોટી સંખ્યામાં ઇલેક્ટ્રોન-હોલ જોડીઓ ઉત્પન્ન થાય છે,જેના કારણે રિવર્સ કરંટમાં અચાનક વધારો થાય છે.
આ ઘટનાને ઝેનર બ્રેકડાઉન તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

(B) ઝેનર બ્રેકડાઉન વધુ પડતા ડોપ્ડ (heavily doped) $P-N$ જંકશન ડાયોડમાં થાય છે.
વધુ ડોપિંગ ધરાવતા ડાયોડમાં ડેપ્લેશન લેયર ખૂબ જ પાતળું હોય છે.
જ્યારે રિવર્સ બાયસ વોલ્ટેજ લાગુ કરવામાં આવે છે,ત્યારે પાતળા ડેપ્લેશન લેયર પરનું વિદ્યુતક્ષેત્ર ખૂબ જ પ્રબળ બની જાય છે,જે ઇલેક્ટ્રોનને તેમના સહસંયોજક બંધમાંથી બહાર ખેંચે છે.
આ પ્રક્રિયાને ઝેનર બ્રેકડાઉન તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
તેનાથી વિપરીત,ઓછા ડોપિંગવાળા ડાયોડમાં ડેપ્લેશન લેયર પહોળું હોય છે,અને તે કિસ્સામાં બ્રેકડાઉન માટે એવાલાન્ચ મલ્ટિપ્લિકેશન એ પ્રાથમિક પ્રક્રિયા છે.

(D) વિધાન $A$ ખોટું છે કારણ કે સિલિકોન $PN$ જંકશન માટે પોટેન્શિયલ બેરિયર આશરે $0.7 \, V$ હોય છે,અને જર્મેનિયમ $PN$ જંકશન માટે તે આશરે $0.3 \, V$ હોય છે. $0.1 \, V$ થી $0.3 \, V$ ની રેન્જ તમામ $PN$ જંકશન માટે લાગુ પડતી નથી.
વિધાન $B$ સાચું છે કારણ કે ઝેનર ડાયોડને ખાસ કરીને રિવર્સ બ્રેકડાઉન વિસ્તારમાં કામ કરવા માટે ડિઝાઇન કરવામાં આવ્યો છે જેથી તે વોલ્ટેજ રેગ્યુલેટર તરીકે કાર્ય કરી શકે. જ્યારે તે ફોરવર્ડ બાયસમાં હોય છે,ત્યારે તે સામાન્ય $PN$ જંકશન ડાયોડની જેમ વર્તે છે.
તેથી,વિધાન $A$ ખોટું છે અને વિધાન $B$ સાચું છે.

(A) ઝેનર ડાયોડની સંજ્ઞા પ્રમાણભૂત p-n જંકશન ડાયોડની સંજ્ઞા દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે,પરંતુ તેમાં કેથોડની રેખા બંને છેડેથી વળેલી હોય છે,જે '$Z$' અક્ષર જેવી દેખાય છે.
વિકલ્પ $A$ ઝેનર ડાયોડ માટેની આ પ્રમાણભૂત સંજ્ઞાને યોગ્ય રીતે દર્શાવે છે.

(D) ઝેનર ડાયોડ એ એક ખાસ પ્રકારનો ડાયોડ છે જે રિવર્સ બ્રેકડાઉન વિસ્તારમાં કાર્ય કરવા માટે બનાવવામાં આવ્યો છે.
જ્યારે ઇનપુટ વોલ્ટેજ બદલાય છે,ત્યારે ઝેનર ડાયોડ તેના ટર્મિનલ્સ પર અચળ વોલ્ટેજ જાળવી રાખે છે,જો તેમાંથી વહેતો પ્રવાહ તેની નિર્ધારિત મર્યાદામાં રહે.
આ ગુણધર્મને કારણે તે $dc$ વોલ્ટેજ રેગ્યુલેટર અથવા સ્ટેબિલાઇઝર તરીકે કાર્ય કરી શકે છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $D$ છે.

(B) ઝેનર ડાયોડ ખાસ કરીને રિવર્સ બ્રેકડાઉન વિસ્તારમાં કાર્ય કરવા માટે બનાવવામાં આવે છે. તેનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે વોલ્ટેજ રેગ્યુલેટર તરીકે થાય છે જેથી લોડ પર અચળ આઉટપુટ વોલ્ટેજ જાળવી શકાય,જેને વોલ્ટેજ સ્ટેબિલાઇઝેશન કહેવામાં આવે છે. તેનાથી વિપરીત,સામાન્ય $p-n$ જંકશન ડાયોડનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે રેક્ટિફિકેશન માટે થાય છે.

(D) ઝેનર ડાયોડનું મહત્તમ પાવર ડિસિપેશન $(P)$ $364 \;mW = 364 \times 10^{-3} \;W$ આપેલ છે.
બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ $(V_Z)$ $9.1 \;V$ આપેલ છે.
ડાયોડ વહન કરી શકે તેવો મહત્તમ પ્રવાહ $(I_{Z_{\max}})$ નીચેના સૂત્ર દ્વારા ગણવામાં આવે છે:
$I_{Z_{\max}} = \frac{P}{V_Z}$
આપેલ કિંમતો મૂકતા:
$I_{Z_{\max}} = \frac{364 \times 10^{-3} \;W}{9.1 \;V}$
$I_{Z_{\max}} = 40 \times 10^{-3} \;A$
મિલીએમ્પીયર $(mA)$ માં ફેરવતા:
$I_{Z_{\max}} = 40 \;mA$.

(D) ઝેનર ડાયોડ $1 \, k\Omega$ ના લોડ અવરોધ સાથે સમાંતરમાં જોડાયેલ છે. ઝેનર વોલ્ટેજ $5 \, V$ હોવાથી,લોડ અવરોધ પરનો વોલ્ટેજ પણ $5 \, V$ થશે.
લોડ અવરોધમાંથી વહેતો પ્રવાહ $I_L = \frac{V_Z}{R_L} = \frac{5 \, V}{1 \, k\Omega} = 5 \, mA$ છે.
સ્ત્રોતમાંથી $500 \, \Omega$ ના અવરોધમાંથી વહેતો કુલ પ્રવાહ $I = \frac{V_{source} - V_Z}{R} = \frac{10 \, V - 5 \, V}{500 \, \Omega} = \frac{5 \, V}{500 \, \Omega} = 0.01 \, A = 10 \, mA$ છે.
નોડ પર કિર્ચોફના પ્રવાહના નિયમ મુજબ,ઝેનર ડાયોડમાંથી વહેતો પ્રવાહ $I_Z$ (અથવા $I_1$) એ $I_Z = I - I_L = 10 \, mA - 5 \, mA = 5 \, mA$ થશે.

(A) આપેલ છે: $E = 9 \ V$,$V_z = 6 \ V$,$R_L = 1000 \ \Omega$,અને $R_s = 100 \ \Omega$.
શ્રેણી અવરોધક $R_s$ પરનો પોટેન્શિયલ ડ્રોપ $V_R = E - V_z = 9 \ V - 6 \ V = 3 \ V$ છે.
શ્રેણી અવરોધક $R_s$ માંથી વહેતો કુલ વિદ્યુતપ્રવાહ $I = \frac{V_R}{R_s} = \frac{3 \ V}{100 \ \Omega} = 0.03 \ A$ છે.
લોડ અવરોધ $R_L$ માંથી વહેતો વિદ્યુતપ્રવાહ $I_L = \frac{V_z}{R_L} = \frac{6 \ V}{1000 \ \Omega} = 0.006 \ A$ છે.
ઝેનર ડાયોડમાંથી વહેતો વિદ્યુતપ્રવાહ $I_z = I - I_L = 0.03 \ A - 0.006 \ A = 0.024 \ A$ છે.
ઝેનર ડાયોડમાં વ્યય થતો પાવર $P_z = V_z \times I_z = 6 \ V \times 0.024 \ A = 0.144 \ W$ છે.

(A) લોડ અવરોધ $R_L$ માંથી વહેતો પ્રવાહ નીચે મુજબ મળે છે:
${I_L} = \frac{{{V_Z}}}{{{R_L}}} = \frac{{15}}{{1 \times {{10}^3}}} = 15 \, mA$
ઇનપુટ લૂપ માટે કિર્ચોફનો વૉલ્ટેજ નિયમ લાગુ પાડતા:
${V_i} = I \cdot R + {V_Z}$
કુલ પ્રવાહ $I = {I_Z} + {I_L}$ હોવાથી,આપણને મળે છે:
${V_i} = ({I_Z} + {I_L})R + {V_Z}$
ઝેનર પ્રવાહ ${I_Z}$ શોધવા માટે સમીકરણને ગોઠવતા:
${I_Z} = \frac{{{V_i} - {V_Z}}}{R} - {I_L}$
આપેલ કિંમતો (${V_i} = 20 \, V$,${V_Z} = 15 \, V$,$R = 250 \, \Omega$,${I_L} = 15 \, mA$) મૂકતા:
${I_Z} = \frac{{20 - 15}}{{250}} - 15 \times {10^{ - 3}}$
${I_Z} = \frac{5}{{250}} - 0.015$
${I_Z} = 0.02 - 0.015 = 0.005 \, A = 5 \, mA$

(A) $1\,k\Omega$ ના અવરોધ પરનો વોલ્ટેજ ડ્રોપ ઝેનર બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ $V_Z = 15\,V$ જેટલો હોય છે.
$1\,k\Omega$ ના અવરોધમાંથી વહેતો પ્રવાહ $(I')$ નીચે મુજબ ગણી શકાય:
$I' = \frac{V_Z}{R_L} = \frac{15\,V}{1 \times 10^3\,\Omega} = 15 \times 10^{-3}\,A = 15\,mA$.
$250\,\Omega$ ના શ્રેણી અવરોધ પરનો વોલ્ટેજ ડ્રોપ એ ઇનપુટ વોલ્ટેજ અને ઝેનર વોલ્ટેજ વચ્ચેનો તફાવત છે:
$V_R = 20\,V - 15\,V = 5\,V$.
$250\,\Omega$ ના અવરોધમાંથી વહેતો કુલ પ્રવાહ $(I)$ છે:
$I = \frac{V_R}{R} = \frac{5\,V}{250\,\Omega} = 0.02\,A = 20\,mA$.
જંકશન પર કિર્ચોફના પ્રવાહના નિયમ મુજબ,ઝેનર ડાયોડમાંથી વહેતો પ્રવાહ $(I_Z)$ છે:
$I_Z = I - I' = 20\,mA - 15\,mA = 5\,mA$.

(D) $Zener$ ડાયોડ ખાસ કરીને રિવર્સ બ્રેકડાઉન વિસ્તારમાં કામ કરવા માટે બનાવવામાં આવે છે. ચોક્કસ બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ મેળવવા માટે,ડેપ્લેશન લેયર ખૂબ જ પાતળું હોવું જરૂરી છે,જે $p$-ટાઈપ અને $n$-ટાઈપ બંને વિભાગોમાં ભારે ડોપિંગ કરીને પ્રાપ્ત કરવામાં આવે છે. તેની સરખામણીમાં,ફોટોડાયોડ,$LED$ અને સોલર સેલ સામાન્ય રીતે મધ્યમ ડોપિંગ ધરાવે છે જેથી તેમની પ્રકાશ-સંવેદનશીલ અથવા પ્રકાશ-ઉત્સર્જન લાક્ષણિકતાઓને શ્રેષ્ઠ બનાવી શકાય. તેથી,સાચો જવાબ માત્ર $(c)$ છે.

(B) ઝેનર ડાયોડ અવરોધ $2R$ સાથે સમાંતરમાં જોડાયેલ છે.
ઝેનર ડાયોડ બ્રેકડાઉન વિસ્તારમાં હોવાથી,તેની આસપાસનો વોલ્ટેજ $9\ V$ પર અચળ રહે છે.
અવરોધ $2R$ એ ઝેનર ડાયોડ સાથે સમાંતરમાં હોવાથી,$2R$ ની આસપાસનો વોલ્ટેજ પણ $9\ V$ થશે.
ટર્મિનલ $A$ અને $B$ પર લાગુ કરવામાં આવેલ કુલ વોલ્ટેજ $17\ V$ છે.
ધારો કે $V_R$ એ અવરોધ $R$ ની આસપાસનો વોલ્ટેજ છે.
કિર્ચોફના વોલ્ટેજ નિયમ મુજબ,કુલ વોલ્ટેજ એ $R$ ની આસપાસના વોલ્ટેજ અને ઝેનર ડાયોડ તથા $2R$ ના સમાંતર જોડાણની આસપાસના વોલ્ટેજનો સરવાળો છે.
$V_{total} = V_R + V_{Zener}$
$17\ V = V_R + 9\ V$
$V_R = 17\ V - 9\ V = 8\ V$.
તેથી,$R$ ની આસપાસનો પોટેન્શિયલ વોલ્ટેજ $8\ V$ છે.

(A) આપેલ પરિપથમાં,પ્રથમ ઝેનર ડાયોડ (ઉપરનો) ફોરવર્ડ બાયસમાં જોડાયેલ છે,તેથી તે અવગણ્ય વોલ્ટેજ ડ્રોપ સાથે સાદા વાહક તાર તરીકે કાર્ય કરે છે.
બીજો ઝેનર ડાયોડ (નીચેનો) રિવર્સ બાયસમાં જોડાયેલ છે. સ્ત્રોત વોલ્ટેજ $20 \, V$ છે અને બીજા ડાયોડનો ઝેનર બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ $V_{z2} = 15 \, V$ હોવાથી,ડાયોડ બ્રેકડાઉન વિસ્તારમાં કાર્ય કરશે.
$10 \, k\Omega$ ના અવરોધ પર વોલ્ટેજ ડ્રોપ $V_R = V_{source} - V_{z2} = 20 \, V - 15 \, V = 5 \, V$ થશે.
પરિપથમાંથી વહેતો પ્રવાહ $I$ ઓહ્મના નિયમ મુજબ: $I = \frac{V_R}{R} = \frac{5 \, V}{10 \, k\Omega} = 0.5 \, mA$ મળે છે.

(D) ઝેનર ડાયોડ અવરોધ $R_{2} = 1500 \, \Omega$ સાથે સમાંતરમાં જોડાયેલ છે. ઝેનર બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ $V_{z} = 10 \, V$ હોવાથી,$R_{2}$ ની આસપાસનો વોલ્ટેજ $V_{R_{2}} = 10 \, V$ નિશ્ચિત રહે છે.
$R_{2}$ માંથી પસાર થતો પ્રવાહ:
$I_{R_{2}} = \frac{V_{R_{2}}}{R_{2}} = \frac{10 \, V}{1500 \, \Omega} = \frac{1}{150} \, A \approx 6.67 \times 10^{-3} \, A = 6.67 \, mA$.
અવરોધ $R_{1} = 500 \, \Omega$ ની આસપાસનો વોલ્ટેજ ડ્રોપ:
$V_{R_{1}} = V_{source} - V_{z} = 15 \, V - 10 \, V = 5 \, V$.
સ્ત્રોત દ્વારા $R_{1}$ માંથી પસાર થતો કુલ પ્રવાહ:
$I_{R_{1}} = \frac{V_{R_{1}}}{R_{1}} = \frac{5 \, V}{500 \, \Omega} = 10^{-2} \, A = 10 \, mA$.
નોડ પર કિર્ચોફના પ્રવાહના નિયમ મુજબ,ઝેનર ડાયોડમાંથી પસાર થતો પ્રવાહ $(I_{z})$:
$I_{z} = I_{R_{1}} - I_{R_{2}} = 10 \, mA - 6.67 \, mA = 3.33 \, mA$.

(B) આપેલ પરિપથમાં,ઝેનર ડાયોડ $1\,k\Omega$ ના અવરોધ સાથે સમાંતર જોડાણમાં છે. ઝેનર ડાયોડ વોલ્ટેજ રેગ્યુલેટર તરીકે કાર્ય કરે છે,જે તેની આસપાસ $5\,V$ નો અચળ વોલ્ટેજ જાળવી રાખે છે.
કારણ કે $1\,k\Omega$ નો અવરોધ ઝેનર ડાયોડ સાથે સમાંતરમાં છે,તેથી $1\,k\Omega$ ના અવરોધ પરનો વોલ્ટેજ પણ $5\,V$ થશે.
ઓહ્મના નિયમનો ઉપયોગ કરતા,$1\,k\Omega$ ના અવરોધમાંથી વહેતો પ્રવાહ $I$ નીચે મુજબ મળે છે:
$I = \frac{V}{R} = \frac{5\,V}{1\,k\Omega} = \frac{5}{1 \times 10^3\,\Omega} = 5 \times 10^{-3}\,A = 5\,mA$.

(D) ઇનપુટ વોલ્ટેજ $V_{in} = 30 \, V$ છે અને ઝેનર બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ $V_Z = 6 \, V$ છે. લોડ અવરોધ $R_L = 1 \, k\Omega$ છે.
ઝેનર ડાયોડ વોલ્ટેજનું નિયમન કરી શકે તે માટે,તેણે બ્રેકડાઉન વિસ્તારમાં કાર્ય કરવું આવશ્યક છે. લોડ અવરોધમાંથી પસાર થતો પ્રવાહ $I_L = \frac{V_Z}{R_L} = \frac{6 \, V}{1 \, k\Omega} = 6 \, mA$ છે.
શ્રેણી અવરોધ $R_S$ પરનો વોલ્ટેજ ડ્રોપ $V_{R_S} = V_{in} - V_Z = 30 \, V - 6 \, V = 24 \, V$ છે.
ઝેનર ડાયોડ માત્ર નિયમન જાળવી રાખે તે માટે,ઝેનર ડાયોડમાંથી પસાર થતો પ્રવાહ $I_Z$ ઓછામાં ઓછો $0$ હોવો જોઈએ (મહત્તમ $R_S$ માટેની મર્યાદા).
આમ,$R_S$ માંથી પસાર થતો કુલ પ્રવાહ $I_S = I_L + I_Z = 6 \, mA + 0 = 6 \, mA$ છે.
$R_S$ માટે ઓહ્મના નિયમનો ઉપયોગ કરતા,$R_S = \frac{V_{R_S}}{I_S} = \frac{24 \, V}{6 \, mA} = 4 \, k\Omega$ મળે છે.
તેથી,$R_S$ નું મહત્તમ મૂલ્ય $4 \, k\Omega$ છે.

(C) સ્ત્રોત દ્વારા પૂરો પાડવામાં આવતો કુલ કરંટ $I$ શ્રેણી અવરોધ માટે ઓહ્મના નિયમ દ્વારા મળે છે:
$I = \frac{V_{in} - V_z}{R} = \frac{9\,V - 6\,V}{50\,\Omega} = \frac{3\,V}{50\,\Omega} = 0.06\,A = 60\,mA$.
ઝેનર ડાયોડ તેના ની કરંટ $I_{z,min} = 5\,mA$ અને પાવર ડિસિપેશન મર્યાદા $P_{max} = 300\,mW$ દ્વારા નક્કી થતા મહત્તમ કરંટ $I_{z,max}$ ની વચ્ચે કાર્યરત હોવો જોઈએ.
$I_{z,max} = \frac{P_{max}}{V_z} = \frac{300\,mW}{6\,V} = 50\,mA$.
લોડ કરંટ $I_L$ એ $I_L = I - I_z$ દ્વારા મળે છે.
મહત્તમ લોડ કરંટ $I_{L,max}$ શોધવા માટે, આપણે લઘુત્તમ ઝેનર કરંટનો ઉપયોગ કરીએ છીએ:
$I_{L,max} = I - I_{z,min} = 60\,mA - 5\,mA = 55\,mA$.
લઘુત્તમ લોડ કરંટ $I_{L,min}$ શોધવા માટે, આપણે મહત્તમ ઝેનર કરંટનો ઉપયોગ કરીએ છીએ:
$I_{L,min} = I - I_{z,max} = 60\,mA - 50\,mA = 10\,mA$.
આમ, લઘુત્તમ અને મહત્તમ લોડ કરંટ અનુક્રમે $10\,mA$ અને $55\,mA$ છે.

$(A)$ ઝેનર ડાયોડ લોડ અવરોધ $R_L = 450\,\Omega$ ની આસપાસ અચળ વોલ્ટેજ $V_z = 9\,V$ જાળવી રાખે છે।
લોડ અવરોધમાંથી પસાર થતો પ્રવાહ $I_L = \frac{V_z}{R_L} = \frac{9\,V}{450\,\Omega} = 0.02\,A$ છે।
ઝેનર ડાયોડમાંથી પસાર થતો મહત્તમ પ્રવાહ $I_{Z,max} = \frac{P_{max}}{V_z} = \frac{0.27\,W}{9\,V} = 0.03\,A$ છે।
શ્રેણી અવરોધ $R_s$ માંથી વહેતો કુલ પ્રવાહ $I = I_L + I_{Z,max} = 0.02\,A + 0.03\,A = 0.05\,A$ છે।
શ્રેણી અવરોધ $R_s$ પરનો વોલ્ટેજ ડ્રોપ $V_{R_s} = V_{in} - V_z = 12\,V - 9\,V = 3\,V$ છે।
તેથી,શ્રેણી અવરોધનું મૂલ્ય $R_s = \frac{V_{R_s}}{I} = \frac{3\,V}{0.05\,A} = 60\,\Omega$ છે।

(A) ઝેનર ડાયોડ ખાસ કરીને રિવર્સ બ્રેકડાઉન વિસ્તારમાં કામ કરવા માટે બનાવવામાં આવે છે. વોલ્ટેજ રેગ્યુલેટર તરીકે કાર્ય કરવા માટે,તેને લોડ અવરોધ $R_L$ સાથે સમાંતરમાં જોડવું આવશ્યક છે જેથી લોડ પરનો વોલ્ટેજ ઝેનર બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ $V_Z$ પર સ્થિર રહે. વધુમાં,ઝેનર ડાયોડને રિવર્સ બાયસમાં જોડવો જોઈએ,જેનો અર્થ છે કે તેનો કેથોડ (બારવાળી બાજુ) શ્રેણી કરંટ-લિમિટિંગ અવરોધ $R_S$ દ્વારા ઇનપુટ વોલ્ટેજ સ્ત્રોતના પોઝિટિવ ટર્મિનલ સાથે જોડાયેલ છે. આ ગોઠવણી સુનિશ્ચિત કરે છે કે જો ઇનપુટ વોલ્ટેજ અથવા લોડ કરંટ બદલાય,તો ઝેનર ડાયોડ $R_L$ પર સ્થિર આઉટપુટ વોલ્ટેજ જાળવવા માટે તેના કરંટને સમાયોજિત કરે છે. આપેલા વિકલ્પો જોતા,પ્રથમ આકૃતિ (જે $828-$a134 છબી દ્વારા દર્શાવવામાં આવી છે) ઝેનર ડાયોડને લોડની સમાંતર રિવર્સ બાયસમાં દર્શાવે છે,જે સાચી ગોઠવણી છે.

(B) લોડ રઝિસ્ટર $(R_L = 1 \, k\Omega)$ પરનો વોલ્ટેજ એ ઝેનર બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ,$V_Z = 5 \, V$ જેટલો છે。
લોડ રઝિસ્ટરમાંથી પસાર થતો પ્રવાહ:
$I_L = \frac{V_Z}{R_L} = \frac{5 \, V}{1 \, k\Omega} = 5 \, mA$.
$20 \, V$ ના સોર્સ દ્વારા શ્રેણી અવરોધ $(R = 150 \, \Omega)$ માંથી પસાર થતો કુલ પ્રવાહ:
$I = \frac{V_{in} - V_Z}{R} = \frac{20 \, V - 5 \, V}{150 \, \Omega} = \frac{15 \, V}{150 \, \Omega} = 0.1 \, A = 100 \, mA$.
ઝેનર ડાયોડમાંથી પસાર થતો પ્રવાહ $(I_Z)$ એ કુલ પ્રવાહ અને લોડ પ્રવાહ વચ્ચેનો તફાવત છે:
$I_Z = I - I_L = 100 \, mA - 5 \, mA = 95 \, mA$.

(D) ઝેનર ડાયોડની રેગ્યુલેશન પ્રક્રિયા દરમિયાન,ઇનપુટ વોલ્ટેજ અથવા લોડ કરંટ બદલાઈ શકે છે.
લોડ પર અચળ આઉટપુટ વોલ્ટેજ જાળવી રાખવા માટે,ઝેનર ડાયોડ તેના આંતરિક અવરોધને સમાયોજિત કરે છે.
જેમ જેમ ઝેનર અવરોધ બદલાય છે,તેમ ઝેનર ડાયોડમાંથી વહેતો પ્રવાહ પણ બદલાય છે.
પરિણામે,શ્રેણી અવરોધ $(R_s)$ પરનો વોલ્ટેજ ડ્રોપ બદલાય છે જેથી ફેરફારોને સરભર કરી શકાય,અને ઝેનર પરનો વોલ્ટેજ અચળ રહે છે.
તેથી,શ્રેણી અવરોધમાંથી વહેતો પ્રવાહ અને ઝેનર દ્વારા આપવામાં આવતો અવરોધ બંને બદલાય છે.

(D) ઝેનર ડાયોડ અવરોધ $R_{2} = 1500 \, \Omega$ સાથે સમાંતરમાં જોડાયેલ છે. ઝેનર બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ $V_{z} = 10 \, V$ હોવાથી,$R_{2}$ ની આસપાસનો વોલ્ટેજ $V_{R_{2}} = V_{z} = 10 \, V$ નિશ્ચિત રહે છે.
$R_{2}$ માંથી વહેતો પ્રવાહ:
$I_{R_{2}} = \frac{V_{R_{2}}}{R_{2}} = \frac{10 \, V}{1500 \, \Omega} = \frac{1}{150} \, A \approx 6.67 \times 10^{-3} \, A = 6.67 \, mA$.
$R_{1} = 500 \, \Omega$ ની આસપાસનો વોલ્ટેજ ડ્રોપ:
$V_{R_{1}} = V_{source} - V_{z} = 15 \, V - 10 \, V = 5 \, V$.
સ્ત્રોત દ્વારા $R_{1}$ માંથી વહેતો કુલ પ્રવાહ:
$I = \frac{V_{R_{1}}}{R_{1}} = \frac{5 \, V}{500 \, \Omega} = 10^{-2} \, A = 10 \, mA$.
જંકશન પર કિર્ચોફના પ્રવાહના નિયમ મુજબ,ઝેનર ડાયોડમાંથી વહેતો પ્રવાહ $(I_{z})$:
$I_{z} = I - I_{R_{2}} = 10 \, mA - 6.67 \, mA = 3.33 \, mA$.

(B) ઝેનર ડાયોડ પરનો વોલ્ટેજ $V_{Z} = 10 \ V$ છે. ઝેનર ડાયોડ એ અવરોધ $R_{2} = 1500 \ \Omega$ સાથે સમાંતર જોડાયેલ હોવાથી,$R_{2}$ પરનો વોલ્ટેજ $V_{R_{2}} = V_{Z} = 10 \ V$ થશે.
$R_{2}$ માંથી વહેતો પ્રવાહ:
$I_{R_{2}} = \frac{V_{R_{2}}}{R_{2}} = \frac{10 \ V}{1500 \ \Omega} = \frac{1}{150} \ A \approx 6.67 \times 10^{-3} \ A = 6.67 \ mA$.
$R_{1} = 500 \ \Omega$ પરનો વોલ્ટેજ ડ્રોપ:
$V_{R_{1}} = V_{source} - V_{Z} = 15 \ V - 10 \ V = 5 \ V$.
$R_{1}$ માંથી વહેતો કુલ પ્રવાહ:
$I_{R_{1}} = \frac{V_{R_{1}}}{R_{1}} = \frac{5 \ V}{500 \ \Omega} = 0.01 \ A = 10 \ mA$.
જંકશન પર કિર્ચોફનો પ્રવાહનો નિયમ લાગુ પાડતા,ઝેનર ડાયોડમાંથી વહેતો પ્રવાહ $I_{Z}$:
$I_{Z} = I_{R_{1}} - I_{R_{2}} = 10 \ mA - 6.67 \ mA = 3.33 \ mA \approx 3.3 \ mA$.

(C) રક્ષણાત્મક અવરોધ $R$ માં પાવર ડિસિપેશન $P$ એ સૂત્ર $P = \frac{V^2}{R}$ દ્વારા આપવામાં આવે છે,જ્યાં $V$ એ અવરોધ પરનો વોલ્ટેજ છે.
ડાયોડને તેના મહત્તમ પાવર રેટિંગ સુધી ચકાસવા માટે જરૂરી $DC$ સ્ત્રોતની લઘુત્તમ વોલ્ટેજ રેન્જ નક્કી કરવા માટે,આપણે પાવરના સૂત્ર $P = \frac{V^2}{R}$ નો ઉપયોગ કરીએ છીએ.
આપેલ છે કે $P = 1 \,W$ અને $R = 100 \,\Omega$,તેથી $V^2 = P \times R$.
$V^2 = 1 \,W \times 100 \,\Omega = 100 \,V^2$.
વર્ગમૂળ લેતા,આપણને $V = 10 \,V$ મળે છે.
તેથી,$DC$ સ્ત્રોતની લઘુત્તમ વોલ્ટેજ રેન્જ ઓછામાં ઓછી $0-10 \,V$ હોવી જોઈએ. આપેલા વિકલ્પોમાંથી,$0-12 \,V$ એ યોગ્ય રેન્જ છે જે જરૂરી $10 \,V$ ની મર્યાદાને આવરી લે છે.

(A) આપેલ $dc$ વોલ્ટેજ રેગ્યુલેટર સર્કિટમાં,શ્રેણી અવરોધ $R_S$ માંથી વહેતો કુલ પ્રવાહ એ લોડ પ્રવાહ $I_L$ અને ઝેનર ડાયોડ પ્રવાહ $I_Z$ નો સરવાળો છે.
સર્કિટ ડાયાગ્રામ પરથી,ઝેનર ડાયોડ પ્રવાહ $I_Z = nI_L$ તરીકે આપેલ છે.
તેથી,$R_S$ માંથી વહેતો કુલ પ્રવાહ $I = I_L + I_Z = I_L + nI_L = (n + 1)I_L$ થાય.
અવરોધ $R_S$ ની આસપાસનો વોલ્ટેજ ડ્રોપ $V_i - V_L$ છે.
ઓહ્મના નિયમનો ઉપયોગ કરતા,$V_i - V_L = I \times R_S$.
$I$ નું મૂલ્ય મૂકતા,આપણને $V_i - V_L = (n + 1)I_L \times R_S$ મળે છે.
આમ,અવરોધ $R_S$ નું મૂલ્ય $R_S = \frac{V_i - V_L}{(n + 1)I_L}$ થાય છે.

(D) આપેલ છે: શ્રેણી અવરોધ $R = 4 \, k\Omega = 4 \times 10^3 \, \Omega$,ઇનપુટ વોલ્ટેજ $V_i = 60 \, V$,ઝેનર વોલ્ટેજ $V_Z = 10 \, V$,લોડ અવરોધ $R_L = 2 \, k\Omega = 2 \times 10^3 \, \Omega$.
$1$. લોડ પ્રવાહ $I_L$ એ લોડ અવરોધ પરના ઝેનર વોલ્ટેજ દ્વારા નક્કી થાય છે:
$I_L = \frac{V_Z}{R_L} = \frac{10 \, V}{2 \times 10^3 \, \Omega} = 5 \times 10^{-3} \, A = 5 \, mA$.
$2$. શ્રેણી અવરોધ $R$ માંથી વહેતો કુલ પ્રવાહ $I$ તેના પરના વોલ્ટેજ ડ્રોપ દ્વારા નક્કી થાય છે:
$I = \frac{V_i - V_Z}{R} = \frac{60 \, V - 10 \, V}{4 \times 10^3 \, \Omega} = \frac{50 \, V}{4000 \, \Omega} = 12.5 \times 10^{-3} \, A = 12.5 \, mA$.
$3$. નોડ $A$ પર કિર્ચોફનો પ્રવાહનો નિયમ લાગુ પાડતા:
$I = I_Z + I_L$
$I_Z = I - I_L = 12.5 \, mA - 5 \, mA = 7.5 \, mA$.
આમ,પ્રવાહો $I = 12.5 \, mA$,$I_Z = 7.5 \, mA$ અને $I_L = 5 \, mA$ છે.

(A) ઝેનર ડાયોડ $10 \, k\Omega$ ના અવરોધ સાથે સમાંતર જોડાયેલ છે. ઝેનર બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ $50 \, V$ હોવાથી,$10 \, k\Omega$ ના અવરોધ પરનો વોલ્ટેજ પણ $50 \, V$ થશે.
$10 \, k\Omega$ ના અવરોધમાંથી વહેતો પ્રવાહ $I_L = \frac{V_Z}{R_L} = \frac{50 \, V}{10 \, k\Omega} = 5 \, mA$ છે.
$120 \, V$ ના સોર્સ દ્વારા આપવામાં આવતો કુલ પ્રવાહ $5 \, k\Omega$ ના શ્રેણી અવરોધમાંથી પસાર થાય છે. આ અવરોધ પરનો વોલ્ટેજ ડ્રોપ $120 \, V - 50 \, V = 70 \, V$ છે.
કુલ પ્રવાહ $I_S = \frac{70 \, V}{5 \, k\Omega} = 14 \, mA$ છે.
નોડ પર કિર્ચોફના પ્રવાહના નિયમ મુજબ,ઝેનર ડાયોડમાંથી વહેતો પ્રવાહ $I_Z = I_S - I_L = 14 \, mA - 5 \, mA = 9 \, mA$ થાય છે.

(A) સૌ પ્રથમ,આપણે તપાસીએ કે ઝેનર ડાયોડ બ્રેકડાઉન વિસ્તારમાં છે કે નહીં. ધારો કે ઝેનર ડાયોડ વહન કરતું નથી $(i_Z = 0)$.
સર્કિટ $R_1 = 500 \ \Omega$ અને $R_2 = 1500 \ \Omega$ ના શ્રેણી જોડાણ જેવી બને છે,જે બીજા $R_2 = 1500 \ \Omega$ સાથે સમાંતર છે.
સમાંતર જોડાણ પરનો વોલ્ટેજ $V_p = 12 \times \frac{750}{500 + 750} = 12 \times \frac{750}{1250} = 7.2 \ V$ છે.
કારણ કે $7.2 \ V < 10 \ V$ (ઝેનર બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ),ઝેનર ડાયોડ વહન કરતું નથી.
તેથી,ઝેનર ડાયોડમાંથી વહેતો પ્રવાહ $0 \ mA$ છે.

(A) કુલ વોલ્ટેજ $V = 9\, V$ છે. ઝેનર ડાયોડ લોડ અવરોધ $R_L = 800\, \Omega$ સાથે સમાંતરમાં છે,તેથી લોડ પરનો વોલ્ટેજ $V_z = 5.6\, V$ છે.
શ્રેણી અવરોધ $R_s = 200\, \Omega$ પરનો વોલ્ટેજ ડ્રોપ $V_{R_s} = V - V_z = 9 - 5.6 = 3.4\, V$ છે.
શ્રેણી અવરોધ $R_s$ માંથી વહેતો કુલ પ્રવાહ $I = \frac{V_{R_s}}{R_s} = \frac{3.4}{200} = 0.017\, A = 17\, mA$ છે.
લોડ અવરોધ $R_L$ માંથી વહેતો પ્રવાહ $I_L = \frac{V_z}{R_L} = \frac{5.6}{800} = 0.007\, A = 7\, mA$ છે.
જંકશન પર કિર્ચોફના પ્રવાહના નિયમ મુજબ,ઝેનર ડાયોડમાંથી વહેતો પ્રવાહ $I_z = I - I_L = 17\, mA - 7\, mA = 10\, mA$ છે.

(D) આપેલ છે: ઝેનર ડાયોડનો બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ $V_Z = 6\,V,$ લોડ અવરોધ $R_L = 4\,k\Omega,$ શ્રેણી અવરોધ $R_i = 1\,k\Omega.$
લોડ અવરોધમાંથી પસાર થતો પ્રવાહ અચળ રહે છે કારણ કે ઝેનર ડાયોડ તેની આસપાસ અચળ વોલ્ટેજ $V_Z$ જાળવી રાખે છે:
$I_L = \frac{V_Z}{R_L} = \frac{6\,V}{4\,k\Omega} = 1.5\,mA.$
શ્રેણી અવરોધ $R_i$ દ્વારા બેટરી દ્વારા પૂરો પાડવામાં આવતો કુલ પ્રવાહ $I_i$ એ $I_i = \frac{V_B - V_Z}{R_i}$ દ્વારા આપવામાં આવે છે.
ન્યૂનતમ બેટરી વોલ્ટેજ $V_B = 8\,V$ માટે:
$I_{i,min} = \frac{8\,V - 6\,V}{1\,k\Omega} = \frac{2\,V}{1\,k\Omega} = 2\,mA.$
ઝેનર પ્રવાહ $I_Z = I_i - I_L = 2\,mA - 1.5\,mA = 0.5\,mA.$
મહત્તમ બેટરી વોલ્ટેજ $V_B = 16\,V$ માટે:
$I_{i,max} = \frac{16\,V - 6\,V}{1\,k\Omega} = \frac{10\,V}{1\,k\Omega} = 10\,mA.$
ઝેનર પ્રવાહ $I_Z = I_i - I_L = 10\,mA - 1.5\,mA = 8.5\,mA.$
આમ,ઝેનર ડાયોડમાંથી પસાર થતા ન્યૂનતમ અને મહત્તમ પ્રવાહ અનુક્રમે $0.5\,mA$ અને $8.5\,mA$ છે.

(B) ઝેનર ડાયોડ વોલ્ટેજ રેગ્યુલેટર તરીકે કાર્ય કરે છે, જે જ્યારે બ્રેકડાઉન વિસ્તારમાં હોય ત્યારે લોડ અવરોધ $R_L = 4\,k\Omega$ પર $V_Z = 6\,V$ નો અચળ વોલ્ટેજ જાળવી રાખે છે.
લોડ પ્રવાહ $I_L$ અચળ છે અને તે નીચે મુજબ મળે છે:
$I_L = \frac{V_Z}{R_L} = \frac{6\,V}{4\,k\Omega} = 1.5\,mA$
કુલ સોર્સ પ્રવાહ $I_S$ નીચે મુજબ મળે છે:
$I_S = \frac{V_{in} - V_Z}{R_S}$
ઝેનર પ્રવાહ $I_Z$ નીચે મુજબ મળે છે:
$I_Z = I_S - I_L = \frac{V_{in} - 6}{2\,k\Omega} - 1.5\,mA$
$I_Z$ ને મહત્તમ કરવા માટે, આપણે મહત્તમ ઇનપુટ વોલ્ટેજ $V_{in} = 16\,V$ નો ઉપયોગ કરવો જોઈએ:
$I_{S,max} = \frac{16\,V - 6\,V}{2\,k\Omega} = \frac{10\,V}{2\,k\Omega} = 5\,mA$
તેથી, મહત્તમ ઝેનર પ્રવાહ:
$I_{Z,max} = I_{S,max} - I_L = 5\,mA - 1.5\,mA = 3.5\,mA$

(B) આ પરિપથમાં $16 \ V$ નો $DC$ સ્ત્રોત, શ્રેણી અવરોધ $R_s = 1 \ k\Omega$, $V_z = 6 \ V$ બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ ધરાવતો ઝેનર ડાયોડ અને $R_L = 1 \ k\Omega$ લોડ અવરોધ છે.
સૌ પ્રથમ, આપણે સ્ત્રોતમાંથી શ્રેણી અવરોધ દ્વારા વહેતો કુલ પ્રવાહ $I_s$ ગણીએ:
$I_s = \frac{V_{in} - V_z}{R_s} = \frac{16 \ V - 6 \ V}{1 \ k\Omega} = \frac{10 \ V}{1 \ k\Omega} = 10 \ mA$.
ત્યારબાદ, લોડ અવરોધ $R_L$ માંથી વહેતો પ્રવાહ $I_L$ ગણીએ:
$I_L = \frac{V_z}{R_L} = \frac{6 \ V}{1 \ k\Omega} = 6 \ mA$.
જંકશન પર કિર્ચોફના પ્રવાહના નિયમ મુજબ, ઝેનર ડાયોડમાંથી વહેતો પ્રવાહ $I$:
$I = I_s - I_L = 10 \ mA - 6 \ mA = 4 \ mA$.

(A) જ્યારે ઝેનર ડાયોડને રિવર્સ બાયસમાં જોડવામાં આવે છે,ત્યારે જેમ લાગુ પાડવામાં આવેલ વોલ્ટેજ ઝેનર બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ સુધી પહોંચે છે,ત્યારે મજબૂત વિદ્યુતક્ષેત્રને કારણે સહસંયોજક બંધો તૂટી જાય છે. આનાથી મોટી સંખ્યામાં ચાર્જ કેરિયર્સ મુક્ત થાય છે,જેના પરિણામે ઝેનર ડાયોડમાં પ્રવાહમાં અચાનક વધારો થાય છે.

(B) ઝેનર ડાયોડ ખાસ કરીને રિવર્સ બ્રેકડાઉન વિસ્તારમાં કાર્ય કરવા માટે બનાવવામાં આવે છે. જ્યારે તેને સર્કિટમાં જોડવામાં આવે છે,ત્યારે તે ઇનપુટ વોલ્ટેજ અથવા લોડ કરંટમાં ફેરફાર હોવા છતાં તેના ટર્મિનલ્સ પર અચળ વોલ્ટેજ જાળવી રાખે છે. તેથી,તેનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે વોલ્ટેજ રેગ્યુલેટર તરીકે થાય છે. આમ,વિકલ્પ $(b)$ સાચો છે.

(D) સર્કિટમાં કુલ અવરોધ $R = 200 \; \Omega + 200 \; \Omega = 400 \; \Omega$ છે.
અવરોધકો પરનો વોલ્ટેજ ડ્રોપ $V_R = V_{in} - V_{out} = 12 \; V - 8 \; V = 4 \; V$ છે.
સર્કિટમાંથી વહેતો પ્રવાહ $I = \frac{V_R}{R} = \frac{4 \; V}{400 \; \Omega} = 0.01 \; A = 10 \; mA$ છે.
બે સમાન ઝેનર ડાયોડ શ્રેણીમાં જોડાયેલા હોવાથી, દરેક ડાયોડ પરનો વોલ્ટેજ $V_d = \frac{8 \; V}{2} = 4 \; V$ છે.
દરેક ડાયોડમાં વ્યય થતો પાવર $P = V_d \times I = 4 \; V \times 10 \; mA = 40 \; mW$ છે.

(C) સારા લોડ રેગ્યુલેશન માટે $R_{S}$ નું મૂલ્ય એવું હોવું જોઈએ કે જેથી ઝેનર ડાયોડમાંથી વહેતો કરંટ લોડ કરંટ કરતા ઘણો વધારે હોય।
સામાન્ય રીતે, આપણે ઝેનર કરંટ $(I_{z})$ ને લોડ કરંટ $(I_{L})$ કરતા પાંચ ગણો પસંદ કરીએ છીએ, એટલે કે $I_{z} = 5 \times 4.0 \; mA = 20 \; mA$.
$R_{S}$ માંથી વહેતો કુલ કરંટ $I = I_{z} + I_{L} = 20 \; mA + 4.0 \; mA = 24 \; mA$ છે।
$R_{S}$ પરનો વોલ્ટેજ ડ્રોપ $V_{in} - V_{z} = 10.0 \; V - 6.0 \; V = 4.0 \; V$ છે।
ઓહ્મના નિયમનો ઉપયોગ કરતા, $R_{S} = \frac{V_{in} - V_{z}}{I} = \frac{4.0 \; V}{24 \times 10^{-3} \; A} \approx 167 \; \Omega$.
કાર્બન અવરોધ માટે નજીકનું પ્રમાણિત મૂલ્ય $150 \; \Omega$ છે। તેથી, $150 \; \Omega$ નો શ્રેણી અવરોધ યોગ્ય છે।

(N/A) ઝેનર ડાયોડ એ ખાસ હેતુ માટે વપરાતો સેમિકન્ડક્ટર ડાયોડ છે,જેનું નામ તેના શોધક $C$. ઝેનર પરથી રાખવામાં આવ્યું છે.
ઝેનર ડાયોડની સંજ્ઞા આકૃતિ $(a)$ માં દર્શાવેલ છે.
ઝેનર ડાયોડ જંકશનની $p$ અને $n$ બંને બાજુઓને ભારે ડોપિંગ કરીને બનાવવામાં આવે છે. આને કારણે,બનતું ડેપ્લેશન રીજન ખૂબ જ પાતળું $\left(< 10^{-6} \ m\right)$ હોય છે અને જંકશન પરનું વિદ્યુતક્ષેત્ર અત્યંત ઊંચું $\left(\approx 5 \times 10^{6} \ V/m\right)$ હોય છે,જે લગભગ $5 \ V$ જેટલા નાના રિવર્સ બાયસ વોલ્ટેજ માટે પણ જોવા મળે છે.
ઝેનર ડાયોડના $I-V$ લાક્ષણિકતાઓ આકૃતિ $(b)$ માં દર્શાવેલ છે.
તે જોવા મળે છે કે જ્યારે લાગુ પાડવામાં આવેલ રિવર્સ બાયસ વોલ્ટેજ $(V)$,ઝેનર ડાયોડના બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ $\left(V_{Z}\right)$ સુધી પહોંચે છે,ત્યારે પ્રવાહમાં મોટો ફેરફાર થાય છે.
નોંધો કે બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ $V_{Z}$ પછી,રિવર્સ બાયસ વોલ્ટેજમાં લગભગ નહિવત ફેરફાર કરીને પ્રવાહમાં મોટો ફેરફાર લાવી શકાય છે. આમ,ઝેનર વોલ્ટેજ અચળ રહે છે.
ઝેનર ડાયોડના આ ગુણધર્મનો ઉપયોગ સપ્લાય વોલ્ટેજને નિયંત્રિત કરવા માટે થાય છે જેથી તે અચળ રહે.
આપણે જાણીએ છીએ કે રિવર્સ પ્રવાહ એ $p \rightarrow n$ તરફ ઇલેક્ટ્રોન (માઇનોરિટી કેરિયર્સ) અને $n \rightarrow p$ તરફ હોલ્સના પ્રવાહને કારણે હોય છે.

(N/A) જ્યારે રેક્ટિફાયરનો $AC$ ઇનપુટ વોલ્ટેજ વધઘટ થાય છે,ત્યારે તેનો રેક્ટિફાઇડ આઉટપુટ પણ વધઘટ થાય છે.
રેક્ટિફાયરના અનરેગ્યુલેટેડ $DC$ આઉટપુટમાંથી અચળ $DC$ વોલ્ટેજ મેળવવા માટે ઝેનર ડાયોડનો ઉપયોગ કરી શકાય છે.
ઝેનર ડાયોડનો ઉપયોગ કરીને $DC$ વોલ્ટેજ રેગ્યુલેટરની પરિપથ આકૃતિ આકૃતિમાં દર્શાવેલ છે.
અનરેગ્યુલેટેડ $DC$ વોલ્ટેજ (રેક્ટિફાયરનું ફિલ્ટર કરેલું આઉટપુટ) ઝેનર ડાયોડ સાથે શ્રેણી અવરોધ $R_S$ દ્વારા એવી રીતે જોડવામાં આવે છે કે જેથી ઝેનર ડાયોડ રિવર્સ બાયસમાં રહે.
જો ઇનપુટ વોલ્ટેજ વધે,તો $R_S$ અને ઝેનર ડાયોડમાંથી વહેતો પ્રવાહ પણ વધે છે. આનાથી ઝેનર ડાયોડના વોલ્ટેજમાં કોઈ ફેરફાર થયા વિના $R_S$ ની આસપાસનો વોલ્ટેજ ડ્રોપ વધે છે. આનું કારણ એ છે કે બ્રેકડાઉન વિસ્તારમાં,ઝેનર ડાયોડમાંથી વહેતો પ્રવાહ બદલાવા છતાં ઝેનર વોલ્ટેજ અચળ રહે છે.
તે જ રીતે,જો ઇનપુટ વોલ્ટેજ ઘટે,તો $R_S$ અને ઝેનર ડાયોડમાંથી વહેતો પ્રવાહ પણ ઘટે છે. $R_S$ ની આસપાસનો વોલ્ટેજ ડ્રોપ ઝેનર ડાયોડના વોલ્ટેજમાં કોઈ ફેરફાર કર્યા વિના ઘટે છે. આમ,ઇનપુટ વોલ્ટેજમાં કોઈપણ વધારો કે ઘટાડો $R_S$ ની આસપાસના વોલ્ટેજ ડ્રોપમાં વધારો કે ઘટાડો કરે છે,જ્યારે ઝેનર ડાયોડના વોલ્ટેજમાં કોઈ ફેરફાર થતો નથી.
આમ,ઝેનર ડાયોડ વોલ્ટેજ રેગ્યુલેટર તરીકે કાર્ય કરે છે. ઝેનર ડાયોડની આસપાસ અચળ વોલ્ટેજ જાળવવા માટે,આપણે જરૂરી આઉટપુટ વોલ્ટેજ મુજબ ઝેનર ડાયોડ પસંદ કરવો પડે છે અને તે મુજબ શ્રેણી અવરોધ $R_S$ પસંદ કરવો પડે છે.

(N/A) ઝેનર ડાયોડનો મુખ્ય ઉપયોગ વોલ્ટેજ રેગ્યુલેટર તરીકે થાય છે.
તેને નુકસાન પહોંચાડ્યા વિના રિવર્સ બ્રેકડાઉન રીજનમાં કાર્ય કરવા માટે ડિઝાઇન કરવામાં આવ્યો છે.
જ્યારે તેને લોડ સાથે સમાંતરમાં જોડવામાં આવે છે,ત્યારે તે લોડની આજુબાજુ અચળ આઉટપુટ વોલ્ટેજ જાળવી રાખે છે,ભલે ઇનપુટ વોલ્ટેજ અથવા લોડ કરંટ બદલાય,શરત એ છે કે ઇનપુટ વોલ્ટેજ ઝેનર બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ કરતા વધારે રહેવો જોઈએ.

(B) ઝેનર ડાયોડનું પાવર રેટિંગ $P = 1 \, W$ છે અને તેનો બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ $V_Z = 5 \, V$ છે.
ઝેનર ડાયોડમાંથી વહી શકતો મહત્તમ પ્રવાહ $I_{Z, \text{max}} = \frac{P}{V_Z} = \frac{1 \, W}{5 \, V} = 0.2 \, A$ છે.
સર્કિટ સુરક્ષિત રીતે કાર્ય કરે તે માટે,ઝેનર ડાયોડે તેના પાવર રેટિંગને ઓળંગ્યા વગર મહત્તમ ઇનપુટ વોલ્ટેજને હેન્ડલ કરવો આવશ્યક છે. શ્રેણી અવરોધ $R_s$ પરનો વોલ્ટેજ $V_{R_s} = V_i - V_Z$ છે.
ઝેનર ડાયોડને નુકસાન ન થાય તે માટે,આપણે મહત્તમ ઇનપુટ વોલ્ટેજ $V_{i, \text{max}} = 7 \, V$ ધ્યાનમાં લઈએ છીએ.
અવરોધ $R_s$ માંથી વહેતો પ્રવાહ $I = \frac{V_{i, \text{max}} - V_Z}{R_s}$ છે.
સુરક્ષિત કામગીરી માટે,આ પ્રવાહ ઝેનર સહન કરી શકે તેવા મહત્તમ પ્રવાહ જેટલો અથવા તેનાથી વધુ હોવો જોઈએ: $I \ge I_{Z, \text{max}}$.
આમ,$R_s \le \frac{V_{i, \text{max}} - V_Z}{I_{Z, \text{max}}} = \frac{7 \, V - 5 \, V}{0.2 \, A} = \frac{2 \, V}{0.2 \, A} = 10 \, \Omega$.
તેથી,$R_s$ નું મૂલ્ય $10 \, \Omega$ હોવું જોઈએ.

(A) આ સર્કિટમાં બે ઝેનર ડાયોડ શ્રેણીમાં વિરુદ્ધ ધ્રુવીયતામાં જોડાયેલા છે।
જ્યારે ઇનપુટ વોલ્ટેજ $V_{in}$ ધન હોય, ત્યારે પ્રથમ ઝેનર ડાયોડ રિવર્સ બાયસમાં અને બીજો ફોરવર્ડ બાયસમાં હોય છે।
જ્યારે $V_{in}$ એ $6\, V$ ના બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ કરતા વધી જાય, ત્યારે પ્રથમ ઝેનર ડાયોડ બ્રેકડાઉન વિસ્તારમાં કાર્ય કરે છે, જે $6\, V$ નો અચળ આઉટપુટ વોલ્ટેજ જાળવી રાખે છે।
જ્યારે $V_{in}$ એ $0\, V$ અને $6\, V$ ની વચ્ચે હોય, ત્યારે આઉટપુટ વોલ્ટેજ ઇનપુટ વોલ્ટેજને અનુસરે છે।
તે જ રીતે, જ્યારે ઇનપુટ વોલ્ટેજ $V_{in}$ ઋણ હોય, ત્યારે બીજો ઝેનર ડાયોડ રિવર્સ બાયસમાં અને પ્રથમ ફોરવર્ડ બાયસમાં હોય છે।
જ્યારે $V_{in}$ એ $-6\, V$ કરતા વધુ ઋણ બને છે, ત્યારે બીજો ઝેનર ડાયોડ બ્રેકડાઉન વિસ્તારમાં કાર્ય કરે છે, જે $-6\, V$ નો અચળ આઉટપુટ વોલ્ટેજ જાળવી રાખે છે।
આમ, આઉટપુટ વોલ્ટેજ $+6\, V$ અને $-6\, V$ પર ક્લિપ થાય છે, જેના પરિણામે એક તરંગ સ્વરૂપ મળે છે જે $-6\, V$ અને $+6\, V$ ની વચ્ચે ઇનપુટ સાઈન તરંગને અનુસરે છે અને આ શ્રેણીની બહાર $\pm 6\, V$ પર અચળ રહે છે।
આપેલા વિકલ્પો સાથે સરખાવતા, સાચો આલેખ વિકલ્પ $A$ દ્વારા દર્શાવવામાં આવ્યો છે।

(A) $1$. $V_{\text{in}} < 4\, V$ માટે: ઝેનર ડાયોડ $A$ $(6\, V)$ કે $B$ $(4\, V)$ માંથી કોઈ પણ બ્રેકડાઉન વિસ્તારમાં નથી. તેથી,આઉટપુટ વોલ્ટેજ $V_{0}$ એ ઇનપુટ વોલ્ટેજ $V_{\text{in}}$ ને અનુસરે છે,એટલે કે $V_{0} = V_{\text{in}}$.
$2$. $4\, V < V_{\text{in}} < 6\, V$ માટે: ઝેનર ડાયોડ $B$ તેના $4\, V$ ના બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ સુધી પહોંચે છે. તે લોડ સાથે સમાંતરમાં હોવાથી,આઉટપુટ વોલ્ટેજ $V_{0}$ એ $4\, V$ પર ક્લેમ્પ (સ્થિર) થાય છે. વધારાનો વોલ્ટેજ $(V_{\text{in}} - 4\, V)$ એ ડાયોડ $B$ સાથે જોડાયેલા શ્રેણી અવરોધ પર ડ્રોપ થાય છે.
$3$. $V_{\text{in}} > 6\, V$ માટે: ઝેનર ડાયોડ $A$ પણ તેના $6\, V$ ના બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ સુધી પહોંચે છે. $A$ લોડ સાથે સમાંતરમાં હોવાથી,આઉટપુટ વોલ્ટેજ $V_{0}$ હવે $6\, V$ પર ક્લેમ્પ થાય છે. વધારાનો વોલ્ટેજ સ્ત્રોત અથવા સર્કિટના શ્રેણી અવરોધ પર ડ્રોપ થાય છે.
$4$. તેથી,$V_{0}$ વિરુદ્ધ સમયનો આલેખ $4\, V$ સુધી રેખીય વધારો,$4\, V$ પર અચળ પ્લેટુ અને ત્યારબાદ $6\, V$ પર અચળ પ્લેટુ સુધીનો સ્ટેપ વધારો દર્શાવશે.

(D) સ્ત્રોતનો કુલ વોલ્ટેજ $V_{in} = 30\, V$ છે.
ઝેનર ડાયોડ પરનો વોલ્ટેજ $V_z = 6\, V$ છે.
આકૃતિ મુજબ, $1\, k\Omega$ નો અવરોધ શ્રેણીમાં છે અને ઝેનર ડાયોડ અને અવરોધ $R$ સમાંતરમાં છે.
શ્રેણી અવરોધ $1\, k\Omega$ પરનો વોલ્ટેજ $V_{series} = V_{in} - V_z = 30\, V - 6\, V = 24\, V$ થશે.
આકૃતિમાં દર્શાવ્યા મુજબ, શ્રેણી અવરોધમાંથી વહેતો પ્રવાહ $I = 6\, mA$ છે.
પરંતુ ઓહ્મના નિયમ મુજબ, $I = \frac{V_{series}}{1\, k\Omega} = \frac{24\, V}{1\, k\Omega} = 24\, mA$ હોવો જોઈએ.
જો આપણે આકૃતિમાં આપેલ $i = 6\, mA$ ને ઝેનર ડાયોડમાંથી વહેતો પ્રવાહ ગણીએ, તો અવરોધ $R$ માંથી વહેતો પ્રવાહ $I_R = I_{total} - I_z = 24\, mA - 6\, mA = 18\, mA$ થાય.
તેથી, $R = \frac{V_z}{I_R} = \frac{6\, V}{18\, mA} = 0.33\, k\Omega$.
જો પ્રશ્ન મુજબ $R$ શ્રેણીમાં હોય, તો $R = \frac{30-6}{6\, mA} = 4\, k\Omega$ મળે છે. આથી સાચો વિકલ્પ $4\, k\Omega$ છે.

(A) $1$. શ્રેણી અવરોધ $R_{S}$ પરનો વોલ્ટેજ $V_{R_{S}} = V_{in} - V_{Z} = 22 \text{ V} - 15 \text{ V} = 7 \text{ V}$ છે.
$2$. શ્રેણી અવરોધ $R_{S}$ માંથી વહેતો કુલ પ્રવાહ $I = \frac{V_{R_{S}}}{R_{S}} = \frac{7 \text{ V}}{35 \Omega} = 0.2 \text{ A} = \frac{1}{5} \text{ A}$ છે.
$3$. લોડ અવરોધ $R_{L} = 90 \Omega$ માંથી વહેતો પ્રવાહ $I_{L} = \frac{V_{Z}}{R_{L}} = \frac{15 \text{ V}}{90 \Omega} = \frac{1}{6} \text{ A}$ છે.
$4$. ઝેનર ડાયોડમાંથી વહેતો પ્રવાહ $I_{Z} = I - I_{L} = \frac{1}{5} \text{ A} - \frac{1}{6} \text{ A} = \frac{6 - 5}{30} \text{ A} = \frac{1}{30} \text{ A}$ છે.
$5$. ઝેનર ડાયોડમાં વપરાતો પાવર $P = V_{Z} \times I_{Z} = 15 \text{ V} \times \frac{1}{30} \text{ A} = 0.5 \text{ W}$ છે.
$6$. આને $x \times 10^{-1} \text{ W}$ સ્વરૂપમાં દર્શાવતા, આપણને $0.5 \text{ W} = 5 \times 10^{-1} \text{ W}$ મળે છે.
$7$. તેથી, $x$ નું મૂલ્ય $5$ છે.

(C) ઝેનર ડાયોડ $2\, k\Omega$ ના અવરોધ સાથે સમાંતરમાં જોડાયેલ છે. ઝેનર બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ $5\, V$ હોવાથી,જ્યાં સુધી ઝેનર ડાયોડ બ્રેકડાઉન વિસ્તારમાં હોય ત્યાં સુધી $2\, k\Omega$ ના અવરોધ પરનો વોલ્ટેજ $5\, V$ જેટલો અચળ રહેશે.
ઓહ્મના નિયમનો ઉપયોગ કરતા,$2\, k\Omega$ ના અવરોધમાંથી વહેતો પ્રવાહ $I$ નીચે મુજબ મળે છે:
$I = \frac{V}{R} = \frac{5\, V}{2 \times 10^3\, \Omega}$
$I = 2.5 \times 10^{-3}\, A$
આને $10^{-4}\, A$ ના સ્વરૂપમાં દર્શાવતા:
$I = 25 \times 10^{-4}\, A$
આમ,મૂલ્ય $25$ છે.

(B) ઝેનર બ્રેકડાઉન એ $p-n$ જંકશન ડાયોડમાં જોવા મળતી ઘટના છે જે ભારે ડોપિંગ ધરાવે છે.
ભારે ડોપિંગને કારણે,ડેપ્લેશન લેયર ખૂબ જ સાંકડું (સામાન્ય રીતે $10^{-6} \ m$ કરતા ઓછું) બની જાય છે.
જ્યારે રિવર્સ બાયસ વોલ્ટેજ લાગુ કરવામાં આવે છે,ત્યારે આ સાંકડા ડેપ્લેશન લેયર પરનું વિદ્યુતક્ષેત્ર અત્યંત ઊંચું થઈ જાય છે.
આ ઊંચું વિદ્યુતક્ષેત્ર ઇલેક્ટ્રોનને તેમના સહસંયોજક બંધમાંથી બહાર કાઢવા માટે પૂરતું છે,જેના પરિણામે પ્રવાહમાં મોટો વધારો થાય છે,જેને ઝેનર બ્રેકડાઉન કહેવામાં આવે છે.

(B) કુલ સપ્લાય વોલ્ટેજ $V_{in} = 90\, V$ છે અને શ્રેણી અવરોધ $R_{s} = 4\, k\Omega = 4000\, \Omega$ છે.
ઝેનર ડાયોડ તેની આસપાસ $V_{z} = 30\, V$ નો અચળ વોલ્ટેજ જાળવી રાખે છે.
શ્રેણી અવરોધ $R_{s}$ પરનો વોલ્ટેજ ડ્રોપ $V_{R} = V_{in} - V_{z} = 90\, V - 30\, V = 60\, V$ છે.
સ્ત્રોતમાંથી શ્રેણી અવરોધ દ્વારા વહેતો કુલ પ્રવાહ $i = \frac{V_{R}}{R_{s}} = \frac{60\, V}{4000\, \Omega} = 0.015\, A = 15\, mA$ છે.
લોડ અવરોધ $R_{L} = 5\, k\Omega = 5000\, \Omega$ છે. લોડ અવરોધમાંથી વહેતો પ્રવાહ $i_{1} = \frac{V_{z}}{R_{L}} = \frac{30\, V}{5000\, \Omega} = 0.006\, A = 6\, mA$ છે.
જંકશન પર કિર્ચોફના પ્રવાહના નિયમનો ઉપયોગ કરતા,ઝેનર ડાયોડમાંથી વહેતો પ્રવાહ $i_{z} = i - i_{1} = 15\, mA - 6\, mA = 9\, mA$ મળે છે.

(B) લોડ રજિસ્ટર $R_L$ માંથી વહેતો પ્રવાહ નીચે મુજબ છે:
$i = \frac{V_z}{R_L} = \frac{10 \, V}{5 \, k\Omega} = 2 \, mA$
શ્રેણી રજિસ્ટરમાંથી વહેતો કુલ પ્રવાહ $I$:
$I = \frac{V_{in} - V_z}{R_s} = \frac{24 \, V - 10 \, V}{1 \, k\Omega} = \frac{14 \, V}{1 \, k\Omega} = 14 \, mA$
ઝેનર ડાયોડમાંથી વહેતો પ્રવાહ $I_z$:
$I_z = I - i = 14 \, mA - 2 \, mA = 12 \, mA$
ઝેનર ડાયોડમાં વપરાતો પાવર:
$P = I_z \times V_z = 12 \, mA \times 10 \, V = 120 \, mW$

(B) ઝેનર ડાયોડનું પાવર રેટિંગ $P_z = 2 \, W$ છે અને તેનો બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ $V_z = 10 \, V$ છે。
ઝેનર ડાયોડમાંથી વહી શકતો મહત્તમ પ્રવાહ $I_{z,max} = \frac{P_z}{V_z} = \frac{2 \, W}{10 \, V} = 0.2 \, A$ છે。
સુરક્ષિત કામગીરી સુનિશ્ચિત કરવા માટે, ઝેનર ડાયોડે તેના પાવર રેટિંગને ઓળંગ્યા વિના મહત્તમ ઇનપુટ વોલ્ટેજ $V_{in,max} = 14 \, V$ ને હેન્ડલ કરવું આવશ્યક છે。
જ્યારે $V_{in} = 14 \, V$ હોય, ત્યારે શ્રેણી અવરોધ $R_s$ માં વોલ્ટેજ ડ્રોપ $\Delta V_{Rs} = V_{in,max} - V_z = 14 \, V - 10 \, V = 4 \, V$ થાય છે。
જો લોડ પ્રવાહ નગણ્ય હોય (અથવા જ્યારે કોઈ લોડ જોડાયેલ ન હોય ત્યારે ઝેનરે સંપૂર્ણ પ્રવાહ હેન્ડલ કરવો પડે), તો $R_s$ માંથી વહેતો પ્રવાહ $I = I_{z,max} = 0.2 \, A$ છે。
ઓહ્મના નિયમનો ઉપયોગ કરતા, $R_s = \frac{\Delta V_{Rs}}{I} = \frac{4 \, V}{0.2 \, A} = 20 \, \Omega$ મળે છે。