Zener Diode Questions in Gujarati

(C) વિધાન $(A)$ સાચું છે: ઝેનર ડાયોડને ખાસ કરીને રિવર્સ બ્રેકડાઉન વિસ્તારમાં કામ કરવા માટે ડિઝાઇન કરવામાં આવ્યો છે,જે તેને એક અસરકારક વોલ્ટેજ રેગ્યુલેટર બનાવે છે.
વિધાન $(B)$ ખોટું છે: જર્મેનિયમ $(Ge)$ $p-n$ જંકશન માટે પોટેન્શિયલ બેરિયર આશરે $0.3 \, V$ હોય છે,જ્યારે સિલિકોન $(Si)$ $p-n$ જંકશન માટે તે આશરે $0.7 \, V$ હોય છે. તેથી,$0.1 \, V$ થી $0.3 \, V$ ની રેન્જ તમામ સામાન્ય $p-n$ જંકશન માટે પ્રતિનિધિત્વ કરતી નથી,કારણ કે તેમાં વ્યાપકપણે વપરાતા સિલિકોન ડાયોડનો સમાવેશ થતો નથી.

(D) શ્રેણી અવરોધ ${R}_{s} = 1000 \, \Omega$ પરનો કુલ વોલ્ટેજ $V_{R} = V_{i} - V_{z} = 100 \, V - 50 \, V = 50 \, V$ દ્વારા આપવામાં આવે છે.
શ્રેણી અવરોધમાંથી વહેતો કુલ પ્રવાહ $I = \frac{V_{R}}{R_{s}} = \frac{50 \, V}{1000 \, \Omega} = 0.05 \, A = 50 \, mA$ છે.
લોડ અવરોધ $R = 2000 \, \Omega$ માંથી વહેતો પ્રવાહ $I_{L} = \frac{V_{z}}{R} = \frac{50 \, V}{2000 \, \Omega} = 0.025 \, A = 25 \, mA$ છે.
જંકશન પર કિર્ચોફના પ્રવાહના નિયમનો ઉપયોગ કરતા,ઝેનર પ્રવાહ $I_{z}$ એ $I_{z} = I - I_{L} = 50 \, mA - 25 \, mA = 25 \, mA$ થાય છે.

(C) ઝેનર ડાયોડનું પાવર ડિસિપેશન રેટિંગ $P = V_z \cdot I_z$ દ્વારા આપવામાં આવે છે,જ્યાં $V_z = 8\, V$ અને $P = 0.5\, W$ છે.
ઝેનર ડાયોડમાંથી વહેતો મહત્તમ પ્રવાહ $I_z$ ગણતા:
$I_z = \frac{P}{V_z} = \frac{0.5}{8} = \frac{1}{16}\, A$.
પરિપથમાં,કુલ વોલ્ટેજ $E = 20\, V$ એ પ્રોટેક્ટિવ અવરોધ $R_p$ અને ઝેનર ડાયોડ વચ્ચે વહેંચાય છે.
પ્રોટેક્ટિવ અવરોધ $R_p$ પરનો વોલ્ટેજ ડ્રોપ $V_{R_p} = E - V_z = 20\, V - 8\, V = 12\, V$ છે.
પ્રોટેક્ટિવ અવરોધ $R_p = \frac{V_{R_p}}{I_z}$ માટે ઓહ્મના નિયમનો ઉપયોગ કરતા:
$R_p = \frac{12}{1/16} = 12 \times 16 = 192\, \Omega$.

(C) ઝેનર ડાયોડ લોડ અવરોધ $R_L$ સાથે સમાંતરમાં જોડાયેલ છે. ઝેનર ડાયોડ પરનો વોલ્ટેજ $V_Z = 5 \,V$ અચળ રહે છે.
શ્રેણી અવરોધ $R$ પરનો વોલ્ટેજ ડ્રોપ $V_R = V_i - V_Z = 50 \,V - 5 \,V = 45 \,V$ છે.
શ્રેણી અવરોધ $R$ માંથી વહેતો કુલ પ્રવાહ $I$ એ ઝેનર પ્રવાહ $I_Z$ અને લોડ પ્રવાહ $I_L$ નો સરવાળો છે,તેથી $I = I_Z + I_L$.
$R$ નું લઘુત્તમ મૂલ્ય શોધવા માટે,આપણે $R = \frac{V_R}{I}$ સંબંધનો ઉપયોગ કરીએ છીએ. $V_R$ અચળ હોવાથી,જ્યારે કુલ પ્રવાહ $I$ મહત્તમ હોય ત્યારે $R$ લઘુત્તમ હોય છે.
જ્યારે ઝેનર પ્રવાહ $I_Z$ તેના મહત્તમ મૂલ્ય $(90 \,mA)$ પર હોય અને લોડ પ્રવાહ $I_L$ શૂન્ય હોય (જે ત્યારે થાય છે જ્યારે લોડ ડિસ્કનેક્ટ થયેલ હોય અથવા $R_L \rightarrow \infty$),ત્યારે પ્રવાહ $I$ મહત્તમ હોય છે.
આમ,$I_{max} = I_{Z,max} + 0 = 90 \,mA = 90 \times 10^{-3} \,A$.
તેથી,$R_{min} = \frac{45 \,V}{90 \times 10^{-3} \,A} = \frac{45000}{90} \,\Omega = 500 \,\Omega$.

(A) ઝેનર ડાયોડ લોડ અવરોધ $R_{L}$ સાથે સમાંતરમાં જોડાયેલ છે.
ઝેનર ડાયોડ બ્રેકડાઉન વિસ્તારમાં હોવાથી,લોડ અવરોધ $R_{L}$ પરનો વોલ્ટેજ ઝેનર બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ જેટલો હોય છે,જે $V_{Z} = 5 \, V$ છે.
લોડ પ્રવાહ $I_{L}$ ઓહ્મના નિયમ દ્વારા મળે છે:
$I_{L} = \frac{V_{Z}}{R_{L}}$
અહીં $V_{Z} = 5 \, V$ અને $R_{L} = 1 \, k\Omega = 1000 \, \Omega$ આપેલ છે.
$I_{L} = \frac{5 \, V}{1000 \, \Omega} = 0.005 \, A = 5 \, mA$.

(B) શ્રેણી અવરોધ $R$ માંથી વહેતો કુલ પ્રવાહ $I$ નીચે મુજબ છે:
$I = \frac{V_{i} - V_{Z}}{R} = \frac{10\,V - 8\,V}{100\,\Omega} = \frac{2\,V}{100\,\Omega} = 20\,mA$.
ઝેનર ડાયોડ બ્રેકડાઉન વિસ્તારમાં કાર્ય કરે તે માટે,લોડ પ્રવાહ $I_{L}$ એ $I = I_{Z} + I_{L}$ શરતનું પાલન કરવું જોઈએ,જ્યાં $0 \le I_{Z} \le I_{ZM}$.
$1$. $R_{L, \max}$ શોધવા માટે,આપણે ન્યૂનતમ લોડ પ્રવાહ $I_{L, \min}$ ની જરૂર છે. આ ત્યારે થાય છે જ્યારે ઝેનર પ્રવાહ મહત્તમ હોય $(I_{Z} = I_{ZM} = 10\,mA)$.
$I_{L, \min} = I - I_{ZM} = 20\,mA - 10\,mA = 10\,mA$.
$R_{L, \max} = \frac{V_{Z}}{I_{L, \min}} = \frac{8\,V}{10\,mA} = 800\,\Omega$.
$2$. $R_{L, \min}$ શોધવા માટે,આપણે મહત્તમ લોડ પ્રવાહ $I_{L, \max}$ ની જરૂર છે. આ ત્યારે થાય છે જ્યારે ઝેનર પ્રવાહ ન્યૂનતમ હોય $(I_{Z} = 0)$.
$I_{L, \max} = I = 20\,mA$.
$R_{L, \min} = \frac{V_{Z}}{I_{L, \max}} = \frac{8\,V}{20\,mA} = 400\,\Omega$.
$R_{L}$ ના મહત્તમ અને ન્યૂનતમ મૂલ્યનો ગુણોત્તર:
$\frac{R_{L, \max}}{R_{L, \min}} = \frac{800\,\Omega}{400\,\Omega} = 2$.

(A) ઝેનર ડાયોડ પ્રવાહ $I_Z$ એ $I_Z = I - I_L$ દ્વારા આપવામાં આવે છે,જ્યાં $I$ એ સ્ત્રોતમાંથી કુલ પ્રવાહ છે અને $I_L$ એ લોડ પ્રવાહ છે.
$I_Z$ ને મહત્તમ કરવા માટે,આપણે કુલ પ્રવાહ $I$ ને મહત્તમ કરવો જોઈએ. કારણ કે $I = \frac{V_{in} - V_Z}{R}$,તેથી જ્યારે $V_{in}$ મહત્તમ હોય $(V_{in} = 120 \text{ V})$ ત્યારે $I$ મહત્તમ હોય છે.
$I_{max} = \frac{120 \text{ V} - 60 \text{ V}}{4000 \ \Omega} = \frac{60 \text{ V}}{4000 \ \Omega} = 0.015 \text{ A} = 15 \text{ mA}$.
લોડ પ્રવાહ $I_L$ અચળ છે કારણ કે લોડ અવરોધ પરનો વોલ્ટેજ $V_Z = 60 \text{ V}$ પર નિશ્ચિત છે.
$I_L = \frac{V_Z}{R_L} = \frac{60 \text{ V}}{10000 \ \Omega} = 0.006 \text{ A} = 6 \text{ mA}$.
તેથી,મહત્તમ ઝેનર ડાયોડ પ્રવાહ $I_{Z,max} = I_{max} - I_L = 15 \text{ mA} - 6 \text{ mA} = 9 \text{ mA}$ છે.

(A) શ્રેણી અવરોધ $R$ પરનો વોલ્ટેજ એ સપ્લાય વોલ્ટેજ $V_{S}$ અને ઝેનર બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ $V_{Z}$ વચ્ચેનો તફાવત છે.
$V_{R} = V_{S} - V_{Z} = 20\,V - 8\,V = 12\,V$.
શ્રેણી અવરોધ $R$ નું લઘુત્તમ મૂલ્ય શોધવા માટે,આપણે મહત્તમ ઝેનર પ્રવાહ $I_{Z,max} = 25\,mA = 25 \times 10^{-3}\,A$ નો ઉપયોગ કરવો જોઈએ.
ઓહ્મના નિયમ મુજબ,$V_{R} = I_{Z,max} \times R$.
$12\,V = (25 \times 10^{-3}\,A) \times R$.
$R = \frac{12}{25 \times 10^{-3}}\,\Omega = \frac{12000}{25}\,\Omega = 480\,\Omega$.

(A) $p-n$ જંકશનમાં બ્રેકડાઉન ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ $E$ એ પદાર્થનો લાક્ષણિક ગુણધર્મ છે અને તે ડેપ્લેશન પહોળાઈથી સ્વતંત્ર છે.
આપેલ છે કે,$20 \,\mu m$ ની ડેપ્લેશન પહોળાઈ $d_1$ માટે બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ $V_1 = 100 \,V$ છે.
ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ $E$ નું સૂત્ર $E = \frac{V}{d}$ છે.
બ્રેકડાઉન ફિલ્ડ $E$ અચળ રહેતું હોવાથી,આપણે લખી શકીએ:
$\frac{V_1}{d_1} = \frac{V_2}{d_2}$
આપેલ કિંમતો મૂકતા:
$\frac{100 \,V}{20 \,\mu m} = \frac{V_2}{1 \,\mu m}$
$V_2 = \frac{100}{20} \times 1 = 5 \,V$.
આમ,આ ઝેનર ડાયોડનો ઉપયોગ $5 \,V$ ના વોલ્ટેજ રેગ્યુલેશન માટે થઈ શકે છે.

(C) સાચો વિકલ્પ $C$ છે.
ઝેનર ડાયોડ એ ખાસ રીતે ડિઝાઇન કરેલ $p-n$ જંકશન ડાયોડ છે જે રિવર્સ બ્રેકડાઉન વિસ્તારમાં કાર્ય કરે છે.
તેનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે વોલ્ટેજ રેગ્યુલેટર તરીકે થાય છે,જે ઇનપુટ વોલ્ટેજ અથવા લોડ કરંટમાં થતા ફેરફારોને ધ્યાનમાં લીધા વિના લોડ પર અચળ આઉટપુટ વોલ્ટેજ જાળવી રાખે છે.
આ પ્રક્રિયાને વોલ્ટેજ સ્ટેબિલાઇઝેશન (સ્થિરીકરણ) કહેવામાં આવે છે.

(B) ઝેનર ડાયોડ એ ખૂબ જ વધુ ડોપિંગ ધરાવતો $p-n$ જંકશન ડાયોડ છે. જ્યારે તેને રિવર્સ બાયસ આપવામાં આવે છે,ત્યારે ડેપ્લેશન રિજનમાં વિદ્યુતક્ષેત્ર ખૂબ જ પ્રબળ બની જાય છે.
આ પ્રબળ વિદ્યુતક્ષેત્ર વેલેન્સ ઈલેક્ટ્રોન પર મોટું બળ લગાડે છે,જે તેમને તેમના સહસંયોજક બંધમાંથી બહાર ખેંચે છે.
આ પ્રક્રિયાને આંતરિક ફિલ્ડ એમિશન અથવા ઝેનર ઈફેક્ટ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
જોકે ઈમ્પેક્ટ આયોનાઈઝેશન (એવાલાન્ચે બ્રેકડાઉન) ઓછા ડોપિંગવાળા ડાયોડમાં થાય છે,પરંતુ ઝેનર ડાયોડ માટે પ્રાથમિક પદ્ધતિ ઉચ્ચ ડોપિંગને કારણે થતું આંતરિક ફિલ્ડ એમિશન છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $B$ છે.

(A) આ સર્કિટમાં $20 \, V$ નો $DC$ સ્ત્રોત,$2 \, k\Omega$ નો શ્રેણી અવરોધ,$6 \, V$ ના બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ ધરાવતો ઝેનર ડાયોડ અને ઝેનર ડાયોડ સાથે સમાંતરમાં જોડાયેલ $6 \, k\Omega$ નો લોડ અવરોધ છે.
જ્યારે ઝેનર ડાયોડ બ્રેકડાઉન વિસ્તારમાં હોય છે,ત્યારે તે તેના બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ જેટલા અચળ વોલ્ટેજ સ્ત્રોત તરીકે કાર્ય કરે છે.
ઝેનર ડાયોડ લોડ અવરોધ અને આઉટપુટ ટર્મિનલ્સ સાથે સમાંતરમાં જોડાયેલ હોવાથી,લોડ અવરોધ પરનો વોલ્ટેજ ઝેનર બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ જેટલો જ રહે છે.
તેથી,આઉટપુટ વોલ્ટેજ $V_0$ એ ઝેનર બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ જેટલો એટલે કે $6 \, V$ થાય છે.

(A) $Zener$ ડાયોડ ખાસ કરીને રિવર્સ બ્રેકડાઉન વિસ્તારમાં કામ કરવા માટે બનાવવામાં આવે છે.
જ્યારે તેને રિવર્સ બાયસમાં જોડવામાં આવે છે,ત્યારે તે ઇનપુટ વોલ્ટેજ અથવા લોડ કરંટમાં ફેરફાર હોવા છતાં તેના ટર્મિનલ્સ પર અચળ વોલ્ટેજ જાળવી રાખે છે,આમ તે વોલ્ટેજ રેગ્યુલેટર તરીકે કાર્ય કરે છે.
ફોરવર્ડ બાયસમાં,તે બરાબર સામાન્ય $P-n$ જંકશન ડાયોડની જેમ વર્તે છે,જે ફોરવર્ડ વોલ્ટેજ બેરિયર પોટેન્શિયલ કરતા વધી જાય ત્યારે કરંટનું વહન કરે છે.

(C) ઝેનર ડાયોડ એ એક ખાસ પ્રકારનો ડાયોડ છે જે રિવર્સ બ્રેકડાઉન વિસ્તારમાં વિશ્વસનીય રીતે કાર્ય કરવા માટે બનાવવામાં આવ્યો છે.
$1$. ડોપિંગ: ઝેનર ડાયોડમાં ભારે ડોપિંગ કરવામાં આવે છે,જેના પરિણામે ડેપ્લેશન રીજન ખૂબ જ પાતળું હોય છે.
$2$. ડેપ્લેશન રીજન: ભારે ડોપિંગને કારણે,ડેપ્લેશન રીજન અત્યંત પાતળું (સામાન્ય રીતે $10^{-6} \ m$) હોય છે,જે ઓછા રિવર્સ વોલ્ટેજ પર પણ ઉચ્ચ વિદ્યુત ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન કરવા દે છે.
$3$. કાર્યપદ્ધતિ: તે ખાસ કરીને રિવર્સ બાયસ વિસ્તારમાં કાર્ય કરવા માટે રચાયેલ છે.
$4$. વોલ્ટેજ: એકવાર બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ પ્રાપ્ત થઈ જાય પછી,પ્રવાહમાં ફેરફાર હોવા છતાં ઝેનર વોલ્ટેજ $(V_z)$ અચળ રહે છે.
તેથી,ડેપ્લેશન રીજન ખૂબ જ પહોળું હોય છે તે વિધાન અસત્ય છે.

(C) ઝેનર ડાયોડનું પાવર રેટિંગ $P = 1.6\,W$ છે અને બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ $V_z = 8\,V$ છે.
ઝેનર ડાયોડમાંથી વહી શકતો મહત્તમ પ્રવાહ $I_{z,max} = \frac{P}{V_z} = \frac{1.6\,W}{8\,V} = 0.2\,A$ છે.
ઝેનર ડાયોડ વોલ્ટેજ રેગ્યુલેટર તરીકે કાર્ય કરે તે માટે, ઇનપુટ વોલ્ટેજ $V_{in}$ એ બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ $V_z$ કરતા વધારે હોવો જોઈએ. અહીં, ઇનપુટ વોલ્ટેજ $3\,V$ થી $10\,V$ ની વચ્ચે બદલાય છે. ઝેનર ડાયોડ ફક્ત ત્યારે જ રેગ્યુલેટ કરશે જ્યારે $V_{in} \geq 8\,V$ હોય. તેથી, ડાયોડ તેના પાવર રેટિંગને ઓળંગે નહીં તેની ખાતરી કરવા માટે આપણે મહત્તમ ઇનપુટ વોલ્ટેજ $V_{in,max} = 10\,V$ ધ્યાનમાં લઈએ છીએ.
મહત્તમ ઇનપુટ વોલ્ટેજ પર શ્રેણી અવરોધ $R_s$ માં વોલ્ટેજ ડ્રોપ $V_{R_s} = V_{in,max} - V_z = 10\,V - 8\,V = 2\,V$ છે.
સુરક્ષિત સંચાલન સુનિશ્ચિત કરવા માટે, શ્રેણી અવરોધ $R_s$ માંથી વહેતો પ્રવાહ એ ઝેનર ડાયોડ સહન કરી શકે તેવા મહત્તમ પ્રવાહ જેટલો હોવો જોઈએ (ધારી લઈએ કે કોઈ લોડ પ્રવાહ જોડાયેલ નથી, જે ડાયોડ માટે સૌથી ખરાબ સ્થિતિ છે).
આમ, $R_s = \frac{V_{R_s}}{I_{z,max}} = \frac{2\,V}{0.2\,A} = 10\,\Omega$.

(B) આપેલ છે કે, ઝેનર ડાયોડનો બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ $V_z = 3.0 \, V$ છે.
કુલ વોલ્ટેજ $V = 10 \, V$ છે અને શ્રેણી અવરોધ $R_s = 1 \, k\Omega = 1000 \, \Omega$ છે.
શ્રેણી અવરોધમાંથી વહેતો પ્રવાહ $I$ નીચે મુજબ મળે છે:
$I = \frac{V - V_z}{R_s} = \frac{10 \, V - 3 \, V}{1000 \, \Omega} = \frac{7 \, V}{1000 \, \Omega} = 7 \, mA$.
લોડ અવરોધ $R_L = 2 \, k\Omega = 2000 \, \Omega$ છે. લોડ અવરોધમાંથી વહેતો પ્રવાહ $I_L$ છે:
$I_L = \frac{V_z}{R_L} = \frac{3 \, V}{2000 \, \Omega} = 1.5 \, mA$.
નોડ $A$ પર કિર્ચોફનો પ્રવાહનો નિયમ લાગુ પાડતા:
$I = I_z + I_L$
$I_z = I - I_L = 7 \, mA - 1.5 \, mA = 5.5 \, mA$.
આમ, $I_z$ નું મૂલ્ય $5.5 \, mA$ છે.

(C) ઝેનર ડાયોડ બ્રેકડાઉન વિસ્તારમાં છે, તેથી તેની આસપાસનો વોલ્ટેજ $10 \, V$ અચળ રહે છે.
$500 \, \Omega$ ના લોડ અવરોધમાંથી વહેતો પ્રવાહ $(I_L)$:
$I_L = \frac{V_Z}{R_L} = \frac{10 \, V}{500 \, \Omega} = 0.02 \, A = 20 \, mA$
શ્રેણી અવરોધમાંથી વહેતો પ્રવાહ $(I_S)$:
$I_S = \frac{V_{in} - V_Z}{R_S} = \frac{20 \, V - 10 \, V}{200 \, \Omega} = \frac{10 \, V}{200 \, \Omega} = 0.05 \, A = 50 \, mA$
જંકશન પર કિર્ચોફના પ્રવાહના નિયમ મુજબ, ઝેનર ડાયોડમાંથી વહેતો પ્રવાહ $(I_Z)$:
$I_Z = I_S - I_L = 50 \, mA - 20 \, mA = 30 \, mA$

(NONE) શ્રેણી અવરોધ $R_s$ પરનો વોલ્ટેજ ડ્રોપ:
$V_s = V_{in} - V_z = 8 \, V - 5 \, V = 3 \, V$
લોડ અવરોધ $R_L$ માંથી વહેતો પ્રવાહ:
$I_L = \frac{V_z}{R_L} = \frac{5 \, V}{1 \times 10^3 \, \Omega} = 5 \, mA$
ઝેનર ડાયોડમાંથી વહેતો મહત્તમ પ્રવાહ તેના પાવર રેટિંગ $P_z = 10 \, mW$ દ્વારા નક્કી થાય છે:
$I_{z,max} = \frac{P_z}{V_z} = \frac{10 \, mW}{5 \, V} = 2 \, mA$
ઝેનર ડાયોડ રેગ્યુલેશન માટે, શ્રેણી અવરોધમાંથી વહેતો પ્રવાહ $I_s$ એ લોડ પ્રવાહ અને ઝેનર પ્રવાહને પૂરો પાડવા માટે પૂરતો હોવો જોઈએ। કુલ પ્રવાહ $I_s = I_L + I_z$ છે.
રેગ્યુલેટર તરીકે કાર્ય કરવા માટે, ઝેનર ડાયોડમાંથી વહેતો પ્રવાહ $0$ અને $I_{z,max}$ ની વચ્ચે હોવો જોઈએ.
આમ, $I_{s,min} = I_L + 0 = 5 \, mA$ અને $I_{s,max} = I_L + I_{z,max} = 5 \, mA + 2 \, mA = 7 \, mA$.
અવરોધ $R_s$ એ નીચેની શરત સંતોષવી જોઈએ:
$R_{s,min} = \frac{V_s}{I_{s,max}} = \frac{3 \, V}{7 \, mA} = \frac{3}{7} \, k \Omega \approx 0.43 \, k \Omega$
$R_{s,max} = \frac{V_s}{I_{s,min}} = \frac{3 \, V}{5 \, mA} = 0.6 \, k \Omega$
આપેલ વિકલ્પોમાંથી કોઈ પણ ગણતરી કરેલ શ્રેણી સાથે બરાબર મેળ ખાતું નથી, પરંતુ $R_s$ એવી રીતે પસંદ કરવો જોઈએ કે ઝેનર ડાયોડ તેની મર્યાદામાં કાર્ય કરે.

(D) $LED$ ને પ્રકાશિત કરવા માટે, $PQ$ વિભાગ પરનો વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત (વોલ્ટેજ) એ $LED$ ના થ્રેશોલ્ડ વોલ્ટેજ અને ઝેનર ડાયોડના બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજના સરવાળા જેટલો હોવો જોઈએ।
$V_{PQ} = V_{LED} + V_{Zener}$
$V_{PQ} = 1.8 \,V + 3.2 \,V = 5.0 \,V$
પોટેન્શિયલ ડિવાઈડર સર્કિટમાં કુલ લંબાઈ $PR = 20 \,cm$ પર કુલ $20 \,V$ નો વોલ્ટેજ છે।
પોટેન્શિયલ ડિવાઈડરના સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરતા, કોઈ વિભાગ પરનો વોલ્ટેજ તેની લંબાઈના પ્રમાણમાં હોય છે:
$\frac{V_{PQ}}{V_{PR}} = \frac{PQ}{PR}$
$\frac{5 \,V}{20 \,V} = \frac{PQ}{20 \,cm}$
$PQ = \left( \frac{5}{20} \right) \times 20 \,cm = 5 \,cm$
આમ, $PQ$ ની જરૂરી લઘુત્તમ લંબાઈ $5 \,cm$ છે।

(C) આપેલ $I-V$ લાક્ષણિકતા વક્ર રિવર્સ બાયસ વિસ્તારમાં ચોક્કસ વોલ્ટેજ પર તીવ્ર બ્રેકડાઉન દર્શાવે છે.
આ વર્તણૂક ઝેનર ડાયોડની લાક્ષણિકતા છે.
ઝેનર ડાયોડ ખાસ કરીને રિવર્સ બ્રેકડાઉન વિસ્તારમાં નુકસાન પામ્યા વિના કાર્ય કરવા માટે બનાવવામાં આવે છે.
આ ગુણધર્મને કારણે,તેનો ઉપયોગ વોલ્ટેજ રેગ્યુલેટર તરીકે વ્યાપકપણે થાય છે,જેથી ઇનપુટ વોલ્ટેજ અથવા લોડ કરંટમાં ફેરફાર હોવા છતાં લોડ પર સતત આઉટપુટ વોલ્ટેજ જાળવી શકાય.

(D) ધારો કે લોડ પ્રવાહ $I_L = i$ છે।
પ્રશ્ન મુજબ, ઝેનર પ્રવાહ $I_Z = 4I_L = 4i$ છે।
શ્રેણી અવરોધમાંથી વહેતો કુલ પ્રવાહ $I = I_Z + I_L = 4i + i = 5i$ છે।
શ્રેણી અવરોધ પરનો વોલ્ટેજ $V_R = V_{in} - V_Z = 25\ V - 5\ V = 20\ V$ છે।
શ્રેણી અવરોધ માટે ઓહ્મનો નિયમ વાપરતા: $V_R = I \times R_s$
$20\ V = (5i) \times 400\ \Omega$
$20 = 2000i$
$i = \frac{20}{2000} = 0.01\ A = 10\ mA$.
આમ, લોડ પ્રવાહ $I_L = 10\ mA$ છે।
લોડ અવરોધ $R_L = \frac{V_L}{I_L} = \frac{5\ V}{10 \times 10^{-3}\ A} = 500\ \Omega$ થાય.

(C) સૌ પ્રથમ,આપણે તપાસીએ કે ઝેનર ડાયોડ બ્રેકડાઉનમાં છે કે નહીં,તે માટે ઝેનર ડાયોડ વગર સમાંતર શાખામાં વોલ્ટેજની ગણતરી કરીએ:
$V_{open} = \frac{400 \ \Omega}{100 \ \Omega + 400 \ \Omega} \times 12 \ V = \frac{400}{500} \times 12 \ V = 0.8 \times 12 \ V = 9.6 \ V$.
અહીં ગણતરી કરેલ વોલ્ટેજ $9.6 \ V$ એ ઝેનર બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ $V_z = 4 \ V$ કરતા વધારે હોવાથી,ઝેનર ડાયોડ બ્રેકડાઉન વિસ્તારમાં કાર્ય કરે છે.
તેથી,$400 \ \Omega$ ના અવરોધ પરનો વોલ્ટેજ ઝેનર વોલ્ટેજ $4 \ V$ જેટલો જ રહેશે.
એમીટરમાંથી વહેતો પ્રવાહ $I$ ઓહ્મના નિયમ મુજબ:
$I = \frac{V}{R} = \frac{4 \ V}{400 \ \Omega} = 0.01 \ A = 10 \ mA$.

(C) આપેલ પરિપથમાં સોર્સ વોલ્ટેજ $V = 24 \text{ V}$, શ્રેણી અવરોધ $R_s = 1 \text{ k}\Omega$, ઝેનર ડાયોડનો બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ $V_z = 10 \text{ V}$ અને લોડ અવરોધ $R_L = 5 \text{ k}\Omega$ છે।
$1$. શ્રેણી અવરોધ $R_s$ માંથી વહેતો પ્રવાહ:
$I_s = \frac{V - V_z}{R_s} = \frac{24 \text{ V} - 10 \text{ V}}{1 \times 10^3 \text{ }\Omega} = \frac{14 \text{ V}}{1000 \text{ }\Omega} = 14 \text{ mA}$.
$2$. લોડ અવરોધ $R_L$ માંથી વહેતો પ્રવાહ:
$I_L = \frac{V_z}{R_L} = \frac{10 \text{ V}}{5 \times 10^3 \text{ }\Omega} = 2 \text{ mA}$.
$3$. ઝેનર ડાયોડમાંથી વહેતો પ્રવાહ $I_z$:
$I_z = I_s - I_L = 14 \text{ mA} - 2 \text{ mA} = 12 \text{ mA}$.
$4$. ઝેનર ડાયોડમાં વ્યય થતો પાવર $P_z$:
$P_z = V_z \times I_z = 10 \text{ V} \times 12 \text{ mA} = 120 \text{ mW}$.

(A) ઝેનર ડાયોડ લોડ રઝિસ્ટર $R_{L} = 2 \ k\Omega = 2000 \ \Omega$ સાથે સમાંતરમાં જોડાયેલ છે.
ઝેનર ડાયોડ બ્રેકડાઉન વિસ્તારમાં હોવાથી,લોડ રઝિસ્ટર $R_{L}$ પરનો વોલ્ટેજ ઝેનર વોલ્ટેજ $V_{Z} = 5 \ V$ જેટલો હોય છે.
ઓહ્મના નિયમનો ઉપયોગ કરતા,લોડ રઝિસ્ટરમાંથી વહેતો પ્રવાહ $I_{L}$ નીચે મુજબ મળે છે:
$I_{L} = \frac{V_{Z}}{R_{L}}$
$I_{L} = \frac{5 \ V}{2000 \ \Omega} = 0.0025 \ A$
તેને મિલિએમ્પિયર $(mA)$ માં ફેરવતા:
$I_{L} = 0.0025 \times 1000 \ mA = 2.5 \ mA$.

(C) ઇનપુટ વોલ્ટેજ $V_{in} = 20 \ V$ છે અને શ્રેણી અવરોધ $R_s = 2 \ k\Omega$ છે। ઝેનર ડાયોડ લોડ અવરોધ $R_L = 1 \ k\Omega$ ની આજુબાજુ $V_z = 5 \ V$ નો અચળ વોલ્ટેજ જાળવી રાખે છે.
સ્ત્રોતમાંથી વહેતો કુલ પ્રવાહ:
$I_{in} = \frac{V_{in} - V_z}{R_s} = \frac{20 \ V - 5 \ V}{2 \times 10^3 \ \Omega} = \frac{15 \ V}{2000 \ \Omega} = 7.5 \ mA$.
લોડ અવરોધ $R_L$ માંથી વહેતો પ્રવાહ:
$I_L = \frac{V_z}{R_L} = \frac{5 \ V}{1 \times 10^3 \ \Omega} = 5 \ mA$.
નોડ પર કિર્ચોફના પ્રવાહના નિયમ મુજબ, ઝેનર ડાયોડમાંથી વહેતો પ્રવાહ $I_Z$:
$I_Z = I_{in} - I_L = 7.5 \ mA - 5 \ mA = 2.5 \ mA$.

(C) આપેલ $I-V$ લાક્ષણિકતા વક્ર રિવર્સ બાયસ વિસ્તાર (ત્રીજા ચરણ) માં તીવ્ર બ્રેકડાઉન દર્શાવે છે.
આ વર્તણૂક ઝેનર ડાયોડની લાક્ષણિકતા છે.
ઝેનર ડાયોડ ખાસ કરીને રિવર્સ બ્રેકડાઉન વિસ્તારમાં કામ કરવા માટે બનાવવામાં આવે છે,જ્યાં તેમાંથી વહેતા પ્રવાહમાં ફેરફાર હોવા છતાં તે તેના ટર્મિનલ્સ પર લગભગ અચળ વોલ્ટેજ જાળવી રાખે છે.
તેથી,તેનો ઉપયોગ વોલ્ટેજ રેગ્યુલેટર તરીકે વ્યાપકપણે થાય છે.

(D) ઝેનર ડાયોડ એ એક ખાસ પ્રકારનો ડાયોડ છે જે રિવર્સ બ્રેકડાઉન વિસ્તારમાં કાર્ય કરવા માટે બનાવવામાં આવ્યો છે.
જ્યારે ઝેનર ડાયોડ રિવર્સ બાયસમાં હોય છે,ત્યારે તે તેના ટર્મિનલ્સ પર લગભગ અચળ વોલ્ટેજ જાળવી રાખે છે,ભલે તેમાંથી પસાર થતો પ્રવાહ નોંધપાત્ર રીતે બદલાય.
આ ગુણધર્મનો ઉપયોગ વોલ્ટેજ રેગ્યુલેશન માટે થાય છે.
આપેલ $I-V$ લાક્ષણિકતા વક્રમાં,$de$ ભાગ રિવર્સ બ્રેકડાઉન વિસ્તાર દર્શાવે છે જ્યાં વોલ્ટેજ લગભગ અચળ રહે છે ત્યારે પ્રવાહ ઝડપથી વધે છે.
તેથી,વોલ્ટેજ રેગ્યુલેટર તરીકે તેના કાર્ય માટે $de$ ભાગ સૌથી વધુ સુસંગત છે.

(D) ઝેનર ડાયોડ ખાસ કરીને બ્રેકડાઉન વિસ્તારમાં કાર્ય કરવા માટે બનાવવામાં આવે છે. જ્યારે તેનો ઉપયોગ વોલ્ટેજ રેગ્યુલેટર તરીકે થાય છે,ત્યારે તેને લોડની સાથે સમાંતરમાં રિવર્સ બાયસમાં જોડવામાં આવે છે. આ ગોઠવણી ઝેનર ડાયોડને લોડ પર અચળ વોલ્ટેજ જાળવી રાખવા દે છે,ભલે ઇનપુટ વોલ્ટેજ અથવા લોડ કરંટ બદલાય. તેથી,સાચું જોડાણ રિવર્સ બાયસ અને લોડ સાથે સમાંતર છે.

(B) ઝેનર ડાયોડ અવરોધ $R_2$ સાથે સમાંતર જોડાયેલ છે. તેથી,$R_2$ પરનો વોલ્ટેજ ડ્રોપ ઝેનર બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ $V_Z = 8 \text{ V}$ જેટલો જ રહેશે.
અવરોધ $R_2$ માંથી વહેતો પ્રવાહ:
$I_{R_2} = \frac{V_Z}{R_2} = \frac{8 \text{ V}}{1600 \text{ }\Omega} = 5 \times 10^{-3} \text{ A} = 5 \text{ mA} \quad \dots(i)$
કુલ વોલ્ટેજ $20 \text{ V}$ છે. અવરોધ $R_1$ પરનો વોલ્ટેજ ડ્રોપ:
$V_{R_1} = V_{\text{source}} - V_Z = 20 \text{ V} - 8 \text{ V} = 12 \text{ V}$
પરિપથમાં વહેતો કુલ પ્રવાહ (જે $R_1$ માંથી પસાર થાય છે):
$I_{R_1} = \frac{V_{R_1}}{R_1} = \frac{12 \text{ V}}{400 \text{ }\Omega} = 3 \times 10^{-2} \text{ A} = 30 \text{ mA} \quad \dots(ii)$
જંકશન પર કિર્ચોફના પ્રવાહના નિયમ મુજબ,ઝેનર ડાયોડમાંથી વહેતો પ્રવાહ $I_Z$:
$I_Z = I_{R_1} - I_{R_2}$
$I_Z = 30 \text{ mA} - 5 \text{ mA} = 25 \text{ mA}$

(B) ઝેનર ડાયોડ $1 \text{ k}\Omega$ ના લોડ અવરોધ સાથે સમાંતરમાં જોડાયેલ છે. ઝેનર બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ $15 \text{ V}$ હોવાથી, લોડ અવરોધ પરનો વોલ્ટેજ $V_L = 15 \text{ V}$ થશે.
લોડ અવરોધમાંથી વહેતો પ્રવાહ $I_L = \frac{V_L}{R_L} = \frac{15 \text{ V}}{1000 \Omega} = 15 \times 10^{-3} \text{ A} = 15 \text{ mA}$ છે.
શ્રેણી અવરોધ $R_s = 250 \Omega$ પરનો વોલ્ટેજ ડ્રોપ $V_s = V_{in} - V_L = 20 \text{ V} - 15 \text{ V} = 5 \text{ V}$ છે.
સ્ત્રોત દ્વારા પૂરો પાડવામાં આવતો કુલ પ્રવાહ $I = \frac{V_s}{R_s} = \frac{5 \text{ V}}{250 \Omega} = 0.02 \text{ A} = 20 \text{ mA}$ છે.
જંકશન પર કિર્ચોફના પ્રવાહના નિયમ મુજબ, ઝેનર ડાયોડમાંથી વહેતો પ્રવાહ $I_z = I - I_L = 20 \text{ mA} - 15 \text{ mA} = 5 \text{ mA}$ થાય.

(B) ઝેનર ડાયોડ લોડ અવરોધ $R_L = 1200 \Omega$ સાથે સમાંતર જોડાયેલ છે. ઝેનર બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ $15 \text{ V}$ હોવાથી,લોડ અવરોધ પરનો વોલ્ટેજ $V_L = 15 \text{ V}$ થશે.
લોડ અવરોધમાંથી વહેતો પ્રવાહ $I_L = \frac{V_L}{R_L} = \frac{15 \text{ V}}{1200 \Omega} = 0.0125 \text{ A} = 12.5 \text{ mA}$ છે.
શ્રેણી અવરોધ $R_S = 300 \Omega$ પરનો વોલ્ટેજ $V_S = V_{in} - V_L = 24 \text{ V} - 15 \text{ V} = 9 \text{ V}$ છે.
સ્ત્રોત દ્વારા પૂરો પાડવામાં આવતો કુલ પ્રવાહ $I = \frac{V_S}{R_S} = \frac{9 \text{ V}}{300 \Omega} = 0.03 \text{ A} = 30 \text{ mA}$ છે.
જંકશન પર કિર્ચોફના પ્રવાહના નિયમ મુજબ,ઝેનર ડાયોડમાંથી વહેતો પ્રવાહ $I_Z = I - I_L$ થાય.
તેથી,$I_Z = 30 \text{ mA} - 12.5 \text{ mA} = 17.5 \text{ mA}$.

(D) આપેલ છે: ઝેનર બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ $V_Z = 8 \ V$,પાવર $P = 1.6 \ W$,ઇનપુટ વોલ્ટેજ $V_{in} = 10 \ V$.
$1$. ઝેનર ડાયોડમાંથી વહેતો પ્રવાહ $(I_Z)$ શોધો:
$P = V_Z \times I_Z$
$1.6 = 8 \times I_Z$
$I_Z = \frac{1.6}{8} = 0.2 \ A$
$2$. અવરોધ $R$ પરનો વોલ્ટેજ ડ્રોપ $(V_R)$ શોધો:
ઝેનર ડાયોડ આઉટપુટ સાથે સમાંતરમાં હોવાથી,તેના પરનો વોલ્ટેજ $8 \ V$ અચળ રહેશે.
$V_R = V_{in} - V_Z = 10 \ V - 8 \ V = 2 \ V$
$3$. અવરોધ $R$ ની ગણતરી:
ઓમના નિયમ મુજબ,$V_R = I_Z \times R$
$2 = 0.2 \times R$
$R = \frac{2}{0.2} = 10 \ \Omega$
તેથી,$R$ નું મૂલ્ય $10 \ \Omega$ છે.

(B) ઝેનર ડાયોડ $V_{Z} = 5.0 \, V$ ના અચળ વોલ્ટેજ પર કાર્ય કરે છે।
આપેલ ઇનપુટ વોલ્ટેજ $V_{S} = 12 \, V$ અને મહત્તમ પાવર રેટિંગ $P_{Z} = 2.0 \, W$ છે।
ઝેનર ડાયોડ દ્વારા સહન કરી શકાતો મહત્તમ પ્રવાહ $I_{Z_{\max}}$ નીચે મુજબ ગણવામાં આવે છે:
$I_{Z_{\max}} = \frac{P_{Z}}{V_{Z}} = \frac{2.0 \, W}{5.0 \, V} = 0.4 \, A = 400 \, mA$.
શ્રેણી અવરોધ $R_{S}$ નો ઉપયોગ વધારાના વોલ્ટેજ $(V_{S} - V_{Z})$ ને ઘટાડવા અને પ્રવાહને $I_{Z_{\max}}$ સુધી મર્યાદિત કરવા માટે થાય છે।
$R_{S} = \frac{V_{S} - V_{Z}}{I_{Z_{\max}}} = \frac{12 \, V - 5.0 \, V}{0.4 \, A} = \frac{7}{0.4} \, \Omega = 17.5 \, \Omega$.

(B) વિદ્યુત ક્ષેત્રની તીવ્રતા $E$ એ સૂત્ર $E = \frac{V}{d}$ દ્વારા આપવામાં આવે છે,જ્યાં $V$ એ પોટેન્શિયલ તફાવત છે અને $d$ એ ડેપ્લેશન રિજનની પહોળાઈ છે.
આપેલ છે: $V = 3 \ V$ અને $d = 300 \ \mathring{A} = 300 \times 10^{-8} \ cm$.
કિંમતો મૂકતા:
$E = \frac{3}{300 \times 10^{-8}} \ V/cm$
$E = \frac{3}{3 \times 10^{-6}} \ V/cm$
$E = 10^{6} \ V/cm$.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $B$ છે.

(C) વોલ્ટેજ રેગ્યુલેટર એ એક ઇલેક્ટ્રોનિક સર્કિટ છે જે લોડ કરંટ,તાપમાન અને $AC$ લાઇન વોલ્ટેજના ફેરફારોથી સ્વતંત્ર સ્થિર $DC$ વોલ્ટેજ પ્રદાન કરે છે.
ખાસ કરીને,$Zener$ ડાયોડને રિવર્સ બ્રેકડાઉન રીજનમાં કામ કરવા માટે ડિઝાઇન કરવામાં આવે છે,જે તેને ઇનપુટ વોલ્ટેજ અથવા લોડ કરંટમાં ફેરફાર હોવા છતાં તેના ટર્મિનલ્સ પર સતત વોલ્ટેજ જાળવી રાખવાની ક્ષમતા આપે છે.
તેથી,$Zener$ ડાયોડનો ઉપયોગ વોલ્ટેજ રેગ્યુલેટર તરીકે વ્યાપકપણે થાય છે.

(D) પરિપથની આકૃતિ પરથી,શ્રેણી અવરોધ $R_S$ માંથી વહેતો કુલ પ્રવાહ $I$ એ તેના પરના વોલ્ટેજ ડ્રોપને તેના અવરોધ વડે ભાગવાથી મળે છે:
$I = \frac{V_0 - V_Z}{R_S}$
જંકશન પોઈન્ટ પર કિર્ચોફના પ્રવાહના નિયમ મુજબ,કુલ પ્રવાહ $I$ એ ઝેનર ડાયોડ પ્રવાહ $I_Z$ અને લોડ પ્રવાહ $I_L$ માં વિભાજિત થાય છે:
$I = I_Z + I_L$
ઝેનર ડાયોડ પ્રવાહ $I_Z$ શોધવા માટે આ સમીકરણને ફરીથી ગોઠવતા:
$I_Z = I - I_L$
$I$ માટેનું પદ મૂકતા:
$I_Z = \left(\frac{V_0 - V_Z}{R_S}\right) - I_L$

(C) પરિપથમાં $40 \ V$ નો $DC$ સ્ત્રોત,શ્રેણી અવરોધ $R_s = 2 \ k\Omega$,$20 \ V$ ના બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ ધરાવતો ઝેનર ડાયોડ અને લોડ અવરોધ $R_L = 5 \ k\Omega$ જોડાયેલ છે.
સૌ પ્રથમ,શ્રેણી અવરોધ $R_s$ માંથી વહેતો કુલ પ્રવાહ $I$ ગણો:
$I = \frac{V_{source} - V_z}{R_s} = \frac{40 \ V - 20 \ V}{2 \ k\Omega} = \frac{20 \ V}{2 \times 10^3 \ \Omega} = 10 \ mA$.
ત્યારબાદ,લોડ અવરોધ $R_L$ માંથી વહેતો લોડ પ્રવાહ $I_L$ ગણો:
$I_L = \frac{V_z}{R_L} = \frac{20 \ V}{5 \ k\Omega} = \frac{20 \ V}{5 \times 10^3 \ \Omega} = 4 \ mA$.
ઝેનર ડાયોડમાંથી વહેતો પ્રવાહ $I_z$ એ કુલ પ્રવાહ અને લોડ પ્રવાહનો તફાવત છે:
$I_z = I - I_L = 10 \ mA - 4 \ mA = 6 \ mA$.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $C$ છે.

(A) $Zener$ $diode$ એ એક ખાસ પ્રકારનો $PN$ જંકશન ડાયોડ છે જે રિવર્સ બ્રેકડાઉન વિસ્તારમાં કાર્ય કરવા માટે બનાવવામાં આવ્યો છે.
જ્યારે $Zener$ $diode$ પરનો રિવર્સ વોલ્ટેજ $Zener$ બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ સુધી પહોંચે છે,ત્યારે તેમાંથી પસાર થતો પ્રવાહ બદલાવા છતાં તેની આસપાસનો વોલ્ટેજ અચળ રહે છે.
આ ગુણધર્મને કારણે તે ઇલેક્ટ્રોનિક સર્કિટમાં સ્થિર આઉટપુટ વોલ્ટેજ જાળવી રાખવા માટે વોલ્ટેજ રેગ્યુલેટર તરીકે વાપરવા માટે આદર્શ છે.

(C) જ્યારે ઝેનર ડાયોડ રિવર્સ બાયસ્ડ હોય અને બ્રેકડાઉન વિસ્તારમાં કાર્ય કરતું હોય,ત્યારે તેમાંથી વહેતા પ્રવાહમાં નોંધપાત્ર ફેરફાર થાય તો પણ તેની આસપાસનો વોલ્ટેજ અચળ રહે છે.
આ ગુણધર્મને કારણે,તેનો ઉપયોગ લોડ પર સ્થિર આઉટપુટ વોલ્ટેજ જાળવી રાખવા માટે વોલ્ટેજ રેગ્યુલેટર તરીકે વ્યાપકપણે થાય છે.

(B) આપેલ છે કે,$R_1 = 1 \text{ k}\Omega = 1000 \text{ } \Omega$,અને ઝેનર બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ $V_z = 6 \text{ V}$ છે.
ધારો કે $I_1$ એ $R_1$ માંથી વહેતો પ્રવાહ છે અને $I_z$ એ ઝેનર ડાયોડમાંથી વહેતો પ્રવાહ છે.
$R_1$ એ ઝેનર ડાયોડ સાથે સમાંતર હોવાથી,$R_1$ પરનો વોલ્ટેજ $V_z = 6 \text{ V}$ થશે.
તેથી,$I_1 = \frac{V_z}{R_1} = \frac{6 \text{ V}}{1000 \text{ } \Omega} = 6 \times 10^{-3} \text{ A}$.
આપેલ શરત મુજબ,ઝેનર પ્રવાહ $I_z = 5 I_1 = 5 \times (6 \times 10^{-3} \text{ A}) = 30 \times 10^{-3} \text{ A}$ છે.
સ્ત્રોત $V_s = 30 \text{ V}$ માંથી ખેંચાયેલ કુલ પ્રવાહ $I = I_1 + I_z = 6 \times 10^{-3} + 30 \times 10^{-3} = 36 \times 10^{-3} \text{ A}$ છે.
વળી,$R$ પરનો વોલ્ટેજ ડ્રોપ $V_s - V_z = 30 \text{ V} - 6 \text{ V} = 24 \text{ V}$ છે.
ઓમના નિયમનો ઉપયોગ કરતા,$R = \frac{V_s - V_z}{I} = \frac{24}{36 \times 10^{-3}} = \frac{24000}{36} \text{ } \Omega = \frac{2000}{3} \text{ } \Omega$.

(A) ઝેનર ડાયોડને રિવર્સ બ્રેકડાઉન વિસ્તારમાં કાર્ય કરવા માટે ડિઝાઇન કરવામાં આવે છે.
આ પ્રાપ્ત કરવા માટે, $p-n$ જંકશનને બંને બાજુએ ભારે ડોપિંગ કરવામાં આવે છે.
આ ભારે ડોપિંગને કારણે, ડેપ્લેશન રિજન અત્યંત પાતળો ($10^{-6} \,m$ કરતા ઓછો) બની જાય છે.
આ પાતળા ડેપ્લેશન લેયરને કારણે, નાના રિવર્સ બાયસ વોલ્ટેજ માટે પણ જંકશન પર ખૂબ જ ઉચ્ચ વિદ્યુત ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન થાય છે, જે ઝેનર બ્રેકડાઉનને સરળ બનાવે છે.

(B) લોડ અવરોધ $R_L$ નીચે મુજબ મળે છે: $R_L = \frac{V_L}{I_L} = \frac{110 \, V}{250 \times 10^{-3} \, A} = 440 \, \Omega$.
આપેલ છે કે મહત્તમ પ્રવાહ $I$ લોડ અને ઝેનર ડાયોડ વચ્ચે સમાન રીતે વહેંચાય છે, તેથી $I_Z = I_L = 250 \, mA$.
તેથી, કુલ મહત્તમ પ્રવાહ $I = I_L + I_Z = 250 \, mA + 250 \, mA = 500 \, mA = 0.5 \, A$ થાય.
શ્રેણી અવરોધ $R_S$ મહત્તમ ઇનપુટ વોલ્ટેજ $V_{in,max} = 180 \, V$ પર ગણવામાં આવે છે: $R_S = \frac{V_{in,max} - V_L}{I} = \frac{180 \, V - 110 \, V}{0.5 \, A} = \frac{70 \, V}{0.5 \, A} = 140 \, \Omega$.
આમ, $R_L = 440 \, \Omega$ અને $R_S = 140 \, \Omega$ છે.

(C) આપેલ છે: સોર્સ વોલ્ટેજ $V_s = 12 \ V$,શ્રેણી અવરોધ $R_s = 100 \ \Omega$,ઝેનર વોલ્ટેજ $V_z = 8 \ V$,લોડ અવરોધ $R_L = 800 \ \Omega$.
શ્રેણી અવરોધ $R_s$ માંથી વહેતો પ્રવાહ:
$I_s = \frac{V_s - V_z}{R_s} = \frac{12 \ V - 8 \ V}{100 \ \Omega} = \frac{4 \ V}{100 \ \Omega} = 0.04 \ A = 40 \ mA$.
લોડ અવરોધ $R_L$ માંથી વહેતો પ્રવાહ:
$I_L = \frac{V_z}{R_L} = \frac{8 \ V}{800 \ \Omega} = 0.01 \ A = 10 \ mA$.
ઝેનર ડાયોડમાંથી વહેતો પ્રવાહ $I_z$:
$I_z = I_s - I_L = 40 \ mA - 10 \ mA = 30 \ mA = 0.03 \ A$.
ઝેનર ડાયોડમાં વ્યય થતો પાવર:
$P_z = V_z \times I_z = 8 \ V \times 0.03 \ A = 0.24 \ W$.

(A) પગલું $1$: લોડ રઝિસ્ટરમાંથી વહેતો પ્રવાહ $(I_L)$
ઝેનર ડાયોડ વોલ્ટેજને $30 \text{ V}$ પર નિયંત્રિત કરતું હોવાથી,લોડ રઝિસ્ટર $(R_L = 6 \text{ k}\Omega)$ પરનો વોલ્ટેજ પણ $30 \text{ V}$ રહેશે.
લોડ રઝિસ્ટરમાંથી વહેતો પ્રવાહ,$I_L$:
$I_L = \frac{V_Z}{R_L} = \frac{30 \text{ V}}{6 \text{ k}\Omega} = 5 \text{ mA}$
પગલું $2$: સર્કિટમાં કુલ પ્રવાહ $(I_{\text{total}})$
સ્ત્રોત દ્વારા પૂરો પાડવામાં આવતો કુલ પ્રવાહ,$I_{\text{total}}$:
$I_{\text{total}} = \frac{V_{\text{in}} - V_Z}{R_{\text{total}}}$
જ્યાં $R_{\text{total}} = 5 \text{ k}\Omega + 2 \text{ k}\Omega = 7 \text{ k}\Omega$.
મહત્તમ $I_{\text{total}}$ માટે,આપણે મહત્તમ ઇનપુટ વોલ્ટેજ $V_{\text{in}} = 100 \text{ V}$ નો ઉપયોગ કરીએ છીએ:
$I_{\text{total}} = \frac{100 \text{ V} - 30 \text{ V}}{7 \text{ k}\Omega} = \frac{70 \text{ V}}{7 \text{ k}\Omega} = 10 \text{ mA}$
પગલું $3$: ઝેનર ડાયોડનો મહત્તમ પ્રવાહ $(I_{Z \max})$
ઝેનર ડાયોડનો પ્રવાહ $I_Z$ એ કુલ પ્રવાહ અને લોડ પ્રવાહ વચ્ચેનો તફાવત છે:
$I_{Z \max} = I_{\text{total}} - I_L = 10 \text{ mA} - 5 \text{ mA} = 5 \text{ mA}$
અંતિમ જવાબ:
ઝેનર ડાયોડમાંથી વહેતો મહત્તમ પ્રવાહ $5 \text{ mA}$ છે.

(B) આપેલ છે: ઝેનર વોલ્ટેજ $V_z = 6 \, V$, લોડ કરંટ $I_L = 4 \, mA$, અને ઇનપુટ વોલ્ટેજ $V_{in} = 10 \, V$.
આપણને આપેલ છે કે ઝેનર કરંટ $I_Z$ એ લોડ કરંટ $I_L$ કરતા પાંચ ગણો છે.
તેથી, $I_Z = 5 \times I_L = 5 \times 4 \, mA = 20 \, mA$.
શ્રેણી અવરોધ $R_S$ માંથી વહેતો કુલ કરંટ $I_S$ એ ઝેનર કરંટ અને લોડ કરંટનો સરવાળો છે:
$I_S = I_Z + I_L = 20 \, mA + 4 \, mA = 24 \, mA = 24 \times 10^{-3} \, A$.
શ્રેણી અવરોધ $R_S$ પરનો પોટેન્શિયલ ડ્રોપ એ ઇનપુટ વોલ્ટેજ અને ઝેનર વોલ્ટેજ વચ્ચેનો તફાવત છે:
$V_S = V_{in} - V_z = 10 \, V - 6 \, V = 4 \, V$.
ઓમના નિયમનો ઉપયોગ કરતા, શ્રેણી અવરોધ $R_S$ નું મૂલ્ય:
$R_S = \frac{V_S}{I_S} = \frac{4 \, V}{24 \times 10^{-3} \, A} = \frac{4000}{24} \, \Omega \approx 166.67 \, \Omega$.
નજીકના મૂલ્યમાં રાઉન્ડ ઓફ કરતા, આપણને $R_S \approx 167 \, \Omega$ મળે છે.

(D) આપેલ પરિપથ આકૃતિમાં દર્શાવ્યા મુજબ છે.
લોડ અવરોધ $R_L$ પરનો પોટેન્શિયલ ડ્રોપ $V_L = V_Z = 10 \text{ V}$ છે.
$4 \text{ k}\Omega$ ના શ્રેણી અવરોધ પરનો પોટેન્શિયલ ડ્રોપ $V_R = 60 \text{ V} - 10 \text{ V} = 50 \text{ V}$ છે.
$4 \text{ k}\Omega$ અવરોધમાંથી વહેતો પ્રવાહ $I = \frac{V_R}{R} = \frac{50 \text{ V}}{4 \times 10^3 \Omega} = 12.5 \times 10^{-3} \text{ A} = 12.5 \text{ mA}$ છે.
લોડ અવરોધમાંથી વહેતો પ્રવાહ $I_L = \frac{V_L}{R_L} = \frac{10 \text{ V}}{2 \times 10^3 \Omega} = 5 \text{ mA}$ છે.
નોડ પર કિર્ચોફના પ્રવાહના નિયમ મુજબ,$I = I_Z + I_L$,તેથી $I_Z = I - I_L = 12.5 \text{ mA} - 5 \text{ mA} = 7.5 \text{ mA}$ મળે.
આમ,પ્રવાહો $I = 12.5 \text{ mA}$,$I_Z = 7.5 \text{ mA}$ અને $I_L = 5 \text{ mA}$ છે.

(C) ઝેનર ડાયોડ એ એક ખાસ પ્રકારનો સેમિકન્ડક્ટર ડાયોડ છે જે રિવર્સ બ્રેકડાઉન વિસ્તારમાં કાર્ય કરવા માટે બનાવવામાં આવ્યો છે.
ચોક્કસ બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ મેળવવા માટે,ઝેનર ડાયોડના $p$-વિસ્તાર અને $n$-વિસ્તાર બંનેને ભારે ડોપિંગ (heavily doped) કરવામાં આવે છે.
આ ભારે ડોપિંગને કારણે ડેપ્લેશન લેયર ખૂબ જ પાતળું બને છે.
જ્યારે રિવર્સ બાયસ વોલ્ટેજ લાગુ કરવામાં આવે છે અને તે બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ સુધી પહોંચે છે,ત્યારે પાતળા ડેપ્લેશન લેયર પરના ઉચ્ચ વિદ્યુત ક્ષેત્રને કારણે ઝેનર બ્રેકડાઉનને લીધે પ્રવાહમાં ઝડપથી વધારો થાય છે.

(C) વોલ્ટેજ રેગ્યુલેટર તરીકે ઝેનર ડાયોડની સર્કિટ આકૃતિમાં દર્શાવેલ છે.
આપેલ છે: સપ્લાય વોલ્ટેજ $V_s = 16 \, V$, ઝેનર વોલ્ટેજ $V_Z = 10 \, V$, ઝેનર કરંટ $I_Z = 5 I_L$, અને લોડ અવરોધ $R_L = 2 \, k\Omega = 2000 \, \Omega$.
લોડ અવરોધમાંથી પસાર થતો કરંટ:
$I_L = \frac{V_Z}{R_L} = \frac{10 \, V}{2000 \, \Omega} = 5 \times 10^{-3} \, A = 5 \, mA$.
શ્રેણી અવરોધમાંથી પસાર થતો કુલ કરંટ:
$I = I_Z + I_L = 5 I_L + I_L = 6 I_L$.
$I = 6 \times (5 \, mA) = 30 \, mA = 3 \times 10^{-2} \, A$.
શ્રેણી અવરોધ $R_S$ નીચે મુજબ મળે છે:
$R_S = \frac{V_S - V_Z}{I} = \frac{16 \, V - 10 \, V}{3 \times 10^{-2} \, A} = \frac{6 \, V}{0.03 \, A} = 200 \, \Omega$.
આમ, ઝેનર ડાયોડ માટે શ્રેણી અવરોધ $200 \, \Omega$ છે।

(A) આપેલ છે:
ઝેનર વોલ્ટેજ $V_z = 5.6 \, V$
મહત્તમ પાવર ડિસીપેશન $P_{z \max} = \frac{1}{4} \, W = 0.25 \, W$
ઇનપુટ વોલ્ટેજ $V_{in} = 10 \, V$
ઝેનર ડાયોડ સહન કરી શકે તેવો મહત્તમ પ્રવાહ $I_z$ નીચે મુજબ છે:
$P_{z \max} = V_z \times I_z$
$0.25 = 5.6 \times I_z$
$I_z = \frac{0.25}{5.6} \, A$
સર્કિટમાં, શ્રેણી અવરોધ $R_s$ માંથી વહેતો પ્રવાહ $I_s = I_z$ છે. અવરોધ $R_s$ પરનો વોલ્ટેજ ડ્રોપ:
$V_{R_s} = V_{in} - V_z = 10 \, V - 5.6 \, V = 4.4 \, V$
અવરોધ $R_s$ માટે ઓહ્મના નિયમનો ઉપયોગ કરતા:
$R_s = \frac{V_{R_s}}{I_s} = \frac{4.4}{I_z} = \frac{4.4}{(0.25 / 5.6)}$
$R_s = \frac{4.4 \times 5.6}{0.25} = 4.4 \times 5.6 \times 4 = 98.56 \, \Omega$
આમ, અવરોધ $R_s$ નું લઘુત્તમ મૂલ્ય $98.56 \, \Omega$ છે.

(B) ઝેનર ડાયોડ કાર્યરત છે કે નહીં તે નક્કી કરવા માટે, આપણે પહેલા એવું ધારીએ છીએ કે ડાયોડ ઓપન-સર્કિટ છે અને લોડ અવરોધ $R_L$ પરનો વોલ્ટેજ શોધીએ છીએ.
વોલ્ટેજ ડિવાઈડરના નિયમનો ઉપયોગ કરીને, $R_L = 100 \, \Omega$ લોડ અવરોધ પરનો વોલ્ટેજ $V_{ab}$ નીચે મુજબ મળે છે:
$V_{ab} = V_{source} \times \frac{R_L}{R + R_L}$
$V_{ab} = 9 \, V \times \frac{100 \, \Omega}{200 \, \Omega + 100 \, \Omega} = 9 \, V \times \frac{100}{300} = 3 \, V$
અહીં ગણતરી કરેલ વોલ્ટેજ $V_{ab} = 3 \, V$ એ ઝેનર બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ $V_Z = 5 \, V$ કરતા ઓછો હોવાથી, ઝેનર ડાયોડ બ્રેકડાઉન વિસ્તારમાં પ્રવેશતું નથી અને તે નોન-કન્ડક્ટિંગ $(OFF)$ સ્થિતિમાં રહે છે.
તેથી, સર્કિટ એક સાદી શ્રેણી સર્કિટ તરીકે વર્તે છે અને લોડ અવરોધ $R_L$ પરનો વોલ્ટેજ ડ્રોપ $V_L = 3 \, V$ થાય છે.