Diodes and Its Applications MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Diodes and Its Applications - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

दिया गया है:

• इनपुट वोल्टेज: V(t) = sin²(t) + cos²(t) V
• भार प्रतिरोधक: 1 kΩ
• आदर्श डायोड (चालन करते समय कोई वोल्टेज पात नहीं)

मुख्य विश्लेषण:

1. इनपुट वोल्टेज सरलीकरण:

   त्रिकोणमितीय सर्वसमिका का उपयोग करते हुए:

   sin2(t) + cos2(t) = 1

   इसलिए, V(t) = 1 V (सभी समय पर स्थिर DC वोल्टेज)

2. डायोड व्यवहार:

   चूँकि इनपुट हमेशा धनात्मक (1V) है:

   • डायोड लगातार अग्र-अभिनत रहता है।
   • लघु परिपथ (0V पात) के रूप में कार्य करता है।
3. आउटपुट वोल्टेज:

   पूरा इनपुट प्रतिरोधक पर दिखाई देता है:

   \( V_{out}(t) = V(t) = 1 \text{ V} \)

औसत वोल्टेज गणना:

स्थिर DC वोल्टेज के लिए:

\(V_{avg} = \frac{1}{T}\int_0^T 1\ dt = 1 \text{ V} \)

अंतिम उत्तर:

4) +1 V

सही उत्तर है: 4) सेंटर-टैप्ड दिष्टकारी की तुलना में ब्रिज दिष्टकारी के लिए ट्रांसफार्मर उपयोग कारक (TUF) बेहतर होता है।

व्याख्या:
ट्रांसफार्मर उपयोग कारक (TUF):
TUF इंगित करता है कि एक दिष्टकारी परिपथ में ट्रांसफार्मर का कितना कुशलतापूर्वक उपयोग किया जाता है।

ब्रिज दिष्टकारी TUF ≈ 0.812

सेंटर-टैप्ड पूर्ण-तरंग दिष्टकारी TUF ≈ 0.693

इसलिए, एक ब्रिज दिष्टकारी ट्रांसफार्मर का अधिक कुशलतापूर्वक उपयोग करता है, जिससे विकल्प 4 सही होता है।

Additional Information 
1) दोनों दिष्टकारी का PIV समान है
गलत — एक ब्रिज दिष्टकारी में, प्रत्येक डायोड केवल V_m (पीक वोल्टेज) का सामना करता है,
जबकि एक सेंटर-टैप्ड दिष्टकारी में, प्रत्येक डायोड को 2V_m का सामना करना पड़ता है ⇒ PIV अधिक होता है।

2) दोनों के लिए ट्रांसफार्मर उपयोग कारक समान है
गलत — TUF ब्रिज दिष्टकारी में बेहतर है, समान नहीं।

3) सेंटर-टैप्ड दिष्टकारी की तुलना में ब्रिज दिष्टकारी में दोगुना PIV होता है।
गलत — यह सेंटर-टैप्ड दिष्टकारी है जिसमें उच्च PIV है, ब्रिज नहीं।

अंतिम उत्तर:
4) सेंटर-टैप्ड दिष्टकारी की तुलना में ब्रिज दिष्टकारी के लिए ट्रांसफार्मर उपयोग कारक (TUF) बेहतर होता है।

अवधारणा:

एक अर्ध-तरंग दिष्टकारी इनपुट तरंग के केवल एक अर्ध-चक्र को पारित करने की अनुमति देकर AC को DC में परिवर्तित करता है। DC आउटपुट वोल्टेज दिष्टकृत तरंग का औसत मान होता है।

अर्ध-तरंग दिष्टकारी के लिए औसत DC वोल्टेज निम्न प्रकार दिया जाता है:

\(V_{dc} = \frac{V_m}{\pi} \)

जहाँ V_m इनपुट AC सिग्नल का शिखर वोल्टेज है।

दिया गया है:

• प्राथमिक वोल्टेज:\(V_p = 240 \sin(\omega t) \; V\)
• टर्न्स अनुपात \( \frac{N_1}{N_2} = 1:1 \)
• दिष्टकारी प्रकार: अर्ध-तरंग

गणना:

1. द्वितीयक वोल्टेज निर्धारित करें:

   चूँकि टर्न्स अनुपात 1:1 है, द्वितीयक वोल्टेज प्राथमिक वोल्टेज के बराबर होता है:

   \(V_s = V_p = 240 \sin(\omega t) \text{ V (peak)}\)

2. DC आउटपुट वोल्टेज की गणना करें:

   अर्ध-तरंग दिष्टकारी के लिए:
   \( V_{dc} = \frac{V_m}{\pi} = \frac{240}{\pi} \text{ V} \)

अतः सही उत्तर विकल्प 2 है।

सही उत्तर है: 1) ब्रिज और सेंटर-टैप्ड दिष्टकारी दोनों के लिए ट्रांसफॉर्मर उपयोग कारक (TUF) समान होता है।

व्याख्या:

ट्रांसफॉर्मर उपयोग कारक (TUF)

TUF मापता है कि दिष्टकारी में ट्रांसफॉर्मर की द्वितीयक कुंडलन कितनी प्रभावी ढंग से उपयोग की जाती है।

अवधारणा:

एक विपरीत अभिनत डायोड का DC प्रतिरोध ओम के नियम का उपयोग करके गणना किया जाता है:

\( R_{DC} = \frac{V_{reverse}}{I_R} \)

जहाँ:
V_reverse = डायोड पर विपरीत वोल्टेज
I_R = विपरीत क्षरण धारा

दिया गया है:

• एनोड (P-टर्मिनल) ग्राउंड (0V) से जुड़ा है।​
• कैथोड (N-टर्मिनल) +10V से जुड़ा है।​
• कट-इन वोल्टेज = 0.7V (विपरीत अभिनत के लिए प्रासंगिक नहीं है)
• विपरीत धारा \( I_R = 1 \mu A \)

गणना:

1. विपरीत वोल्टेज निर्धारित करें:

   \(V_{reverse} = V_{cathode} - V_{anode} = 10V - 0V = 10V\)

DC प्रतिरोध की गणना करें:

\( R_{DC} = \frac{10V}{1 \times 10^{-6}A} = 10 \times 10^6 \Omega = 10 M\Omega\)

मुख्य बिंदु:
विपरीत अभिनत में, डायोड का प्रतिरोध बहुत अधिक होता है (क्षरण धारा छोटी होती है)

कट-इन वोल्टेज (0.7 V) केवल अग्र अभिनत के लिए प्रासंगिक है और विपरीत-अभिनत गणनाओं को प्रभावित नहीं करता है।​

धारणा:

एक दिष्टकारी की दक्षता को dc आउटपुट पावर के इनपुट पावर के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है।

एक अर्ध-तरंग दिष्टकारी की दक्षता होगी:

\(\eta = \frac{{{P_{dc}}}}{{{P_{ac}}}}\)

\(\eta= \frac{{\frac{{V_{dc}^2}}{{{R_L}}}}}{{\frac{{V_{rms}^2}}{{{R_L}}}}} \)

V_DC = DC या औसत आउटपुट वोल्टेज

R_L = भार प्रतिरोध

अर्ध-तरंग दिष्टकारी के लिए आउटपुट DC वोल्टेज या औसत वोल्टेज निम्न द्वारा दिया जाता है:

\(V_{DC}=\frac{V_m}{\pi}\)

इसके अलावा अर्ध-तरंग दिष्टकारी के लिए RMS वोल्टेज निम्न द्वारा दिया जाता है:

\(V_{rms}=\frac{V_m}{2}\)

गणना:

एक अर्ध-तरंग दिष्टकारी की दक्षता होगी:

\(\eta= \frac{{{{\left( {\frac{{{V_m}}}{\pi }} \right)}^2}}}{{{{\left( {\frac{{{V_m}}}{{2 }}} \right)}^2}}} = 40.6\;\% \)

अर्ध-तरंग दिष्टकारी के लिए अधिकतम दक्षता = 40.6%

टिप्पणी: पूर्ण-तरंग दिष्टकारी के लिए अधिकतम दक्षता = 81.2%

• डायोड एक इलेक्ट्रॉनिक्स उपकरण होता है जो इसके माध्यम से केवल एक दिशा में धारा के प्रवाह की अनुमति देता है।
• धारा प्रवाह डायोड के अग्र अभिनत होने पर अनुमत होती है।
• धारा प्रवाह डायोड के पश्च अभिनत होने पर निषिद्ध होती है।
• जब डायोड अग्र अभिनत होता है, तो तीर की दिशा परम्परागत धारा प्रवाह की दिशा को दर्शाता है।

​

• ऊपर दिए गए आरेख में प्रतीक एक अर्धचालक जंक्शन डायोड के परिपथ के प्रतीक को दर्शाती है।
• डायोड का ‘P’ पक्ष सदैव धनात्मक टर्मिनल होता है और अग्र अभिनत के लिए एनोड के रूप में नामित होता है।
• दूसरा पक्ष जो ऋणात्मक होता है, को कैथोड के रूप में नामित किया जाता है और डायोड का पक्ष ‘N’ होता है।

अवधारणा:

जेनर डायोड का कार्य नीचे दी गई आकृतियों में बताया गया है।

गणना:

दिया हुआ,

जेनर वोल्टेज Vz = 10 V

Ein = 6 V ⇒ Ein < Vz

इसलिए जेनर पश्च अभिनत हो जाएगा और खुला-परिपथित हो जाएगा।

आउटपुट वोल्टेज E₀ = 0 V

वैरेक्टर डायोड​:

• इसे परिवर्तनीय संधारित्र में हटाए गए डायोड के एक चिन्ह द्वारा दर्शाया जाता है जैसा नीचे दिया गया है:

• वैरेक्टर डायोड परिवर्तनीय संधारित्र डायोड को संदर्भित करता है, जिसका अर्थ है कि डायोड की धारिता इसके पश्च अभिनत होने पर लागू वोल्टेज के साथ रैखिक रूप से भिन्न होती है।
• पश्च अभिनत pn जंक्शन पर जंक्शन धारिता द्वारा दिया जाता है

​           \(C=\frac{A\epsilon}{W}\)

• चूँकि पश्च अभिनत वोल्टेज बढ़ता है, तो अवक्षय क्षेत्र की चौड़ाई बढ़ती है जिसके परिणामस्वरूप जंक्शन धारिता में कमी होती है।

• वैरेक्टर डायोड का प्रयोग विद्युतीय समस्वरण प्रणाली में गतिशील भागों की आवश्यकता को हटाने के लिए किया जाता है
• वैरेक्टर [वोल्टकैप, वेरिकैप, वोल्टेज-परिवर्तनीय संधारित्र डायोड, परिवर्तनीय प्रतिक्रिया डायोड या समस्वरण डायोड भी कहा जाता है] डायोड अर्धचालक, वोल्टेज-स्वतंत्र, परिवर्तनीय संधारित्र हैं
• वैरेक्टर का प्रयोग वोल्टेज-नियंत्रक संधारित्र के रूप में किया जाता है और यह विपरीत-अभिनत अवस्था में संचालित होता है

• सीमक परिपथ को क्लिपर परिपथ के रूप में भी जाना जाता है।
• क्लिपर वह उपकरण होता है जो इनपुट AC सिग्नल के या तो धनात्मक अर्ध (शीर्ष अर्ध) या ऋणात्मक अर्ध (निम्नतम अर्ध), या धनात्मक या ऋणात्मक अर्ध दोनों को हटाता है।
• इनपुट AC सिग्नल की क्लिपिंग (निष्कासन) इस प्रकार की जाती है जिससे इनपुट AC सिग्नल का शेष भाग विकृत नहीं होगा।
• नीचे दिए गए परिपथ आरेख में धनात्मक अर्ध चक्र को श्रेणी धनात्मक क्लिपर का उपयोग करके हटाया जाता है।

ध्यान दें: एक क्लैंपर परिपथ को उस परिपथ के रूप में परिभाषित किया जा सकता है जिसमें एक डायोड, एक प्रतिरोधक और एक संधारित्र शामिल होता है जो तरंगरूप से लागू सिग्नल के वास्तविक रूप को परिवर्तित किये बिना वांछित DC स्तर में स्थानांतरित करता है।

• टनल डायोड एक अत्यधिक अपमिश्रित अर्धचालक डायोड है।
• अधिक प्रकार की अशुद्धियों के कारण p-प्रकार और n-प्रकार अर्धचालक टनल डायोड में भारी रूप से अपमिश्रित होते हैं। भारी अपमिश्रण के परिणामस्वरूप संकीर्ण अवक्षय क्षेत्र होता है।
• जब सामान्य p-n जंक्शन डायोड से तुलना होती है तो सुरंग डायोड में संकीर्ण कमी चौड़ाई होती है।
• फर्मी स्तर n-पक्ष में चालन बैंड में और p-पक्ष में संयोजी बैंड के अंदर चला जाता है।
• फर्मी स्तर के नीचे, सभी स्तर भरे हुए हैं और फर्मी स्तर से ऊपर सभी स्तर खाली हैं।

इसे निम्न प्रतीक द्वारा दर्शाया गया है-

विभिन्न डायोड के प्रतीक नीचे दिए गए हैं।

संकल्पना

जेनर धारा के मान को निम्न द्वारा दिया गया है:

\(I_Z=I_S-I_L\)

\(I_Z={V_S-V_Z\over R_S}-{V_Z\over R_L}\)

जहाँ, Iz = जेनर धारा

V_z = जेनर वोल्टता

V_s = स्रोत की वोल्टता

R_s = स्रोत का प्रतिरोध

R_L = भार प्रतिरोध

गणना

दिया गया है,

Vz = 20 V

Vs = 30 V

Rs = 100 Ω = 0.1 kΩ 

RL = 1 kΩ

\(I_Z={30-20\over 0.1}-{20\over 1}\)

I_Z = 100 - 20 mA = 0.08 A

प्रकाश उत्सर्जक डायोड (LED)

• एक प्रकाश उत्सर्जक डायोड (LED) एक अर्धचालक उपकरण है जो प्रकाश का उत्सर्जन करता है जब इसके माध्यम से विद्युत प्रवाह प्रवाहित होता है।
• जब धारा एक LED से होकर गुजरती है, तो इलेक्ट्रॉन प्रक्रिया में प्रकाश उत्सर्जित करने वाले विवरों के साथ पुनर्संयोजित होते हैं।
• LED धारा को अग्र की दिशा में प्रवाहित करने की अनुमति देते हैं और धारा को उत्क्रम दिशा में अवरुद्ध कर देते हैं।
• प्रकाश उत्सर्जक डायोड गैलियम और आर्सेनाइड जैसे सेमीकंडक्टर पदार्थों से बने भारी मात्रा में डोपित की गई p-n संधि होती हैं।
• प्रयुक्त अर्धचालक पदार्थ और डोपिंग की मात्रा के आधार पर, एक LED अग्र-अभिनति होने पर एक विशेष वर्णक्रमीय तरंग-दैर्ध्य पर रंगीन प्रकाश का उत्सर्जन करता है।

डायोड के प्रतीक:

ज़ेनर डायोड
:
Varactor डायोड

टनल डायोड 

फोटो डायोड

• विपरीत वोल्टेज का वह अधिकतम मान जिसका प्रतिरोध PN जंक्शन या डायोड स्वयं को क्षतिग्रस्त किए बिना कर सकते हैं, को इसके अधिकतम व्युत्क्रम वोल्टेज के रूप में जाना जाता है
• अधिकतम व्युत्क्रम वोल्टेज (PIV) की यह रेटिंग दी गई है और यह निर्माता द्वारा प्रदान किए गए विवरण तालिका में वर्णित होती है
• क्रिस्टल डायोड की PIV रेटिंग समकक्ष निर्वात डायोड के PIV रेटिंग से कम होती है