The p-n Junction MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for The p-n Junction - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

अवधारणा:

जेनर डायोड- जेनर डायोड एक विशेष प्रकार का डायोड है जिसे एनोड से कैथोड तक अग्र और पश्च दिशाओं में प्रवाहित करने की अनुमति नहीं है।

व्याख्या:

आइए हम दोनों कथनों पर चर्चा करें:

कथन (A) - एक जेनर डायोड पश्च अभिनति में जुड़ा होता है, इसका उपयोग वोल्टता नियामक​ के रूप में किया जाता है क्योंकि परिपथ के प्रत्येक अलग-अलग निवेश में निर्गत वोल्टता नियत हो रही है। इसलिए, कथन (A) गलत है।

कथन (B) - जैसा कि हम जानते हैं कि चालक की विभव रोधिका 0 eV के बराबर है, अर्धचालक में 0.1-1.1 eV और विद्युत रोधी में 6 eV है। इसलिए, दिए गए कथन में विभव रोधिका बहुत अधिक है। इसलिए, कथन (B) गलत है।

अत: विकल्प 3) सही उत्तर है।

संप्रत्यय:

p-n संधि सौर सेल में सिलिकॉन की दो परतें होती हैं: p-प्रकार सिलिकॉन (p-Si) और n-प्रकार सिलिकॉन (n-Si)। इन दो परतों के बीच मोटाई का अनुपात सौर सेल की दक्षता और संचालन के लिए महत्वपूर्ण है।

p-प्रकार की परत आमतौर पर n-प्रकार की परत की तुलना में बहुत पतली होती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि p-प्रकार की परत का उपयोग अवक्षय क्षेत्र बनाने के लिए किया जाता है और यह मुख्य रूप से प्रकाशवोल्टीय प्रभाव के लिए जिम्मेदार है, जबकि n-प्रकार की परत बहुसंख्यक वाहक क्षेत्र के रूप में कार्य करती है। डिवाइस के प्रदर्शन को अनुकूलित करने के लिए p-Si परत की मोटाई आमतौर पर n-Si परत की तुलना में बहुत छोटी होती है।

व्याख्या:

p-प्रकार सिलिकॉन वेफर की मोटाई का n-प्रकार सिलिकॉन परत की मोटाई से अनुपात लगभग है:

p-Si परत की मोटाई ≈ n-Si परत की मोटाई का 1/300वाँ भाग।

यह सौर सेल में प्रकाश का कुशल अवशोषण और आवेशों का उचित पृथक्करण सुनिश्चित करता है।

p-Si वेफर और n-Si परत की मोटाई का अनुपात लगभग 300 है।

व्याख्या:

p-n संधि में अग्र अभिनति:

एक p-n संधि p-प्रकार और n-प्रकार अर्धचालकों को जोड़कर बनाई जाती है। p-प्रकार में छिद्रों की अधिकता होती है, जबकि n-प्रकार में इलेक्ट्रॉनों की अधिकता होती है।

जब p-n संधि पर अग्र अभिनति लगाई जाती है, तो धनात्मक टर्मिनल p-प्रकार से और ऋणात्मक टर्मिनल n-प्रकार से जुड़ा होता है।

अग्र अभिनति विभव बाधा को कम करती है, जिससे धारा संधि के आर-पार प्रवाहित हो सकती है।

यदि विभव बाधा पर्याप्त रूप से कम हो जाती है, तो बहुसंख्यक वाहक संधि के आर-पार गति कर सकते हैं, जिससे धारा आसानी से प्रवाहित हो सकती है।

जब p-n संधि पर अग्र अभिनति लगाई जाती है:

⇒ p-प्रकार और n-प्रकार क्षेत्रों के बीच विभव बाधा घट जाती है, जिससे बहुसंख्यक आवेश वाहक (छिद्र और इलेक्ट्रॉन) संधि के आर-पार प्रवाहित हो सकते हैं।

∴ सही उत्तर है: विभव बाधा को कम करती है।

अग्र अभिनत का अर्थ है कि बैटरी का धनात्मक सिरा p-संयोजन से और ऋणात्मक सिरा डायोड के n-संयोजन से संयोजित है। इसलिए (C) सही विकल्प है।

अवधारणा:

• जब एक p-प्रकार अर्धचालक क्रिस्टल को n-प्रकार अर्धचालक क्रिस्टल के साथ निकट संपर्क में लाया जाता है, तो परिणामी व्यवस्था को p-n जंक्शन डायोड कहा जाता है।

  व्याख्या:

अग्र अभिनति:

• जब बैटरी का ऋणात्मक छोर N -दिशा से जुड़ा होता है और धन छोर P –दिशा से जुड़ा होता है, तो सयोंजन को अग्र अभिनति कहा जाता है।
• अग्र अभिनति में, बैटरी का लगाया गया अधिकतर वोल्टेज V अवक्षय क्षेत्र में पतन करता है और p-दिशा के पार वोल्टेज पतन करता है और p-n जंक्शन की n-दिशा नगण्य रूप से से छोटी होती हैं।
• इसका कारण यह है कि अवक्षय क्षेत्र का प्रतिरोध बहुत अधिक है क्योंकि इसमें कोई आवेश वाहक नहीं हैं।
• एक p - n जंक्शन डायोड एक दिशा में विद्युत प्रवाह की अनुमति देता है और दूसरी दिशा में विद्युत प्रवाह को अवरुद्ध करता है।
• विद्युत प्रवाह की अनुमति के समय यह अग्र अभिनति में है और विद्युत प्रवाह के अवरोध के समय यह पश्च अभिनति में है।
• एक वास्तविक डायोड एक बहुत छोटा प्रतिरोध प्रदान करता है (आदर्श रूप से शून्य लेकिन वास्तव में बहुत कम) जब यह अग्र अभिनति मे होता है और इसे अग्र प्रतिरोध कहा जाता है। इसलिए विकल्प 3 सही है।

• अग्र अभिनति में अग्र वोल्टेज विभव अवरोधक  Vb का विरोध करता है। इसके परिणामस्वरूप, विभव अवरोध की ऊंचाई कम हो जाती है और अवक्षय परत की चौड़ाई कम हो जाती है।
• जैसे-जैसे अग्र वोल्टेज में वृद्धि होती है, एक विशेष मान पर अवक्षय क्षेत्र बहुत अधिक संकीर्ण हो जाता है, ताकि बड़ी संख्या में बहुसंख्यक आवेश वाहक जंक्शन को पार कर सकें।

अवधारणा:

अग्र अभिनति:

• जब बैटरी का ऋणात्मक टर्मिनल n-तरफ और धन टर्मिनल से p-तरफ से जुड़ा होता है तो संयोजन को अग्र अभिनति में कहा जाता है ।

व्याख्या:

• अग्र अभिनति में, बैटरी का लागू वोल्टेज V ज्यादातर अवक्षय क्षेत्र में कम हो जाता है और p-n जंक्शन में p-तरफ और n-तरफ वोल्टेज गिरता है जो बहुत छोटा होता है।
• यह इस तथ्य के कारण है कि अवक्षय क्षेत्र का प्रतिरोध बहुत अधिक है क्योंकि इसमें कोई मुक्त आवेश वाहक नहीं है ।

• संकेंद्रण के अंतर के कारण, होल p-तरफ से n-तरफ तक विसरण की कोशिश करते हैं।
• लेकिन जंक्शन पर विद्युत क्षेत्र में बाईं ओर होल पर एक बल लगाता है, क्योंकि वे रिक्तता की ओर अधिक होते है। केवल वे होल जो उच्च गतिज ऊर्जा के साथ दाईं ओर बढ़ने लगते हैं, वे ही जंक्शन को पार करने में सक्षम होते हैं।
• इसी प्रकार इलेक्ट्रॉनों का प्रसार दाएं से बाएं होता है। इस प्रसार के परिणामस्वरूप p-तरफ से n-तरफ तक विद्युत धारा होती है जिसे प्रसार धारा के रूप में जाना जाता है। इसलिए विकल्प 3 सही है।

Additional Information

• अग्र अभिनति में अग्र वोल्टेज, वोल्टेज रोधी V_b का विरोध करता है । इसके परिणामस्वरूप, वोल्टेज रोधी की ऊंचाई कम हो जाती है और अवक्षय परत की चौड़ाई कम हो जाती है।
• जैसे-जैसे अग्र वोल्टेज कम होता है, तब-तब अवक्षय क्षेत्र बढ़  जाता है, जिससे कम संख्या में बहुसंख्यक वाहक वाहक जंक्शन को पार कर सकते हैं, और इसलिए विभव अवरोध बढ़ जाता है।

धारणा:

• जो सामग्री एक अच्छा चालक या एक अच्छा अवरोधक नहीं है उसे अर्धचालक कहा जाता है। उदाहरण के लिए: सिलिकॉन, जर्मेनियम आदि।
• अर्धचालक उपकरण जो विद्युत धारा के प्रवाह को नियंत्रित करने के लिए उपयोग किया जाता है उसे p-n जंक्शन डायोड कहा जाता है।

• अवक्षय क्षेत्र/परत जंक्शन पर बना हुआ एक ऐसा क्षेत्र है जहाँ एक तरफ p पर ऋणात्मक आवेश परत और n पर धनात्मक आवेश परत के गठन के कारण कोई क्षेत्र बनता है।

व्याख्या:

• अपमिश्रण या अशुद्धियों के कारण बनने वाले छिद्र और इलेक्ट्रॉन क्रमशः दूसरी तरफ विसरित होते हैं।
• इसलिए जब कोई छिद्र जंक्शन में विसरित होता है तो यह ऋणात्मक दाता आयन का त्याग करता है और इलेक्ट्रॉन n की ओर धनात्मक आवेश का त्याग करता है।
• ये विपरीत रूप से आवेशित परतें एक क्षेत्र का निर्माण करती हैं जो बिंदुओं के बीच विभवांतर के कारण अवक्षय क्षेत्र बनता है।
• बताए गए सभी बिंदु जंक्शन पर अवक्षय क्षेत्र के गठन में योगदान करते हैं। तो विकल्प 4 सही है।

अवधारणा:

अग्र अभिनत: जब बैटरी का ऋणात्मक टर्मिनल N - पक्ष से और धनात्मक टर्मिनल P - पक्ष से जुड़ा होता है तो संपर्क को अग्र अभिनत कहते हैं।

व्याख्या-

• अग्र अभिनयन में बैटरी का अनुप्रयुक्त वोल्टेज V अधिकतर अवक्षय क्षेत्र में कम हो जाता है और p-पक्ष में वोल्टेज कम हो जाती है और p-n जंक्शन का n-पक्ष नगण्य रूप से छोटा होता है।
• यह इस तथ्य के कारण है कि अवक्षय क्षेत्र का प्रतिरोध बहुत अधिक है क्योंकि इसमें कोई मुक्त आवेश वाहक नहीं होते हैं।
• अग्र अभिनयन में अग्र वोल्टेज विभव अवरोध Vb का प्रतिरोध करता है। इसके परिणामस्वरूप विभव अवरोध ऊंचाई कम हो जाती है और अवक्षय परत की चौड़ाई कम हो जाती है।  
• जैसे-जैसे अग्र वोल्टेज में वृद्धि होती है, एक विशेष मान पर अवक्षय क्षेत्र बहुत अधिक संकीर्ण हो जाता है ताकि बड़ी संख्या में अधिकांश आवेश वाहक जंक्शन को पार कर सकें।

धारणा:

• ​अपमिश्रण: एक शुद्ध (आंतरिक) अर्धचालक में अशुद्धियों को जोड़ने की प्रक्रिया को अपमिश्रण कहा जाता है।
  • ऐसा करने से, अर्धचालक की चालकता कमरे के तापमान पर भी काफी बढ़ जाती है।
  • इसकी आवश्यकता इसलिए होती है क्योंकि कमरे के तापमान पर सिलिकॉन या जर्मेनियम जैसे शुद्ध अर्धचालक की चालकता बहुत कम होती है।
  • अपमिश्रण बाहरी अर्धचालकों के गठन को बढ़ाता है जो दो प्रकार के होते हैं: n-प्रकार और p-प्रकार।
• N-प्रकार अर्धचालकों में आवर्त सारणी के समूह 5 से तत्वों की अशुद्धियाँ होती हैं, इसलिए इलेक्ट्रॉन बहुसंख्यक आवेश वाहक होते हैं।
• P-प्रकार अर्धचालकों में आवर्त सारणी के समूह 3 से तत्वों की अशुद्धियाँ होती हैं, इसलिए इनके छेद बहुसंख्यक आवेश के वाहक होते हैं।

व्याख्या:

• अशुद्धियों को जोड़ने की प्रक्रिया अपमिश्रण है। तो विकल्प 2 सही है।

व्याख्या:

• डायोड: एक डायोड एक दो टर्मिनल का विद्युत घटक है जो मुख्य रूप से एक दिशा में धारा का वहन करता है; एक दिशा में इसका प्रतिरोध कम और दूसरे में उच्च प्रतिरोध होता है।

अभिनति दो प्रकार की है-

• अग्र अभिनति
  • अग्र अभिनति का मतलब है कि धन क्षेत्र आपूर्ति के p-टर्मिनल से जुड़ा हुआ है और ऋण क्षेत्र आपूर्ति के n-टर्मिनल से जुड़ा हुआ है ।
  • अग्र अभिनति में बाहरी वोल्टेज को PN-जंक्शन डायोड के अनुरूप लागू किया जाता है।
• पश्च अभिनति
  • पश्च अभिनति में, ऋण क्षेत्र बैटरी के धन टर्मिनल से जुड़ा हुआ है, और धन क्षेत्र ऋण टर्मिनल से जुड़ा हुआ है।
  • यह एक उच्च प्रतिरोधी पथ बनाता है जिसमें कोई धारा परिपथ के माध्यम से नही बहती है।

व्याख्या:

• पश्च अभिनति में ऋण विभव p-क्षेत्र पर लागू होता है और n-क्षेत्र पर धन विभव लागू होता है।
• जो N-पक्ष पर इलेक्ट्रॉनों को धन विभव और P के होल P क्षेत्र पर लागू ऋण विभव की ओर आकर्षित होते है,जिसका अर्थ है कि इलेक्ट्रॉनों और छेद दोनों के गति के कारण प्रतिगामी धारा उत्पादित होती है ।
• इसलिए, विकल्प 4 उत्तर है।

अवधारणा:

• अग्र अभिनत PN जंक्शन डायोड: जब एक डायोड अग्र अभिनत स्थिति में जुड़ा होता है, तो N-प्रकार सामग्री पर ऋण वोल्टेज लागू होता है और P-प्रकार सामग्री पर धन वोल्टेज लागू होता है।

जब यह बाहरी वोल्टेज डायोड के लिए विभव अवरोधक के मान से अधिक हो जाता है, जो जर्मेनियम के लिए लगभग 0.3 वोल्ट और सिलिकॉन के लिए 0.7 वोल्ट है, तो विभव अवरोधक का विरोध दूर हो जाएगा और धारा प्रवाह शुरू हो जाएगी। यह रूढ़ धारा है।

व्याख्या:

अग्र अभिनति:

• जब बैटरी का ऋण टर्मिनल n- छोर और धन टर्मिनल से p -छोर से जुड़ा होता है, तो यह संयोजन अग्र अभिनति में कहा जाता है। इसलिए विकल्प 1 सही है।
• अग्र अभिनति में, बैटरी का लागू वोल्टेज V ज्यादातर भाग अवक्षय क्षेत्र में पतन दर्शाता है और p-छोर और n-छोर में वोल्टेज पतन p-n जंक्शन के हिस्से में नगण्य रूप से कम होता हैं।
• ऐसा इसलिए है क्योंकि इसमें अवक्षय क्षेत्र का प्रतिरोध बहुत अधिक है क्योंकि इसमें कोई स्वतंत्र आवेश वाहक नहीं है ।

नोट:

• अग्र अभिनति में अग्र वोल्टेज , विभव अवरोधक Vb का विरोध करता है । इसके परिणामस्वरूप, विभव अवरोधक की ऊंचाई कम हो जाती है और अवक्षय परत की चौड़ाई कम हो जाती है।
• जैसे ही अग्र वोल्टेज में वृद्धि होती है, एक विशेष मूल्य पर अवक्षय क्षेत्र बहुत संकीर्ण हो जाता है कि बहुमत वाहक की एक बड़ी संख्या जंक्शन पार कर सकते हैं ।

अवधारणा:

अवक्षय क्षेत्र:

• p-n जंक्शन के निकट का क्षेत्र जहां आवेश वाहकों (मुक्त इलेक्ट्रॉनों और होल) का प्रवाह एक निश्चित अवधि में कम हो जाता है और अंत में शून्य आवेश वाहक प्राप्त होते है है।
• अवक्षय क्षेत्र की चौड़ाई अर्धचालक में मिलाई गई अशुद्धियों की संख्या पर निर्भर करती है।

• जब एक p-n जंक्शन अग्र अभिनति में होता है:
  • आवेश वाहक को जंक्शन की ओर धकेल दिया जाता है।
  • यदि बैटरी का वोल्टेज काफी अधिक है, तो डायोड-इलेक्ट्रॉन p-छोर तक पहुंचते हैं और होल को भर देते हैं।
  • तो, अवक्षय की परत हटाई जाती है, और एक धारा डायोड से गुजरती है।
  • जबकि बैटरी n-छोर के लिए इलेक्ट्रॉनों की आपूर्ति जारी रखती है, यह p-छोर से इलेक्ट्रॉनों को अवमुक्त करता है, जो आपूर्ति छिद्र के रूप में काम करता है।
  • बैटरी से वोल्टेज में और वृद्धि के साथ, धारा बढ़ती है।

• जब एक p-n जंक्शन पश्च अभिनति में होता है:
  • n -प्रकार अर्धचालक में मुक्त इलेक्ट्रॉन और p-प्रकार अर्धचालक में होल दोनों ही बैटरी की ओर आकर्षित होते हैं।
  • अवक्षय परत की चौड़ाई बढ़ जाती है, और कोई आवेश वाहक नहीं प्राप्त होता हैं।
  • लगभग कोई धारा डायोड से नहीं गुजरती है।
  • यह एक बहुत ही उच्च ओम प्रतिरोधक या एक अवरोधक के समान कार्य करता है।

व्याख्या:

• उपरोक्त स्पष्टीकरण से, हम देख सकते हैं कि, जब एक डायोड अग्र अभिनत होता है, तो अवक्षय परत की चौड़ाई कम हो जाती है, और बाधा ऊंचाई कम हो जाती है जो जंक्शन के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों के चालन के ओर जाएगा।
• इसी तरह, जब एक डायोड पश्च अभिनत होता है तो अवक्षय परत की चौड़ाई बढ़ जाती है । इसलिए विकल्प 4 सही है।

संकल्पना- 

• वह पदार्थ जो एक अच्छा चालक या एक अच्छा अवरोधक नहीं होता है, अर्धचालक कहलाता है।
• उदाहरण के लिए: सिलिकॉन
• आवेश वाहक जो अन्य कणों की तुलना में एक अर्धचालक में अधिक मात्रा में मौजूद होते हैं, बहुसंख्यक आवेश वाहक कहलाता है।
• वह अर्धचालक उपकरण जिसका उपयोग विद्युत धारा के प्रवाह को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है, उसे p-n जंक्शन डायोड कहा जाता है।

वर्णन -

• जब हम डायोड के तापमान को बढ़ाते हैं, तो इलेक्ट्रॉन-छिद्र युग्म की संख्या बढ़ती है और इसलिए डायोड का कुल प्रतिरोध परिवर्तित होता है।
• चूँकि कुल प्रतिरोध परिवर्तित होता है, इसलिए अग्र अभिनति और विपरीत अभिनति दोनों परिवर्तित होते हैं। अतः विकल्प 1, 2 और 3 गलत हैं।
• अग्र अभिनति और विपरीत अभिनति में इस परिवर्तन के कारण p-n जंक्शन की कुल V- I विशेषता परिवर्तित होती है। अतः विकल्प 4 सही है।

अवधारणा:

• डायोड: एक डायोड एक दो-टर्मिनल इलेक्ट्रॉनिक घटक है जो मुख्य रूप से एक दिशा में धारा का संचालन करता है; इसका एक दिशा में कम प्रतिरोध होता है, और दूसरे में उच्च प्रतिरोध होता है।

यह दो हैं

• अग्र अभिनती:
  • अग्र अभिनत का मतलब धनात्मक क्षेत्र के लिए p-टर्मिनल की आपूर्ति और ऋणात्मक क्षेत्र के n-टर्मिनल की आपूर्ति की से जुड़ा है।
  • अग्र अभिनत वोल्टेज में PNजंक्शन डायोड भर में लागू किया जाता है।
• पश्च अभिनती:
  • पश्च अभिनत में, ऋणात्मक क्षेत्र बैटरी के धनात्मक टर्मिनल से जुड़ा है, औरधनात्मक क्षेत्र ऋणात्मक टर्मिनल से जुड़ा है।
  • यह एक उच्च प्रतिरोधक पथ बनाता है जिसमें परिपथ से कोई धारा प्रवाहित नहीं होती है।

व्याख्या:

• सांद्रता के अंतर के कारण, छिद्र p-पक्ष से n-पक्ष तक विसरित होने का प्रयास करते हैं।
• लेकिन जंक्शन पर विद्युत क्षेत्र बाईं ओर के छिद्रों पर बल लगाता है क्योंकि वे बड़े हो जाते हैं।
• केवल वही छिद्र जो उच्च गतिज ऊर्जा के साथ दायीं ओर बढ़ने लगते हैं, जंक्शन को पार करने में सक्षम होते हैं। इसी प्रकार, इलेक्ट्रॉनों का प्रसार दाएं से बाएं ओर होता है।
• इस विसरण के परिणामस्वरूप p-पक्ष से n-पक्ष की ओर विद्युत धारा प्रवाहित होती है जिसे विसरण धारा कहते हैं। अतः विकल्प 1 सही है।