AP Inter 2nd Year Physics Important Questions Chapter 15 అర్ధవాహక ఎలక్ట్రానిక్స్, పదార్థాలు, పరికారాలు, సరళవలయాలు

Students get through AP Inter 2nd Year Physics Important Questions 15th Lesson అర్ధవాహక ఎలక్ట్రానిక్స్, పదార్థాలు, పరికారాలు, సరళవలయాలు which are most likely to be asked in the exam.

AP Inter 2nd Year Physics Important Questions 15th Lesson అర్ధవాహక ఎలక్ట్రానిక్స్, పదార్థాలు, పరికారాలు, సరళవలయాలు

Very Short Answer Questions (అతిస్వల్ప సమాధాన ప్రశ్నలు)

ప్రశ్న 1.
n-రకం అర్ధవాహకం అంటే ఏమిటి? దీనిలో అధిక సంఖ్యాక ఆవేశ వాహకాలు ఏమిటి? [TS 22]
జవాబు:
n-రకం అర్ధవాహకం :
ఆర్సెనిక్ లాంటి ఒక పంచ సంయోజక మూలకంతో మాదీకరణం చేయబడిన Si లేదా Ge ను n-రకం అర్ధవాహకం అంటారు. దీనిలో పంచ సంయోజక మాలిన్యం అదనపు ఎలక్ట్రాన్లను ఇవ్వడం వల్ల అది n-రకం అర్ధవాహకం అవుతుంది.

n-రకం అర్థవాహకంలో అధిక ఆవేశ వాహకాలు ఎలక్ట్రాన్లు.

ప్రశ్న 2.
స్వభావజ, అస్వభావజ అర్ధవాహకాలు అంటే ఏమిటి? [AP 15,18]
జవాబు:
స్వభావజ అర్ధవాహకం :
మాదీకరణం చేయని స్వచ్ఛమైన అర్ధవాహకం (Si లేదా Ge) ను స్వభావజ అర్ధవాహకం అంటారు. స్వభావజ అర్ధవాహకంలో,
ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్య = రంధ్రాల సంఖ్య

అస్వభావజ అర్ధవాహకం :
పంచ లేదా త్రి సంయోజక మూలకంతో మాదీకరణం చేయబడిన అర్ధవాహకం (Si లేదా Ge) ను అస్వభావజ అర్ధవాహకం అంటారు.

అస్వభావజ అర్ధవాహకాలు రెండు రకాలు.

1. n-రకం అర్ధవాహకం. దీనిలో రంధ్రాల కంటే ఎలక్ట్రాన్లు ఎక్కువగా ఉండును.
2. p-రకం అర్ధవాహకం. దీనిలో ఎలక్ట్రాన్ల కంటే రంధ్రాలు ఎక్కువగా ఉంటాయి.

ప్రశ్న 3.
p-రకం అర్ధవాహకం అంటే ఏమిటి? దీనిలో అధిక సంఖ్యాక ఆవేశ వాహకాలు ఏమిటి? [AP,TS 17,18]
జవాబు:
p-రకం అర్ధవాహకం :
ఇండియం లాంటి ఒక త్రిసంయోజక మూలకంతో మాదీకరణం చేయబడిన Si లేదా Ge ను p-రకం అర్ధవాహకం అంటారు. దీనిలో త్రి సంయోజక మాలిన్యం అదనపు రంధ్రాలను ఏర్పరచడం వల్ల అది p-రకం అర్ధవాహకం అవుతుంది.

p-రకం అర్ధవాహకంలో అధిక ఆవేశ వాహకాలు రంధ్రాలు.

ప్రశ్న 4.
p-n సంధి డయోడ్ అంటే ఏమిటి? లేమి పొరను నిర్వచించండి. [TS 16,19]
జవాబు:
p-n సంధి డయోడ్ :
ఒక p-n సంధిని కలిగిఉన్న సాధనంను p-n సంధి డయోడ్ అంటారు.

p-రకం, n-రకం అర్ధవాహకాలు, ఒకదానితో మరొకటి, స్పర్శలో ఉన్న ప్రాంతాన్ని p-n సంధి అంటారు.

డయోడ్ ఒకే దిశలో విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని పోనిస్తుంది.

లేమి పొర :
p-n సంధి డయోడ్లో ఎలక్ట్రాన్ల, రంధ్రాల వ్యాపనం వల్ల p-n సంధికి రెండు వైపులా ఏర్పడిన తటస్థ ప్రాంతాన్ని లేమిపోర అంటారు. ఈ ప్రాంతం నుండి ఆవేశ వాహకాలు ఖాళీ అవడం వల్ల దీనిని లేమిపొర అంటారు. లేమిపొర వెడల్పు దాదాపు మైక్రోమీటర్లో 10వ వంతు ఉంటుంది.

ప్రశ్న 5.
సంధి డయోడ్కు (i) పురోశక్మం, (ii) తిరోశక్మంలలో బాటరీని ఏవిధంగా కలుపుతారు? [AP 19]
జవాబు:
(i) పురోశక్మం :
ఒక డయోడ్ p-రకం కొనను బాటరీ ధన టెర్మినల్కు మరియు రకం కొనను రుణ టెర్మినలు కలిపితే, ఆ డయోడ్ పురోశక్మం (లేదా వాలు బయాస్) లో ఉందంటారు.

(ii) తిరోశక్మం :
ఒక డయోడ్ p-రకం కొనను బాటరీ రుణ టెర్మినల్కు మరియు n-రకం కొనను ధన టెర్మినలు కలిపితే, ఆ డయోడ్ తిరోశక్మం (లేదా ఎదురు బయాస్) లో ఉందంటారు.

ప్రశ్న 6.
అర్ధ తరంగ, పూర్ణ తరంగ దిక్కరణులలో గరిష్ఠ దిక్కరణ శాతం ఎంత?
జవాబు:
అర్ధతరంగ ఏకదిక్కరణిలో గరిష్ఠ దిక్కరణ శాతం 40.6. పూర్ణతరంగ ఏకదిక్కరణిలో గరిష్ట దిక్కరణ శాతం 81.2.

ప్రశ్న 7.
జెన్నర్ వోల్టేజి (V_Z) అంటే ఏమిటి? వలయాలలో సాధారణంగా జెన్నర్ డయోడ్ను ఏ విధంగా కలుపుతారు?
జవాబు:
జెన్నర్ వోల్టేజి (V_Z) :
తిరోశక్మంలో ఉన్న జెన్నర్ డయోడ్లో ఏ వోల్టేజి వద్ద హఠాత్తుగా ప్రవాహం పెరగడం ప్రారంభిస్తుందో ఆ వోల్టేజిని జెన్నర్ వోల్టేజి (V_Z) అంటారు.
జెన్నర్ డయోడు ఎల్లప్పుడు తిరోశక్మంలో వాడతారు.

ప్రశ్న 8.
అర్ధ తరంగ, పూర్ణ తరంగ దిక్కరణులు దక్షతకు సమీకరణాలు రాయండి.
జవాబు:

ప్రశ్న 9.
p-n సంధి డయోడ్లోని లేమి పొర వెడల్పుకు (i) పురోశక్మం, (ii) తిరోశక్మంలలో ఏమి జరుగుతుంది?
జవాబు:
(i) పురోశక్మంలో లేమిపొర వెడల్పు తగ్గుతుంది.
ii) తిరోశక్మంలో లేమిపొర వెడల్పు పెరుగుతుంది.

ప్రశ్న 10.
p-n-p, n-p-n ట్రాన్సిస్టర్ల వలయ సంకేతాలను గీయండి. [TS 22][AP,TS 16,18,19] [IPE ‘14,14]
జవాబు:

ప్రశ్న 11.
వర్ధకం, వర్ధన కారకం పదాలను నిర్వచించండి.
జవాబు:
వర్ధకం :
ఒక సంకేత బలాన్ని పెంచే ప్రక్రియను వర్ధనం అంటారు. వర్ధనంకై వాడే సాధనంను వర్ధకం అంటారు.

ఒక వర్ధకంలో నిర్గమ వోల్టేజి మరియు నివేశ వోల్టేజిల మధ్య గల నిష్పత్తిని వర్ధన కారకం (A_V) అంటారు.
వర్ధన కారకం A_V = \(\frac{V_0}{V_i}\)

ప్రశ్న 12.
జెన్నర్ డయోడ్ను వోల్టేజి నియంత్రణకారిగా వాడాలంటే ఏ బయాస్లో వాడాలి? [TS 15]
జవాబు:
జెన్నర్ డయోడ న్ను వోల్టేజి నియంత్రణకారిలో తిరోశక్మం (ఎదురు బయాస్) లో వాడాలి. ఎందుకంటే, జెన్నర్ డయోడ్ ద్వారా పోయే ప్రవాహ అధిక అవధిలో జెన్నర్ వోల్టేజి స్థిరంగా ఉంటుంది. [AP 16,17,20]

ప్రశ్న 13.
ఏ తర్క ద్వారాలను సార్వత్రిక ద్వారాలు అంటారు?
జవాబు:
సార్వత్రిక ద్వారాలు :
NAND మరియు NOR ద్వారాలను సార్వత్రిక ద్వారాలు అంటారు. ఎందుకంటే NAND, NOR ద్వారాలలో ఏ ఒక్కదానిని లేదా రెండింటినైనా ఉపయోగించి ఏ ఇతర ద్వారాన్నైనా. నిర్మించవచ్చును. [TS 15,20]

ప్రశ్న 14.
NAND ద్వారం నిజపట్టికను రాయండి. AND ద్వారంతో ఇది ఏవిధంగా విభేదిస్తుంది?
జవాబు:
NAND ద్వారంలో నివేశాలు రెండూ 1 అయినప్పుడు మాత్రమే నిర్గమం 0 అవుతుంది. ఇది AND దానికి వ్యతిరేకంగా ఉంటుంది. AND ద్వారంలో రెండు నివేశాలు 1 అయినప్పుడు మాత్రమే నిర్గమం 1 అవుతుంది.

Short Answer Questions (స్వల్ప సమాధాన ప్రశ్నలు)

ప్రశ్న 1.
n-రకం, p-రకం అర్ధవాహకాలు అంటే ఏమిటి? అర్ధవాహక సంధి ఏవిధంగా ఏర్పడుతుంది?
జవాబు:
n-రకం అర్ధవాహకం :
ఆర్సెనిక్ లాంటి ఒక పంచ సంయోజక మూలకంతో మాదీకరణం చేయబడిన Si లేదా Ge ను n-రకం అర్ధవాహకం అంటారు. దీనిలో పంచ సంయోజక మాలిన్యం అదనపు ఎలక్ట్రాన్లను ఇవ్వడం వల్ల అది n-రకం అర్ధవాహకం అవుతుంది.

p-రకం అర్ధవాహకం :
ఇండియం లాంటి ఒక సంయోజక మూలకంతో మాదీకరణం చేయబడిన Si లేదా Ge ను p-రకం అర్ధవాహకం అంటారు. దీనిలో త్రి సంయోజక మాలిన్యం అదనపు రంధ్రాలను ఏర్పరచడం వల్ల అది p-రకం అర్ధవాహకం అవుతుంది.

అర్ధవాహక సంధి ఏర్పడే విధానం :
p-రకం సిలికాన్ పొరకు ఖచ్చితత్వంతో స్వల్ప మోతాదులో పంచ సంయోజక మాలిన్యాన్ని కలిపినప్పుడు ఆ p-రకం పొరలో కొంత భాగం n-రకం అర్ధవాహకంగా మారును. ఫలితంగా p-n సంధి తయారవుతుంది.

విసరణ ప్రవాహం :
p-n సంధి వద్ద, n- వైపు ఉన్న ఎలక్ట్రాన్లు p-వైపు విసరణ (వ్యాపనం) చెందును. ఇదేవిధంగా, p-వైపు ఉన్న రంధ్రాలు n వైపు విసరణ చెందును. ఫలితంగా విసరణ ప్రవాహం ఏర్పడును.

లేమి పొర :
p-n సంధి డయోడ్లో ఎలక్ట్రాన్ల, రంధ్రాల వ్యాపనం వల్ల p-n సంధికి రెండు వైపులా ఏర్పడిన తటస్థ ప్రాంతాన్ని లేమిపొర అంటారు. ఈ ప్రాంతం నుండి ఆవేశ వాహకాలు ఖాళీ అవడం వల్ల దీనిని లేమిపొర అంటారు. లేమిపొర వెడల్పు దాదాపు మైక్రోమీటర్లో 10వ వంతు ఉంటుంది.

అపసరణ ప్రవాహం :
విసరణ వల్ల n-వైపు ధనావేశం, p-వైపు రుణావేశం ఏర్పడుతుంది. ఆవేశాలను సంతులనం చేయడానికి, ఆవేశ వాహకాల అపసరణ ప్రారంభమవుతుంది. దీని వల్ల అపసరణ ప్రవాహం ఏర్పడుతుంది. విసరణ, అపసరణ ప్రవాహాలు పరస్పరం వ్యతిరేక దిశల్లో ఉంటాయి. సంతులనస్థితిలో ఈ రెండు ప్రవాహాలు సమానంగా ఉంటాయి. అనగా అర్ధవాహక సంధి ఏర్పడుతుంది.

ప్రశ్న 2.
p-n సంధి ప్రవర్తనను చర్చించండి. సంధి వద్ద అవరోధ శక్మం ఎలా వృద్ధిచెందుతుంది?
జవాబు:
p-n సంధి ప్రవర్తన :
ఒక p-n సంధిని కలిగిఉన్న సాధనంను p-n సంధి డయోడ్ అంటారు. ఒకే దిశలో విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని పోనివ్వడమే దీని ప్రాథమిక ధర్మం. p-n సంధి వద్ద అవరోధశక్మం ఏర్పడడం వల్ల ఈ ధర్మం ఏర్పడుతుంది.

పురోశక్మం :
ఒక డయోడ్ p-రకం కొనను బాటరీ ధన టెర్మినల్కు మరియు n-రకం కొనను రుణ టెర్మినల్కు కలిపితే, ఆ డయోడ్ పురోశక్మం (లేదా వాలు బయాస్) లో ఉందంటారు. పురోశక్మంలో ఆవేశవాహకాలు p-n సంధిని దాటగల్గడం వల్ల విద్యుత్ ప్రవాహం ఏర్పడుతుంది.

తిరోశక్మం :
ఒక డయోడ్ p-రకం కొనను బాటరీ రుణ టెర్మినల్క మరియు n-రకం కొనను ధన టెర్మినలు కలిపితే, ఆ డయోడ్ తిరోశక్మం (లేదా ఎదురు బయాస్) లో ఉందంటారు. తిరోశక్మంలో ఆవేశవాహకాలు p-n సంధిని దాటలేకపోవడం వల్ల విద్యుత్ ప్రవాహం ఏర్పడదు.

అవరోధ శక్మం :
p-n సంధి వద్ద ఎలక్ట్రాన్లు, రంధ్రాలు విసరణ చెందడం వల్ల విసరణ ప్రవాహం ఏర్పడుతుంది. దీని వల్ల p-n సంధి వద్ద లేమిపొర, విద్యుత్ క్షేత్రాలు ఏర్పడతాయి. సంతులనస్థితిలో అపసరణ ప్రవాహం విసరణ ప్రవాహానికి సమానంగా ఉంటుంది. లేమిపొర అంచుల మధ్య ఏర్పడిన పొటెన్షియల్ తేడాను అవరోధ పొటెన్షియల్ అంటారు.

ప్రశ్న 3.
పురోశక్మం, తిరోశక్మంలలో సంధి డయోడ్ (I-V) అభిలక్షణాలను గీసి, వివరించండి.
జవాబు:
సంధి డయోడ్ (I-V) అభిలక్షణాలు :
ఒక డయోడ్ను పటంలో చూపినట్లు పురోశక్మంలో కలిపితే, వలయంలో విద్యుత్ ప్రవహిస్తుంది. వోల్టేజిని వోల్ట్మటర్ కొలుస్తుంది. ప్రవాహాన్ని మిల్లీఆమ్మీటర్ కొలుస్తుంది. వోల్టేజిని క్రమంగా పెంచుతూ, వోల్ట్మిటర్, మిల్లీమ్మీటర్ రీడింగ్లను గుర్తించాలి.

వోల్టేజిని x-అక్షంపై, ప్రవాహాన్ని y-అక్షంపై తీసుకొని గ్రాఫ్ను గీయగా వచ్చే (I-V) వక్రం డయోడ్ అభిలక్షణాలను తెలుపుతుంది.

డయోడ్ I-V వక్రం తెలిపే అభిలక్షణాలు :

1. పురోశక్మంలో వోల్టేజితో పాటు ప్రవాహం పెరుగుతుంది. తిరోశక్మంలో ప్రవాహం దాదాపు శూన్యం. ఈ ధర్మాన్ని ఉపయోగించి ఏకదిక్కరణిని తయారుచేస్తారు.
2. తిరోశక్మంలో వోల్టేజిని పెంచుతూపోతే, ఒక వోల్టేజి వద్ద సమయోజనీయ బంధాలు విడిపోయి, పెద్ద సంఖ్యలో ఆవేశవాహకాలు ఏర్పడి అధిక ప్రవాహం ఏర్పడుతుంది. దీనిని అవోలాంన్ (అవెలాంచి) భంజన వోల్టేజి అంటారు.

ప్రశ్న 4.
అర్ధవాహక డయోడ్ను అర్ధ తరంగ ఏకదిక్కరణిగా ఏవిధంగా ఉపయోగిస్తారో వర్ణించండి. [TS 22] [AP,TS 16,17,18]
జవాబు:
అర్ధ తరంగ ఏకదిక్కరణి :

అర్ధతరంగ ఏకదిక్కరణి వలయం పటంలో చూపిన విధంగా ఉంటుంది. ట్రాన్స్ఫార్మర్ గౌణ వలయంలో ఒక డయోడ్ భారనిరోధం R_L కు శ్రేణిలో కలపబడి ఉంటుంది.

• ట్రాన్స్ఫార్మర్ గౌణ వలయంలోని AC ప్రవాహంలో, ప్రతి అర్ధ తరంగానికి ప్రవాహదిశ మారుతుంది.
• ధన అర్ధ తరంగం ఉన్నప్పుడు, డయోడ్ పురోశక్మంలో ఉండడం వల్ల దాని ద్వారా విద్యుత్ ప్రవాహం ఏర్పడుతుంది.
• రుణ అర్ధ తరంగం ఉన్నప్పుడు, డయోడ్ తిరోశక్మంలో ఉండడం వల్ల దాని ద్వారా విద్యుత్ ప్రవాహం ఉండదు.
• భార నిరోధం ద్వార పోయే విద్యుత్ ప్రవాహం DC అయినప్పటికీ, అది పటంలో చూపినట్లు ఏకరీతిగా ఉండదు.
• అర్థతరంగ ఏకదిక్కరిణి దక్షత η = \(=\frac{0.46 \times R_L}{r_f+R_L}\)

ప్రశ్న 5.
ఏక దిక్కరణం అంటే ఏమిటి? పూర్ణతరంగ ఏకదిక్కరణి పనిచేసే విధానాన్ని వివరించండి. [IPE ’14][TS 15,19][AP 15,18,19]
జవాబు:
ఏక దిక్కరణం :
ఏకాంతర విద్యుత్ ప్రవాహం (AC)ని ఏకముఖ విద్యుత్ ప్రవాహం (DC) గా మార్చే ప్రక్రియను ఏకదిక్కరణం అంటారు.

పూర్ణతరంగ ఏకదిక్కరణి :
పూర్ణతరంగ ఏకదిక్కరణి వలయం పటంలో చూపిన విధంగా ఉంటుంది. సెంటర్ టాప్ ట్రాన్స్ఫార్మర్ గౌణ వలయంలో రెండు డయోడ్లు (D₁, D₂), భారనిరోధం R_L లు వలయంలో చూపినట్లు కలపబడి ఉంటాయి.

పని విధానం:

• ట్రాన్స్ ఫార్మర్ గౌణ వలయంలోని AC ప్రవాహంలో, ప్రతి అర్ధ తరంగానికి ప్రవాహదిశ సెంటర్ టాప్ మారుతుంది.
  
• మొదటి అర్ధ తరంగ సమయంలో, D₁ పై వోల్టేజి ధనాత్మకం. కాబట్టి D₁ పురోశక్మంలో ఉంటుంది. కాబట్టి, భార నిరోధం R_L ద్వారా విద్యుత్తు ప్రవహిస్తుంది. ఈ సమయంలో D₂ తిరోశక్మంలో ఉండడం వల్ల దాని వల్ల ప్రవాహం రాదు.
• రెండవ అర్ధ తరంగ సమయంలో, D₂ పై వోల్టేజి ధనాత్మకం. కాబట్టి D₂ పురోశక్మంలో ఉంటుంది. కాబట్టి, భార నిరోధం R_L ద్వారా విద్యుత్తు ప్రవహిస్తుంది. ఈ సమయంలో D₁ తిరోశక్మంలో ఉండడం వల్ల దాని వల్ల ప్రవాహం రాదు.
• అనగా, పూర్తి తరంగ ఏకదిక్కరణం జరిగింది.
• పూర్ణతరంగ ఏకదిక్కరణి దక్షత η = \(=\frac{0.812 \times R_L}{r_f+R_L}\)

ప్రశ్న 6.
అర్ధతరంగ, పూర్ణతరంగ ఏకదిక్కరణుల మధ్య భేదాలను తెల్పండి. [TS 18 20][AP 16,17,18,19]
జవాబు:
అర్ధతరంగ ఏకదిక్కరణి :

1. దీనిలో ఒక్క డయోడ్ మాత్రమే ఉంటుంది.
2. దీనిలోని ట్రాన్స్ఫార్మర్కు సెంటర్లాప్ ఉండదు.
3. అర్ధతరంగ ఏకదిక్కరణి AC తరంగంలో సగాన్ని మాత్రమే DC గా మార్చుతుంది.
4. దీని గరిష్ఠ దక్షత 40.6%.
5. అర్ధతరంగ ఏకదిక్కరణి నిర్గమం పటంలో చూపిన విధంగా ఉంటుంది.
   

పూర్ణతరంగ ఏకదిక్కరణి :

1. దీనిలో రెండు డయోడ్లు ఉంటాయి.
2. దీనిలోని ట్రాన్సఫార్మర్కు సెంటర్లాప్ ఉంటుంది.
3. పూర్ణతరంగ ఏకదిక్కరణి పూర్తి AC తరంగాన్ని DC గా మార్చుతుంది.
4. దీని గరిష్ఠ దక్షత 81.2%.
5. పూర్ణతరంగ ఏకదిక్కరణి నిర్గమం పటంలో చూపిన విధంగా ఉంటుంది.
   

ప్రశ్న 7.
జెన్నర్ భంజన వోల్టేజి, అవోలాంన్ భంజన వోల్టేజి 9. మధ్య భేదాలను తెల్పండి.
జవాబు:
జెన్నర్ భంజన వోల్టేజి :

1. అధికంగా మాదీకరణం చేయబడిన, సన్నని లేమిపొర ఉన్న సంధులకు ఇది ఉంటుంది.
2. ఈ భంజన వోల్టేజి లేమిపొర వద్ద బలమైన విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని ఏర్పరుస్తుంది.
3. దీనిలో ఏర్పడే బలమైన విద్యుత్ క్షేత్రం సమయోజనీయ బంధాలను విచ్ఛేదించి, ఎలక్ట్రాన్-రంధ్రంల జంటలను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. పురోశక్మంలోని కొద్ది పెరుగుదల వల్ల అధిక ఆవేశ వాహకాలు ఉద్భవించడం వల్ల జెన్నర్ భంజన

అవోలాంన్ భంజన వోల్టేజి :

1. అల్పంగా మాదీకరణం చేయబడిన, వెడల్పైయిన లేమిపొర ఉన్న సంధులకు ఇది ఉంటుంది.
2. ఈ భంజన వోల్టేజి లేమిపొర వద్ద మామూలు విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని ఏర్పరుస్తుంది.
3. దీనిలో అల్ప సంఖ్యాక ఆవేశ వాహకాలు పరమాణువులను ఢీకొనడం వల్ల సమయోజనీయ బంధాలు విచ్ఛేదనకులోనై ఎలక్ట్రాన్- రంధ్రాల జంటలు ఉత్పత్తి అవుతాయి. ఈ ఆవేశ వాహకాలు విద్యుత్ క్షేత్రం వల్ల త్వరణీకరింపబడి ఇతర బంధాలతో జరిపే అభిఘాతాల వల్ల అవోలాంన్ భంజన ఏర్పడుతుంది.

ప్రశ్న 8.
స్వభావజ అర్ధ వాహకాల్లో రంధ్రాల వహనాన్ని వివరించండి.
జవాబు:
మాదీకరణం చేయని స్వచ్ఛమైన అర్ధవాహకం (Si లేదా Ge) ను స్వభావజ అర్ధవాహకం అంటారు.

పరమశూన్య ఉష్ణోగ్రత వద్ద స్వభావజ అర్ధ వాహకంలో స్వేచ్ఛా ఆవేశ వాహకాలు ఉండవు. కాని గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద కొన్ని ఎలక్ట్రాన్లు సమయోజనీయ బంధాలను వీడి స్వేచ్ఛా వాహకాలు అవుతాయి. సమయోజనీయ బంధంలో ఏర్పడిన ఎలక్ట్రాన్ ఖాళీని రంధ్రం అంటారు. రంధ్రాలు ధనావేశ వాహకాలుగా పనిచేస్తాయి. స్వభావజ అర్ధవాహకంలో స్వేచ్ఛా ఎలక్ట్రాన్లు, రంధ్రాలు సమాన సంఖ్యల్లో ఉంటాయి. కాబట్టి, స్వభావజ అర్ధవాహకంలోని ప్రవాహం
I = I_e + I_h
దీనిలో I_e = ఎలక్ట్రాన్ల వల్ల ప్రవాహం
I_h = రంధ్రాల వల్ల ప్రవాహం.

ప్రశ్న 9.
ఫోటో డయోడ్ అంటే ఏమిటి? అది పనిచేసే విధానాన్ని వలయ సహాయంతో వివరించి, దాని I-V అభిలక్షణలాను గీయండి.
జవాబు:
ఫోటో డయోడ్ :
కాంతిని గుర్తించ గలిగే అర్ధవాహక సాధనంను ఫోటో డయోడ్ అంటారు.

ఫోటో డయోడ్ p-n సంధిపై కాంతి పడడానికి వీలుగా ఒక పారదర్శక కిటికీ ఉంటుంది. మైక్రో ఆమ్మీటర్, భారనిరోధం, బాటరీలకు డయోడ్ కలుపబడి ఉంటుంది.

ఫోటో వోల్టాయిక్ ప్రభావంపై ఆధారపడి ఫోటో డయోడ్ పనిచేస్తుంది.

ఫోటో డయోడ్పై కాంతి పడగానే ఎలక్ట్రాన్- రంధ్రాల జంటలు సంధి వద్ద జనిస్తాయి. ఫలితంగా సంధిపై ఒక పొటెన్షియల్ తేడా ఏర్పడుతుంది. దీని వల్ల వలయంలో విద్యుత్ ప్రవాహం ఏర్పడుతుంది. పతన కాంతి తీవ్రతకు అనులోమానుపాతంలో ఈ ప్రవాహం ఉంటుంది. కాబట్టి మైక్రో ఆమ్మీటర్ రీడింగ్ కాంతిని గుర్తిస్తుంది.

ఫోటో డయోడ్ I-V అభిలక్షణాలు పటంలో చూపిన విధంగా ఉంటాయి.

ప్రశ్న 10.
LED పనిచేసే విధానాన్ని వివరించండి. తక్కువ సామర్థ్యం ఉన్న సంప్రదాయ ఉష్ణదీప్త బల్బుతో పోలిస్తే దీని లాభాలు ఏమిటి?
జవాబు:
కాంతి ఉద్గార డయోడ్ (LED) :
LED లో కాంతిని ఉద్గారం చేసే p-n సంధి డయోడ్ (పురోశక్మంలో) ఉంటుంది. ఇది ఒక పారదర్శక కవచంతో కప్పబడి ఉంటుంది.

పురోశంలో ఉన్న డయోడ్లో, ఎలక్ట్రాన్లు p-వైపు ఉన్న రంధ్రాల వైపు కదిలి రంధ్రాలతో కలిసిపోయి శక్తిని కాంతి రూపంలో పుట్టించును. ఇదేవిధంగా రంధ్రాలు n-వైపు ఉన్న ఎలక్ట్రాన్ల వైపు కదిలి ఎలక్ట్రాన్లతో కలిసిపోయి కాంతిని పుట్టించును. దీనిలో ప్రవాహానికి కాంతి తీవ్రత అనులోమానుపాతంలో ఉండును.

LED వల్ల లాభాలు :

1. తక్కువ వోల్టేజితో ఇది నడుస్తుంది. దీనిలో తక్కువ సామర్థ్య వినియోగం ఉంటుంది.
2. ఇది వేడెక్కడానికి సమయం అవసరం లేదు.
3. ఉద్గారిత కాంతి తరంగదైర్ఘ్య పట్టీ వెడల్పు తక్కువ. (100 Å నుండి 500 Å వరకు)
4. దృఢమైనది. జీవితకాలం ఎక్కువ.
5. వేగవంతమైన ఆన్-ఆఫ్ స్విచ్చింగ్ సమర్ధత.

ప్రశ్న 11.
సౌర ఘటం పనిచేసే విధానాన్ని తెలిపి దాని I-V అభిలక్షణాలను గీయండి.
జవాబు:
సౌర ఘటం :
సౌర కాంతిని విద్యుచ్ఛక్తిగా మార్చే అర్ధవాహక సాధనంను సౌర ఘటం అంటారు. దీనిలో p-n సంధి ఫోటో వోల్టాయిక్ ప్రభావంపై ఆధారపడి పనిచేస్తుంది.

నిర్మాణం :
సౌర ఘటం నిర్మాణం పటంలో చూపినట్లు ఉంటుంది. దీనిలో p n సంధి ఉంటుంది. దీని p-రకం సిలికాన్ కిందివైపు, n-రకం సిలికాన్ పైవైపు ఉంటాయి. p-రకం సిలికాన్ కింద లోహపు పట్టీ ఉంటుంది. n-రకం సిలికాన్ పైభాగాన ఒక లోహపు జాలి (గ్రిడ్) ఉంటుంది. ఇది ఎలక్ట్రోడ్గా పనిచేస్తుంది.

పనిచేసే విధానం :
n-సిలికాన్పై కాంతి పడగానే ఎలక్ట్రాన్-రంధ్రంల జంటలు ఏర్పడతాయి. ఇవి లేమిపొరతో వేరుచేయబడి ఉంటాయి. లోహపు గ్రిడ్ ఎలక్ట్రాన్లను సేకరిస్తుంది. స్పర్శ లోహపు పట్టీ రంధ్రాలను సేకరిస్తుంది. అనగా, ఎలక్ట్రోడ్ల మధ్య ఒక వోల్టేజి ఏర్పడుతుంది. దానికి కలిపిన భారనిరోధం ద్వారా విద్యుత్తు ప్రవహిస్తుంది.

ప్రశ్న 12.
వివిధ రకాల ట్రాన్సిస్టర్ విన్యాసాలను పటాల సహాయంతో వివరించండి.
జవాబు:
ట్రాన్సిస్టర్ విన్యాసాలు :
ట్రాన్సిస్టర్ను మూడు విన్యాసాల్లో వాడవచ్చు.

1. ఉమ్మడి ఆధార (CB) విన్యాసం,
2. ఉమ్మడి ఉద్గారక (CE) విన్యాసం,
3. ఉమ్మడి సేకరిణి (CC) విన్యాసం,

1) ఉమ్మడి ఆధార విన్యాసం CB :
దీనిలో ఆధారం అనునది నివేశన (input), నిర్గమన (output) వలయాలకు ఉమ్మడిగా పనిచేస్తుంది.

2) ఉమ్మడి ఉద్గారక విన్యాసం CE :
దీనిలో ఉద్గారకం అనునది నివేశన (input), నిర్గమన (output) వలయాలకు ఉమ్మడిగా పనిచేస్తుంది.

3) ఉమ్మడి సేకరణి విన్యాసం CC :
దీనిలో సేకరిణి, నివేశన (input), నిర్గమన (output) వలయాలకు ఉమ్మడిగా పనిచేస్తుంది.

ప్రశ్న 13.
ట్రాన్సిస్టర్ మీటగా ఎలా పనిచేస్తుందో వివరించండి.
జవాబు:
మీట (స్విచ్)గా ట్రాన్సిస్టర్ :
CE విన్యాసంలోని ‘ట్రాన్సిస్టర్ వలయం’ పటంలో చూపబడింది.

నివేశ వలయానికి కిర్ఘాఫ్ నియమాన్ని అనువర్తింప జేయగా,
V_i = I_BR_B + V_BE ……..(1)

నిర్గమ వలయానికి కిరాఫ్ నియమాన్ని అనువర్తింప జేయగా,
V₀ = V_CC – I_CR_C ………… (2)

ట్రాన్సిస్టర్లో నివేశ వోల్టేజి V_i కట్-ఆఫ్ వోల్టేజి కంటే తక్కువైతే, నిర్గమ ప్రవాహం I_C = 0 అవుతుంది. దీనిని(2)వ సమీకరణంలో ప్రతిక్షేపించగా,
V₀ = V_CC = గరిష్టం.

నివేశ వోల్టేజి, కట్-ఆఫ్ వోల్టేజి కంటే ఎక్కువైతే, ట్రాన్సిస్టర్లో నిర్గమ ప్రవాహం ఏర్పడుతుంది మరియు ట్రాన్సిస్టర్ పనిచేయడం ప్రారంభిస్తుంది.

V_i ని పెంచుతూపోతే, I_C కూడా సంతృప్త విలువకు పెరిగి నిర్గమ వోల్టేజి V₀ దాదాపు సున్నాకు తగ్గును.
అనగా, V₀ = కనిష్ఠం

ఈ విధంగా నివేశ వోల్టేజిని మార్చి నిర్గమ వోల్టేజిని గరిష్ఠ, కనిష్ఠ విలువలకు మార్చవచ్చు.

అనగా, తక్కువ నివేశ వోల్టేజి వద్ద ట్రాన్సిస్టర్ ఆఫ్ అవుతుంది. ఎక్కువ వోల్టేజి వద్ద ట్రాన్సిస్టర్ ఆన్ అవుతుంది. అనగా ట్రాన్సిస్టర్ స్విచ్ వలె పనిచేస్తుంది.

ప్రశ్న 14.
డోలకంగా ట్రాన్సిస్టర్ ఏ విధంగా పనిచేస్తుందో వివరించండి.
జవాబు:
డోలకంగా ట్రాన్సిస్టర్ :
ఒక పునర్నివిష్ట వర్ధకం డోలనంగా పనిచేస్తుంది. ఒక డోలకం dc ని ac గా మార్చుతుంది.

నిర్గమంలో కొంత భాగాన్ని నివేశానికి కలిపే ప్రక్రియను పునర్నివిష్టం అంటారు.

ట్రాన్సిస్టర్ డోలక వలయం పటంలో చూపబడింది. దీనిలో, ధనాత్మక పునర్నివిష్టం (ఒకే దశలో) నివేశ, నిర్గమ తీగచుట్టల T1, T2 మధ్య అయస్కాంత ప్రేరణ సంధానం ద్వారా సాధ్యం చేశారు.

నిర్గమంలో ఉన్న LC వలయంలో డోలనాలు ఏర్పడతాయి. నివేశ నిర్గమాల మధ్య ఉన్న ప్రేరణ సంధానం వల్ల డోలనాలు కొనసాగుతాయి.
LC వలయ పౌనఃపున్యం ν = \(\frac{1}{2 \pi \sqrt{L C}}\)

ప్రశ్న 15.
NAND, NOR ద్వారాలను నిర్వచించి వాటి నిజ పట్టికలను ఇవ్వండి. [AP 15,22][TS 17]
జవాబు:
NAND ద్వారం :
NAND ద్వారంలో రెండు నివేశాలు (A, B), ఒక నిర్గమం (Y) ఉంటాయి.

NAND ద్వారంలో నివేశాలు రెండూ 1 అయినప్పుడు మాత్రమే నిర్గమం 0 అవుతుంది.

NOR ద్వారం :
NOR ద్వారంలో రెండు నివేశాలు (A, B), ఒక నిర్గమం (Y) ఉంటాయి.

NOR ద్వారంలో నివేశాలు రెండూ 0 అయినప్పుడు మాత్రమే నిర్గమం 1 అవుతుంది.

ప్రశ్న 16.
NOT ద్వారం పనితీరును వివరించి దాని నిజ పట్టికను ఇవ్వండి.
జవాబు:
NOT ద్వారం :
NOT ద్వారంలో ఒక నివేశం (A), ఒక నిర్గమం (Y) ఉంటాయి.

NOT ద్వారంలో, నివేశం 0 అయితే, నిర్గమం 1 అవుతుంది మరియు నివేశం 1 అయితే, నిర్గమం 0 అవుతుంది.

NOT ద్వారం పనితీరు:
స్విచ్ S తెరిచినప్పుడు బల్బు వెలుగుతుంది. స్విచ్ S మూసినపుడు

మొత్తం విద్యుత్ ప్రవాహం స్విచ్లుండా ప్రయాణించును. కాబట్టి బల్బు వెలగదు.

Long Answer Questions (దీర్ఘ సమాధాన ప్రశ్నలు)

ప్రశ్న 1.
సంధి డయోడ్ అంటే ఏమిటి? సంధి వద్ద లేమిపొర ఎలా ఏర్పడుతుందో వివరించండి. వాలు బయాస్, ఎదురు బయాస్లలో లేమిపొరలో వచ్చే మార్పులను వివరించండి.
జవాబు:
p-n సంధి డయోడ్ :
ఒక p-n సంధిని కలిగిఉన్న సాధనంను p-n సంధి డయోడ్ అంటారు.

p-రకం, n-రకం అర్ధవాహకాలు, ఒకదానితో మరొకటి, స్పర్శలో ఉన్న ప్రాంతాన్ని p-n సంధి అంటారు.

డయోడ్ ఒకే దిశలో విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని పోనిస్తుంది.

లేమి పొర :
p-n సంధి డయోడ్లో ఎలక్ట్రాన్ల, రంధ్రాల వ్యాపనం వల్ల p-n సంధికి రెండు వైపులా ఏర్పడిన తటస్థ ప్రాంతాన్ని లేమిపొర అంటారు. ఈ ప్రాంతం నుండి ఆవేశ వాహకాలు ఖాళీ అవడం వల్ల దీనిని లేమిపొర అంటారు. లేమిపొర వెడల్పు దాదాపు మైక్రోమీటర్లో 10వ వంతు ఉంటుంది.

పురోశక్మం :
ఒక డయోడ్ p-రకం కొనను బాటరీ ధన టెర్మినల్కు మరియు n-రకం కొనను రుణ టెర్మినలు కలిపితే, ఆ డయోడ్ పురోశక్మం (లేదా వాలు బయాస్) లో ఉందంటారు.

వాలు బయాస్లో, డయోడ్పై అనువర్తించిన వోల్టేజి అవరోధ పొటెన్షియల్ను అతిక్రమిస్తుంది. ఎందుకంటే, అనువర్తించిన వోల్టేజి అవరోధ పొటెన్షియల్కు వ్యతిరేక దిశలో మరియు అవరోధ పొటెన్షియల్ కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది. ఫలితంగా, వాలు బయాస్లో లేమి పొర వెడల్పు తగ్గుతుంది.

తిరోశక్మం :
ఒక డయోడ్ p-రకం కొనను బాటరీ రుణ టెర్మినల్కు మరియు n-రకం కొనను ధన టెర్మినలు కలిపితే, ఆ డయోడ్ తిరోశక్మం (లేదా ఎదురు బయాస్) లో ఉందంటారు.

ఎదురు బయాస్లో, డయోడ్పై అనువర్తించిన వోల్టేజి అవరోధ పొటెన్షియలు అతిక్రమించదు. ఎందుకంటే, అనువర్తించిన వోల్టేజి అవరోధ పొటెన్షియల్ దిశలోనే ఉంటుంది. ఫలితంగా, ఎదురు బయాస్లో లేమి పొర వెడల్పు పెరుగుతుంది.

ప్రశ్న 2.
ఏకదిక్కరణి అంటే ఏమిటి? పటాల సహాయంతో అర్ధ, పూర్ణ తరంగ ఏకదిక్కరణుల పనిచేసే విధానాలను వివరించండి.
జవాబు:
ఏక దిక్కరణి :
AC ని DC గా మార్చే సాధనంను ఏకదిక్కరణి అంటారు.

అర్ధ తరంగ ఏకదిక్కరణి :

అర్ధతరంగ ఏకదిక్కరణి వలయం పటంలో చూపిన విధంగా ఉంటుంది. ట్రాన్స్ఫార్మర్ గౌణ వలయంలో ఒక డయోడ్ భార నిరోధం R_L కు శ్రేణిలో కలపబడి ఉంటుంది.

• ట్రాన్స్ఫార్మర్ గౌణ వలయంలోని AC ప్రవాహంలో, ప్రతి అర్ధ తరంగానికి ప్రవాహదిశ మారుతుంది.
• ధన అర్ధ తరంగం ఉన్నప్పుడు, డయోడ్ పురోశక్మంలో ఉండడం వల్ల దాని ద్వారా విద్యుత్ ప్రవాహం ఏర్పడుతుంది.
• రుణ అర్ధ తరంగం ఉన్నప్పుడు, డయోడ్ తిరోశక్మంలో ఉండడం వల్ల దాని ద్వారా విద్యుత్ ప్రవాహం ఉండదు.
• భార నిరోధం ద్వార పోయే విద్యుత్ ప్రవాహం DC అయినప్పటికీ, అది పటంలో చూపినట్లు ఏకరీతిగా ఉండదు.
• దీనిని పరిశుద్ధ DC గా మార్చడానికి ఫిల్టర్ వలయాన్ని వాడతారు.

పూర్ణతరంగ ఏకదిక్కరణి :

పూర్ణతరంగ ఏకదిక్కరణి వలయం పటంలో చూపిన విధంగా ఉంటుంది. సెంటర్ టాప్ ట్రాన్స్ఫార్మర్ గౌణ వలయంలో రెండు డయోడ్లు (D₁, D₂), భారనిరోధం R_L లు వలయంలో చూపినట్లు కలపబడి ఉంటాయి.

• ట్రాన్స్ ఫార్మర్ గౌణ వలయంలోని AC ప్రవాహంలో, ప్రతి అర్ధ తరంగానికి ప్రవాహదిశ సెంటర్ప్ మారుతుంది.
• మొదటి అర్ధ తరంగ సమయంలో, D₁ పై వోల్టేజి ధనాత్మకం. కాబట్టి D₁ పురోశక్మంలో ఉంటుంది. కాబట్టి, భార నిరోధం R_L ద్వారా విద్యుత్తు ప్రవహిస్తుంది. ఈ సమయంలో D₂ తిరోశక్మంలో ఉండడం వల్ల దాని వల్ల ప్రవాహం రాదు.
• రెండవ అర్ధ తరంగ సమయంలో, D₂ పై వోల్టేజి ధనాత్మకం. కాబట్టి D₂ పురోశక్మంలో ఉంటుంది. కాబట్టి, భార నిరోధం R_L ద్వారా విద్యుత్తు ప్రవహిస్తుంది. ఈ సమయంలో D₁ తిరోశక్మంలో ఉండడం వల్ల దాని వల్ల ప్రవాహం రాదు.
• అనగా, పూర్తి తరంగ ఏకదిక్కరణం జరిగింది.
• నిర్గమ ప్రవాహంలో స్వల్ప మార్పులు పటంలో చూపినట్లు ఉంటాయి. ఫిల్టర్ వలయం నుపయోగించి దీనిని శుద్ధ DC గా మార్చుతారు.

ప్రశ్న 3.
జెన్నర్ డయోడ్ అంటే ఏమిటి? దాన్ని వోల్టేజి నియంత్రణిగా ఎలా ఉపయోగిస్తారో వివరించండి.
జవాబు:
జెన్నర్ డయోడ్ :
పురోశక్మంలో పదునైన భంజన వోల్టేజి ఉండడానికి తగిన విధంగా మాదీకరణం చేయబడిన డయోడ్ను జెన్నర్ డయోడ్ అంటారు.

జెన్నర్ డయోడ్ అభిలక్షణాలు :
జెన్నర్ డయోడ్ I-V అభిలక్షణ వక్రం పటంలో చూపిన విధంగా ఉంటుంది.

• జెన్నర్ డయోడ్ తిరోశక్మంలో పదునైన భంజన వోల్టేజి ఉంటుంది. దీనినే జెన్నర్ వోల్టేజి అంటారు.
• జెన్నర్ డయోడ్ పురోశర్మ అభిలక్షణాలు సాధారణ డయోడ్ వలెనే ఉంటాయి.

వోల్టేజి నియంత్రణిగా జెన్నర్ డయోడ్ :
జెన్నర్ డయోడు వోల్టేజి నియంత్రణకారిగా వాడతారు. జెన్నర్ భంజన వోల్టేజి ప్రాంతంలో దీన్ని వాడతారు. వోల్టేజి నియంత్రణకారి వలయం పటంలో చూపిన విధంగా ఉంటుంది.

నివేశ వోల్టేజి పెరిగితే, R_s ద్వార మరియు జెన్నర్ డయోడ్ ద్వారా. పోయే ప్రవాహం పెరుగుతుంది. దీని వల్ల R_s పై గల పొటెన్షియల్ తేడా పెరుగుతుంది. కాని జెన్నర్ డయోడ్పై గల వోల్టేజి జెన్నర్ వోల్టేజి వద్ద స్థిరంగా ఉంటుంది. ఎందుకంటే, డయోడ్ జెన్నర్ భంజన వోల్టేజి వద్ద ఉంటుంది.

నివేశ వోల్టేజి తగ్గితే, R_s ద్వారా మరియు జెన్నర్ డయోడ్ ద్వారా పోయే ప్రవాహం తగ్గుతుంది. R_s పై పొటెన్షియల్ తేడా కూడా తగ్గుతుంది. దీని వల్ల జెన్నర్ డయోడ్ పై గల వోల్టేజి స్థిరంగా ఉంటుంది.

అనగా, వోల్టేజి నియంత్రణకారిలో, నివేశ వోల్టేజి పెరిగినా, తగ్గినా నిర్గమ వోల్టేజి స్థిరంగా ఉంటుంది.

ప్రశ్న 4.
ట్రాన్సిస్టర్ను వర్ణించి దాని పనితీరును వివరించండి.
జవాబు:
ట్రాన్సిస్టర్ :
రెండు సంధులు గల అర్ధవాహక సాధనంను ట్రాన్సిస్టర్ అంటారు.

ట్రాన్సిస్టర్లో మూడు ప్రాంతాలు ఉంటాయి.

1. ఉద్గారకం,
2. ఆధారం,
3. సేకరిణి

1) ఉద్గారకం :
ట్రాన్సిస్టర్లో ఆవేశ వాహకాలను ఇచ్చే ప్రాంతాన్ని ఉద్గారకం (emitter) అంటారు. ఇది ఎక్కువగా మాదీకరణం చేయబడి ఉంటుంది.

2) ఆధారం :
ట్రాన్సిస్టర్లో ఆవేశ వాహకాలను తన ద్వారా పోనిచ్చే మధ్య ప్రాంతంను ఆధారం (base) అంటారు. ఇది సన్నగా మరియు తక్కువగా మాదీకరణం చేయబడి ఉంటుంది

3) సేకరిణి :
ట్రాన్సిస్టర్ ఆవేశ వాహాలను సేకరించే ప్రాంతంను సేకరిణి (collector) అంటారు. ఇది మధ్యస్థంగా మాదీకరణం చేయబడి ఉంటుంది. ట్రాన్సిస్టర్లు రెండు

1. p-n-p ట్రాన్సిస్టర్
2. n-p-n ట్రాన్సిస్టర్

p-n-p ట్రాన్సిస్టర్ :
రెండు p-రకం అర్ధ వాహకాలు n-రకం అర్ధవాహకంతో వేరు చేయబడి ఉన్న అర్ధవాహక సాధనంను p-n-p ట్రాన్సిస్టర్ అంటారు. దీనిలో అధిక ఆవేశ వాహకాలు రంధ్రాలు.

n-p-n ట్రాన్సిస్టర్ :
రెండు n-రకం అర్ధ వాహకాలు p-రకం అర్ధవాహకంతో వేరు చేయబడి ఉన్న అర్ధవాహక సాధనంను n-p-n ట్రాన్సిస్టర్ అంటారు. దీనిలో అధిక ఆవేశ వాహకాలు ఎలక్ట్రాన్లు.

n-p-n ట్రాన్సిస్టర్ పనితీరు :
ఒక ఉమ్మడి ఆధార విన్యాసంలో ఉన్న n-p-n ట్రాన్సిస్టర్ పటంలో చూపబడింది.

• ఉద్గారకం-ఆధారం సంధి ఎల్లప్పుడు పురోశక్మంలో ఉండేటట్లు బయాస్ను కలపాలి.
• సేకరిణి-ఆధారం సంధి ఎల్లప్పుడు తిరోశక్మంలో ఉండేటట్లు బయాసు కలపాలి.
• ఉద్గారకం (n-రకం) లోని ఎలక్ట్రాన్లు ఉద్గారకంపై ఉన్న రుణ పొటెన్షియల్ వల్ల వికర్షింపబడి ఉద్గారకం-ఆధారం సంధిని దాటుతాయి.
• ఆధార మాదీకరణం స్వల్పం. కాబట్టి, 98% ఎలక్ట్రాన్లు ఆధారం నుండి సేకరిణిలోకి ప్రవేశించి అక్కడి రంధ్రాలతో కలిసిపోయి అధిక సేకరిణి ప్రవాహం I_Cని ఏర్పరచును.
• 2% ఎలక్ట్రాన్లు మాత్రమే ఆధారంలోని రంధ్రాలతో కలిసిపోయి ఆధార ప్రవాహం I_B ని ఏర్పరచును.
• ఉద్గార ప్రవాహం I_E = I_B + I_C

ప్రశ్న 5.
వర్ధనం అంటే ఏమిటి? ఉమ్మడి ఉద్గారక వర్ధకం పనిచేసే విధానాన్ని అవసరమైన పటం సహాయంతో వివరించండి.
జవాబు:
వర్ధనం :
ఒక సంకేత బలాన్ని పెంచే ప్రక్రియను వర్ధనం అంటారు. వర్ధనంకై వాడే సాధనంను వర్ధకం అంటారు.

రేడియో, టీవి లాంటి అనేక ఎలక్ట్రానిక్ సాధనాల్లో వర్ధనాలను వాడతారు.

ఉమ్మడి ఉద్గారక వర్ధకం :
టాన్సిస్టర్ను వర్ధకంగా వాడతారు. n-p-n ఉమ్మడి ఉద్గారక వర్ధన వలయం పటంలో చూపబడింది.

ఉద్గారకం-ఆధారం సంధి ఎల్లప్పుడు పురోశక్మంలో ఉంటుంది. సేకరిణి-ఆధారం సంధి ఎల్లప్పుడు తిరోశక్మంలో ఉంటుంది.

వర్ధనం చేయాల్సిన సంకేతం బయాస్కు శ్రేణిలో కలుపబడి ఉంటుంది. భార నిరోధం R_C, సేకరిణికి శ్రేణిలో ఉంటుంది. నిర్గమ వోల్టేజిను భార నిరోధం కొనల నుండి తీసుకొంటారు.

నివేశ సంకేతం వల్ల ఆధారంపై ఉన్న పొటెన్షియల్ తేడా V_BE కాలంతో మారుతుంది. ఆధార ప్రవాహం I_B కూడా కాలంతో మారుతుంది. ఈ ప్రవాహంలోని స్వల్ప మార్పు (∆I_B) సేకరిణి ప్రవాహంలో పెద్ద మార్పు (∆I_C) ను ఏర్పరుస్తుంది.
నిర్గమ వోల్టేజి మార్పు ∆V = R_C ∆I_C.
అనగా, ఆవర్ధిత సంకేతం భార నిరోధం R_C పై ఏర్పడుతుంది.

ప్రశ్న 6.
రెండు డయోడ్లను ఉపయోగించి OR ద్వారాన్ని గీసి దాని పనితీరును వివరించండి. OR ద్వారం నిజ పట్టికను, తర్క సంకేతాన్ని రాయండి.
జవాబు:
రెండు డయోడ్లను ఉపయోగించి OR ద్వారం :

D₁, D₂ రెండు డయోడ్లను వలయంలో చూపినట్లు ఉపయోగించి OR ద్వారాన్ని సాధించవచ్చు. దీనిలో నివేశాలు A, B మరియు నిర్గమం Y. విద్యుత్ పరంగా, 5 V అంటే 1 మరియు 0 V అంటే 0.

పై వలయంలో ఏ ఒక్క డయోడ్ ద్వారా ప్రవాహం ఉన్నా Y విలువ 1 అవుతుంది.

1. A = 0, B = 0 అయితే, రెండుD₁, D₂లు వహనం చెందవు. కాబట్టి, Y= 0 అవుతుంది.
2. A = 1 and B = 0 అయితే, D₁వహనం చెందును. కాబట్టి, Y = 1 అవుతుంది.
3. A = 0 and B = 1 అయితే, D₂ వహనం చెందును. కాబట్టి, Y = 1 అవుతుంది.
4. A = 1 and B = 1అయితే, D₁, D₂ వహనం చెందును. కాబట్టి, Y = 1 అవుతుంది.

OR ద్వారం నిజ పట్టిక :

దీనిలో రెండు నివేశాలు 0 అయినప్పుడు మాత్రమే నిర్గమం 0 అవుతుంది.
OR ద్వారం తర్క సంకేతం

ప్రశ్న 7.
రెండు డయోడ్లతో ప్రాథమిక AND వలయాన్ని గీసి దాని పనితీరును వివరించండి.
జవాబు:
రెండు డయోడ్లను ఉపయోగించి AND ద్వారం :


D₁, D₂ రెండు డయోడ్లను AND ద్వారం నిజ పట్టిక వలయంలో చూపినట్లు ఉపయోగించి AND ద్వారాన్ని సాధించవచ్చు. దీనిలో నివేశాలు A, B మరియు నిర్గమం Y.

విద్యుత్ పరంగా, 5 V అంటే 1 మరియు 0 V అంటే 0. పై వలయంలో ఏ ఒక్క డయోడ్ ద్వారా ప్రవాహం ఉన్నా Y విలువ 0 అవుతుంది.

1. A = 0, B = 0 అయితే, D₁, D₂ లు రెండూ పురోశక్మంలో ఉండడం వల్ల వహనం చెందును. కాబట్టి, Y = 0 అవుతుంది.
2. A = 1, B = 0 అయితే, D₂ పురోశక్మంలో ఉండడం వల్ల వహనం చెందదు. కాబట్టి, Y = 0 అవుతుంది.
3. A = 0, B = 1 అయితే, D₁, పురోశక్మంలో ఉండడం వల్ల వహనం చెందదు. కాబట్టి, Y = 0 అవుతుంది.
4. A = 1, B = 1 అయితే, D₁, D₂ రెండూ వహనం చెందవు. కాబట్టి, Y = 1 అవుతుంది.

AND ద్వారం తర్క సంకేతం

ప్రశ్న 8.
మాదీకరణం అర్ధవాహకాలలో వాహకత్వాన్ని ఎలా పెంచుతుందో వివరించండి.
జవాబు:
మాదీకరణం వల్ల వాహకత్వ పెరుగుదల :
శుద్ధ అర్ధవాహకంలో తక్కువ ఆవేశ వాహకాలు ఉండడం వల్ల దాని వాహకత్వం తక్కువగా ఉంటుంది. శుద్ధ అర్ధవాహకంను పంచ లేదా త్రి సంయోజక మాలిన్యంతో మాదీకరణం చేసినప్పుడు, దానిలో స్వేచ్ఛా ఆవేశ వాహకాల సంఖ్య పెరిగి దాని వాహకత్వం గణనీయంగా పెరుగుతుంది.

పంచసంయోజక మాలిన్యంతో అదనపు ఎలక్ట్రాన్లు వస్తాయి.ఫలితంగా అది n-రకం అర్ధవాహకం అవుతుంది. ఇదే విధంగా, త్రి సంయోజక మాలిన్యంతో p-రకం అర్ధ వాహకం ఏర్పడుతుంది.

Solved Problems

ప్రశ్న 1.
ఒక అర్ధతరంగ ఏకదిక్కరణిలో 20 ఓమ్ల అంతర్నిరోధం ఉన్న p-n సంధి డయోడ్ను ఉపయోగించారు. ఆ వలయంలో 2 ఓమ్ల బార నిరోధాన్ని వాడితే, ఆ అర్హతరంగ ఏకదిక్కరణి దక్షతను కనుక్కోండి.
సాధన:

ప్రశ్న 2.
పూర్ణతరంగ p-n సంధి డయోడ్ ఏకదిక్కరణి 1300 ఓమ్ భారనిరోధాన్ని ఉపయోగించుకొంటుంది. ప్రతి డయోడ్ అంతర్నిరోధం 9 ఓట్లు. ఈ పూర్ణతరంగ ఏకదిక్కరణి దక్షతను కనుక్కోండి.
సాధన:

ప్రశ్న 3.
సేకరిణి విద్యుత్ ప్రవాహంలో మార్పు 1 mA, ఆధారం ప్రవాహంలో మార్పు 20 uA ఉన్నప్పుడు, ప్రవాహ వర్ధన కారకం P ను కనుక్కోండి.
సాధన:

ప్రశ్న 4.
ఒక ట్రాన్సిస్టర్ వర్ధకానికి సేకరిణి భారనిరోధం R_L = 2 K ohm, నివేశ నిరోధం R_i = 1 K ohm గా ఉన్నాయి. ప్రవాహవృద్ధి 50 అయితే, వర్ధకం వోల్టేజి వృద్ధిని గణించండి.
సాధన:
R_L = 2 K ohm, R_i = 1 K ohm, β = 50, A_V = ?