Zener Diode Questions in Hindi

(B) श्रेणी प्रतिरोधक $R_s$ के सिरों पर वोल्टेज $V_{R_s} = V_{in} - V_z = 10 \, V - 6 \, V = 4 \, V$ द्वारा दिया जाता है।
ज़ेनर डायोड के वोल्टेज रेगुलेटर के रूप में कार्य करने के लिए, इसे न्यूनतम धारा $I_{z,min} = 10 \, mA$ बनाए रखनी चाहिए, तब भी जब लोड धारा $I_L$ शून्य हो।
$R_s$ से प्रवाहित होने वाली कुल धारा $I = I_z + I_L$ है।
$R_s$ का अधिकतम मान ज्ञात करने के लिए, हम उस स्थिति पर विचार करते हैं जहाँ लोड धारा $I_L$ न्यूनतम है (अर्थात $I_L = 0$)।
अतः, $I = I_{z,min} = 10 \, mA$।
ओम के नियम का उपयोग करते हुए, $R_s = \frac{V_{R_s}}{I} = \frac{4 \, V}{10 \, mA} = \frac{4 \, V}{10 \times 10^{-3} \, A} = 400 \, \Omega$।
इसलिए, $R_s$ का अधिकतम मान $400 \, \Omega$ है।

(D) यह निर्धारित करने के लिए कि क्या ज़ेनर डायोड ब्रेकडाउन में है, हम पहले $1 k\Omega$ के प्रतिरोधक और ज़ेनर डायोड के समानांतर संयोजन के सिरों पर वोल्टेज की गणना करते हैं (ज़ेनर डायोड को हटाकर)।
वोल्टेज विभाजक नियम का उपयोग करते हुए, $1 k\Omega$ प्रतिरोधक के सिरों पर वोल्टेज $V_{AB}$ है:
$V_{AB} = V_s \times \frac{R_{parallel}}{R_s + R_{parallel}} = 10 V \times \frac{1 k\Omega}{1 k\Omega + 1 k\Omega} = 10 V \times \frac{1}{2} = 5 V$.
चूंकि टर्मिनल $A$ और $B$ के बीच का वोल्टेज $5 V$ है, जो ज़ेनर ब्रेकडाउन वोल्टेज $6 V$ से कम है, इसलिए ज़ेनर डायोड चालन नहीं करेगा।
अतः, ज़ेनर डायोड से होकर बहने वाली धारा $0 A$ (शून्य) है।

(A) दिए गए परिपथ में,ज़ेनर डायोड $4 \text{ k}\Omega$ के प्रतिरोध के साथ समानांतर में जुड़ा हुआ है। चूंकि ज़ेनर डायोड अपने ब्रेकडाउन क्षेत्र में कार्य कर रहा है,इसलिए इसके सिरों पर वोल्टेज $6 \text{ V}$ पर स्थिर रहता है।
चूंकि ज़ेनर डायोड और $4 \text{ k}\Omega$ का प्रतिरोध समानांतर में हैं,इसलिए $4 \text{ k}\Omega$ के प्रतिरोध के सिरों पर भी वोल्टेज $6 \text{ V}$ होगा।
परिपथ में कुल वोल्टेज $10 \text{ V}$ है। $6 \text{ k}\Omega$ के श्रेणी प्रतिरोध में वोल्टेज ड्रॉप,स्रोत वोल्टेज और ज़ेनर ब्रेकडाउन वोल्टेज के बीच का अंतर है:
$V_{6\text{k}\Omega} = 10 \text{ V} - 6 \text{ V} = 4 \text{ V}$.
$6 \text{ k}\Omega$ के प्रतिरोध से प्रवाहित होने वाली धारा ओम के नियम द्वारा दी जाती है:
$I = \frac{V_{6\text{k}\Omega}}{R} = \frac{4 \text{ V}}{6 \text{ k}\Omega} = \frac{4}{6} \text{ mA} = \frac{2}{3} \text{ mA}$.

(D) ज़ेनर डायोड $R = 100 \ \Omega$ के प्रतिरोध और $V = 10 \ V$ की बैटरी के साथ श्रेणीक्रम में जुड़ा है।
जब ज़ेनर डायोड ब्रेकडाउन क्षेत्र में होता है,तो यह अपने ब्रेकडाउन वोल्टेज के बराबर स्थिर वोल्टेज बनाए रखता है,$V_Z = 5.6 \ V$।
प्रतिरोध $R$ के सिरों पर विभवांतर $\Delta V = V - V_Z = 10 \ V - 5.6 \ V = 4.4 \ V$ है।
ओम के नियम का उपयोग करते हुए,परिपथ (और इस प्रकार ज़ेनर डायोड) से प्रवाहित होने वाली धारा $I$ है:
$I = \frac{\Delta V}{R} = \frac{4.4 \ V}{100 \ \Omega} = 0.044 \ A$।
इसे मिलीएम्पियर में बदलने पर:
$I = 0.044 \times 1000 \ mA = 44 \ mA$।

(C) ज़ेनर डायोड का उपयोग वोल्टेज रेगुलेशन के लिए किया जाता है। ज़ेनर डायोड का पावर डिसिपेशन $P_D = V_Z \times i$ द्वारा दिया जाता है,जहाँ $V_Z$ ब्रेकडाउन वोल्टेज है और $i$ डायोड से प्रवाहित होने वाली धारा है।
दिया गया है $P_D = 0.4 \ W$ और $V_Z = 10 \ V$,तो:
$0.4 = 10 \times i$
$i = \frac{0.4}{10} = 0.04 \ A$
सुरक्षात्मक प्रतिरोध $R$ ज़ेनर डायोड के साथ श्रेणीक्रम (series) में जुड़ा होता है। प्रतिरोध $R$ के सिरों पर वोल्टेज ड्रॉप $V_R = V_{source} - V_Z = 15 \ V - 10 \ V = 5 \ V$ है।
ओम के नियम का उपयोग करते हुए,$V_R = i \times R$,हमें प्राप्त होता है:
$R = \frac{V_R}{i} = \frac{5 \ V}{0.04 \ A} = 125 \ \Omega$.

(D) दिया गया है: ज़ेनर वोल्टेज $V_Z = 5 \text{ V}$,लोड धारा $I_L = 5 \text{ mA}$।
अधिकतम ज़ेनर धारा $I_Z = 4 \times I_L = 4 \times 5 \text{ mA} = 20 \text{ mA}$।
श्रेणी प्रतिरोध $R_S$ से गुजरने वाली कुल धारा $I = I_L + I_Z = 5 \text{ mA} + 20 \text{ mA} = 25 \text{ mA} = 25 \times 10^{-3} \text{ A}$ है।
अधिकतम इनपुट वोल्टेज $V_{\text{in}} = 25 \text{ V}$।
श्रेणी प्रतिरोध $R_S$ पर वोल्टेज ड्रॉप $V_{R_S} = V_{\text{in}} - V_Z = 25 \text{ V} - 5 \text{ V} = 20 \text{ V}$ है।
ओम के नियम का उपयोग करते हुए,$R_S = \frac{V_{R_S}}{I} = \frac{20 \text{ V}}{25 \times 10^{-3} \text{ A}} = 800 \Omega$।

(B) भाग $(A)$ में सर्किट में श्रृंखला में जुड़े एक आदर्श डायोड और एक जेनर डायोड होते हैं,जो वोल्टेज क्लिपर के रूप में कार्य करते हैं।
भाग $(C)$ से,आउटपुट वोल्टेज $v_{o}(t)$ को $+5 \text{ V}$ और $-5 \text{ V}$ पर क्लिप किया गया है (क्योंकि जेनर ब्रेकडाउन वोल्टेज $V_Z = 5 \text{ V}$ है)।
इनपुट वोल्टेज $v_{in}(t)$ (भाग $B$) $20 \text{ V}$ के आयाम के साथ एक साइन तरंग है।
जब इनपुट सकारात्मक होता है,तो जेनर डायोड ब्रेकडाउन क्षेत्र में काम करता है,जो आउटपुट को $+5 \text{ V}$ पर क्लैंप करता है।
जब इनपुट नकारात्मक होता है,तो आदर्श डायोड फॉरवर्ड बायस्ड होता है और जेनर डायोड रिवर्स बायस्ड होता है,जो आउटपुट को $-5 \text{ V}$ पर क्लैंप करता है।
इस प्रकार,बिंदुओं $X$ और $Y$ के बीच सर्किट में श्रृंखला में जुड़े एक आदर्श डायोड और एक जेनर डायोड शामिल हैं। दिए गए विकल्पों में से,जो इस व्यवहार का प्रतिनिधित्व करता है वह दो डायोड का श्रृंखला संयोजन है।

(A) ज़ेनर डायोड द्वारा सहन की जा सकने वाली अधिकतम धारा $I_{max}$ का मान $P = V_z I_{max}$ द्वारा दिया जाता है।
अतः,$I_{max} = \frac{P}{V_z} = \frac{0.5 \text{ W}}{10 \text{ V}} = 0.05 \text{ A}$।
श्रेणीक्रम प्रतिरोध $R$ के सिरों पर वोल्टेज $V_R = V_{supply} - V_z = 25 \text{ V} - 10 \text{ V} = 15 \text{ V}$ है।
सुरक्षा के लिए,न्यूनतम प्रतिरोध $R_{min}$ की गणना ओम के नियम का उपयोग करके की जाती है: $R_{min} = \frac{V_R}{I_{max}} = \frac{15 \text{ V}}{0.05 \text{ A}} = 300 \text{ } \Omega$।