v/Zpkyd bysDV“kWfudh& inkFkZ] ;qfDr;k¡ rFkk ljy...

14.1 Hkwfedk,slh ;qfDr;k¡ ftuesa bysDV“kWuksa dk fu;af=kr izokg izkIr fd;k tk losQ] lHkh bysDV“kWfud ifjiFkksadh ewyHkwr jpuk [kaM gksrh gSaA lu~ 1948 esa V“kaftLVj dh [kkst ls igys ,slh ;qfDr;k¡vfŁkdka’kr% fuokZr ufydk,¡ (;k okYo) Fkha] tSls fuokZr Mk;ksM ftlesa nks bysDV“ksM_ ,uksM(IysV) rFkk oSQFkksM gksrs gSa_ V“k;ksM ftlesa rhu bysDV“ksMµoSQFkksM] IysV rFkk fxzM gksrs gSa_ VsV“ksMrFkk isaVksM (Øe’k% 4 rFkk 5 bysDV“ksMksa osQ lkFk)A fdlh fuokZr ufydk esa bysDV“kWuksa dh vkiwfrZ,d rIr oSQFkksM kjk dh tkrh gS rFkk blosQ fofHkUu bysDV“ksMksa osQ chp oksYVrk dks ifjofrZrdjosQ fuokZr esa bu bysDV“kWuksa dk fu;af=kr izokg izkIr fd;k tkrk gSA varjk&bysDV“ksMh LFkku(inter-electrode space) esa bysDV“kWuksa osQ izokg osQ fy, fuokZr vko’;d gksrk gS] vU;Fkkxfreku bysDV“kWu vius iFk esa ok;q osQ v.kqvksa ls Vdjkdj viuh mQtkZ [kks ldrs gSaA bu ;qfDr;ksaesa bysDV“kWu osQoy oSQFkksM ls ,uksM dh vksj izokfgr dj ldrs gSa (vFkkZr bysDV“kWu osQoy ,dgh fn’kk esa izokfgr gks ldrs gSa)A ;gh dkj.k gS fd ,slh ;qfDr;ksa dks lk/kj.kr;k okYo dgrsgSaA fuokZr ufydkvksa ls cuh ;qfDr;k¡ vkdkj esa cM+h gksrh gaS] vf/d ’kfDr dk miHkksx djrhgSa rFkk izpkyu esa lkekU;r% mPp oksYVrk (~100 V) dh vko’;drk gksrh gSA blosQ lkFk ghbudk thoudky viskko‘Qr de rFkk fo’oluh;rk Hkh de gksrh gSA vkŁkqfud Bksl&voLFkkvŁkZpkyd bysDV“kWfudh (Solid State semi-conductor electronics) dk izknqHkkZo lu~1930 esa bl vkHkkl ls fd;k x;k fd oqQN Bksl voLFkk vŁkZpkyd rFkk mudh lafŁk;ksa esa;g laHkkouk gksrh gS fd muesa vkos’k okgdksa dh la[;k rFkk muosQ izokg dh fn’kk dks fu;af=krfd;k tk ldrk gSA izdk’k] mQ"ek rFkk vYi vuqiz;qDr oksYVrk tSls mÙkstd fdlh v/Zpkyd

vŁ;k; 14

v/Zpkyd bysDV“kWfudh&inkFkZ] ;qfDr;k¡ rFkkljy ifjiFk

470

HkkSfrdhesa xfreku vkos’kksa dh la[;k ifjo£rr dj ldrs gSaA Ł;ku nsus ;ksX; ckr ;g gS fd v/Zpkyd;qfDr;ksa esa vkos’k okgdksa dh vkiw£r rFkk izokg Lo;a Bksl osQ Hkhrj gh gksrk gS] tcfd igysiz;ksx gksus okyh fuokZr ufydkvksa@okYoksa esa xfreku bysDV“kWuksa dks rIr oSQFkksM ls izkIr fd;k tkrkFkk rFkk fuokZfrr LFkkuksa vFkok fuokZr esa izokfgr djk;k tkrk FkkA v/Zpkyd ;qfDr;ksa esa ckgjhrkiu vFkok vf/d fuokZfrr LFkku dh vko’;drk ugha gksrh gSA ;g vkdkj esa NksVh gksrh gSa]de ’kfDr dk miHkksx djrh gSa] de oksYVrk ij dke djrh gSa] budk thou yack gksrk gS vkSjbudh fo’oluh;rk vPNh gksrh gSA vk/qfud ;qfDr;ksa esa rks fuokZfrr ufydkvksa osQ fl…kar ijdk;Z djus okyh oSQFkksM fdj.k V~;wcksa (CRT) ftudk mi;ksx Vsyhfoku lsVksa rFkk oaQI;wVjekWuhVjksa esa fd;k tkrk gS] BkslkoLFkk bysDV“kWfudh (Solid State electrons) ifjiFkksa osQ lkFklayXu fyDoM fØLVy fMlIys (LCD, nzo fØLVy izn’kZ) ekWuhVjksa kjk izfrLFkkfir dh tkjgh gSaA vŁkZpkyd ;qfDr;ksa dks vkSipkfjd :i ls le>s tkus ls Hkh cgqr igys izo‘Qfr esa ik,tkus okys xSysuk (ySM lYiQkbM PbS) osQ ,d fØLVy ftlosQ lkFk /krq dk ,d laioZQ flcnqla;ksftr Fkk] dk mi;ksx jsfM;ks rjaxksa osQ lalwpd osQ :i esa fd;k tk pqdk FkkA

fuEufyf[kr vuqHkkxksa esa ge v/Zpkyd HkkSfrdh dh oqQN ewy vo/kj.kkvksa ls ifjp;djk,¡xs rFkk laf/ Mk;ksM (Junction diode) (2-bysDV“ksMksa dh ;qfDr) rFkk f/qzoh; laf/(Bipolar junction) V“kaftLVj (3-bysDV“ksMksa dh ;qfDr) tSlh oqQN v/Zpkyd ;qfDr;ksa dhppkZ djsaxsA bu ;qfDr;ksa osQ vuqiz;ksxksa dks n’kkZus okys oqQN ifjiFkksa dk o.kZu Hkh djasxsA

14.2 /krqvksa] pkydksa rFkk v/Zpkydksa dk oxhZdj.kpkydrk osQ vk/kj ijfo|qr pkydrk (σ) vFkok izfrjksŁkdrk (ρ = 1/σ) osQ lkisk eku osQ vkŁkkj ij Bksl inkFkks– dkfuEu izdkj ls oxhZdj.k fd;k tkrk gS %

(i) Łkkrq % budh izfrjksŁkdrk cgqr de (vFkok pkydrk cgqr vfŁkd) gksrh gSAρ ~ 10–2 – 10–8 Ω mσ ~ 102 – 108 S m–1

(ii) vŁkZpkyd % budh izfrjksŁkdrk ;k pkydrk Łkkrqvksa rFkk fo|qrjksŁkh inkFkks– osQ chp dhgksrh gSAρ ~ 10–5 – 106 Ω mσ ~ 105 – 10–6 S m–1

(iii) fo|qrjksŁkh % budh izfrjksŁkdrk cgqr vfŁkd (vFkok pkydrk cgqr de) gksrh gSAρ ~ 1011 – 1019 Ω mσ ~ 10–11 – 10–19 S m–1

¯ij fn, x, ρ rFkk σ osQ eku osQoy dksfV eku osQ lwpd gSa vkSj fn, x, ifjlj osQ ckgjHkh tk ldrs gSaA Łkkrq] fo|qrjksŁkh inkFkZ rFkk vŁkZpkydksa osQ chp Hksn djus osQ fy, izfrjksŁkdrkdk lkisk eku gh ek=k ,d ekinaM ugha gSA oqQN nwljs varj Hkh gSa] tks tSls&tSls ge bl vŁ;k;esa vkxs c<+saxs] Li"V gksrs tk,¡xsA

bl vŁ;k; esa gekjh #fp vŁkZpkydksa osQ vŁ;;u esa gS tks dbZ izdkj osQ gks ldrs gSaA(i) rkfRod v/Zpkyd (Elemental semiconductors) & Si vkSj Ge(ii) ;kSfxd v/Zpkyd & mnkgj.k gSa %

• vdkcZfud & CdS, GaAs, CdSe, InP, vkfnA• dkcZfud & ,aFkzklhu] ekfnr (Doped) FkSyksL;kuhl] vkfnA• dkcZfud cgqyd (Organic polymers) & ikWyhikbjksy] ikWyh,sfuyhu] ikWyhFkk;ksI+kQhu

vkfnA

471

v/Zpkyd bysDV“kWfudh & inkFkZ];qfDr;k¡ rFkk ljy ifjiFk

vktdy miyC/ vfŁkdka’k vŁkZpkyd ;qfDr;k¡ rkfRod vŁkZpkyd Si ;k Ge vkSj ;kSfxdvdkcZfud vŁkZpkydksa ij gh vkŁkkfjr gSaA ijarq lu~ 1990 osQ ckn dkcZfud vŁkZpkyd vkSjvŁkZpkydh cgqydksa dk mi;ksx djosQ oqQN vŁkZpkydh ;qfDr;ksa dk fodkl gqvk ftlls Hkfo";osQ fy, cgqyd bysDV“kWfudh rFkk vkf.od bysDV“kWfudh dh izkS|ksfxdh osQ izknqHkkZo osQ laosQrfeyrs gSaA bl vŁ;k; esa ge osQoy vdkcZfud vŁkZpkyd] fo’ks"kdj rkfRod v/Zpkydksa Si

rFkk Ge osQ vŁ;;u rd gh lhfer jgsaxsA rkfRod v/Zpkydksa dh foospuk osQ fy, ;gk¡ ftulkekU; vo/kj.kkvksa dks izLrkfor fd;k x;k gS os fdlh&u&fdlh :i esa vf/dka’k ;kSfxdvŁkZpkydksa ij ykxw gksrh gSaA

¯tkZ cSaM osQ vk/kj ijcksj ijek.kq ekWMy osQ vuqlkj fdlh fo;qDr ijek.kq esa mlosQ fdlh bysDV“kWu dh ¯tkZ mlbysDV“kWu dh ifjHkze.k dkk ij fuHkZj djrh gSA ijarq tc ijek.kq ,d&nwljs osQ fudV vkdj dksbZBksl cuk ysrs gaS rks os ,d&nwljs osQ vR;f/d fudV gks tkrs gSaA vr% fudVLFk ijek.kqvksa osQbysDV“kWuksa dh ckÆ dkk,¡ vR;f/d ikl&ikl vk tkrh gSa vkSj ;gk¡ rd fd ,d&nwljs dks <dysrh gSaA blosQ ifj.kkeLo:i fdlh Bksl esa bysDV“kWu dh xfr dh izo‘Qfr fdlh fo;qDr ijek.kqosQ bysDV“kWu dh xfr ls vR;f/d fHkUu gks tkrh gSA

fdlh fØLVy osQ Hkhrj izR;sd bysDV“kWu dh viuh vfrh; fLFkfr gksrh gS rFkk fdUgha nksbysDV“kWuksa osQ pkjksa vksj osQ vkos’kksa dk iSVuZ ;FkkFkZ :i esa ,d tSlk ugha gksrkA ;gh dkj.k gSfd izR;sd bysDV“kWu osQ ¯tkZ Lrj fHkUu gksrs gSaA ;s fHkUu tkZ Lrj ftuesa tkZ dk larr ifjorZugksrk jgrk gS ¯tkZ cSaMksa dk fuekZ.k djrs gSaA og tkZ Lrj ftlesa la;kstdrk bysDV“kWuksa osQ tkZLrj lekfo"V gSa] la;kstdrk cSaM (Valance band) dgykrk gSA la;kstdrk cSaM osQ ij fLFkrcSaM dks pkyu cSaM (Conduction band) dgrs gSaA fcuk fdlh vfrfjDr ¯tkZ osQ] lHkhla;kstdrk bysDV“kWu la;kstdrk cSaM esa jgrs gSaA ;fn pkyu cSaM esa fuEure Lrj pkyu cSaM osQmPpre Lrj ls Hkh uhps gS rks la;kstdrk cSaM osQ bysDV“kWu vklkuh ls pkyu cSaM esa xeu djldrs gSaA lkekU;r% pkyu cSaM fjDr gksrk gSA ijarq tc ;g cSaM la;kstdrk cSaM dks vfrO;kfir(<drk) djrk gS rks bysDV“kWu Lora=krkiwoZd blosQ Hkhrj tk ldrs gSaaA ,slk /kfRod pkydksaesa gksrk gSA

;fn pkyu cSaM rFkk la;kstdrk cSaM osQ chp dksbZ fjfDr (varjky) gS] rks la;kstdrk cSaMosQ lHkh bysDV“kWu ifjc… gksrs gSa rFkk pkyu cSaM esa dksbZ eqDr bysDV“kWu miyC/ ugha gksrkA ;ginkFkZ dks fo|qrjks/h cuk nsrk gSA ijarq la;kstdrk cSaM osQ oqQN bysDV“kWu ckÆ ¯tkZ izkIr djosQla;kstdrk cSaM rFkk pkyu cSaM osQ chp dh fjfDr dks ikj dj ldrs gSaA rc ;s bysDV“kWu pkyucSaM esa igq¡p tkrs gSa rFkk la;kstdrk cSaM esa fjDr tkZ Lrj mRiUu dj nsrs gSa ftuesa vU; bysDV“kWutk ldrs gSaA bl izdkj ;g izfØ;k pkyu cSaM esa bysDV“kWuksa rFkk la;kstdrk cSaM esa fjfDrdk,¡gksus osQ dkj.k pkyu dh laHkkouk mRiUu djrh gSA

vkb,] vc ge ;g fopkj djsa fd N ijek.kqvksa okys Si vFkok Ge fØLVy osQ izdj.k esaD;k gksrk gSA Si esa ckÆre dkk] rhljh dkk (n = 3) gksrh gS] tcfd Ge esa ckÆre dkk pkSFkhdkk (n = 4) gksrh gSA budh ckÆre dkk esa 4 bysDV“kWu (2s vkSj 2p bysDV“kWu) gksrs gSaA vr%bl fØLVy esa ckÆ bysDV“kWuksa dh oqQy la[;k 4N gqbZA fdlh ckÆre dkk esa vf/drebysDV“kWuksa dh la[;k 8 (2s + 6p bysDV“kWu) gksrh gSA vr% 4N la;kstdrk bysDV“kWuksa osQ fy,miyC/ ¯tkZ Lrj 8N gSA ;s 8N fofoDr tkZ Lrj ;k rks dksbZ larr cSaM cuk ldrs gSa vFkokbudk fHkUu cSaMksa esa lewgu gks ldrk gS] tks fØLVy esa ijek.kqvksa osQ chp nwfj;ksa ij fuHkZj djrkgS „^Bkslksa dk cSaM fl…kar* µ ckWDl nsf[k,”A

Si rFkk Ge osQ fØLVy tkydksa esa ijek.kqvksa osQ chp dh nwfj;ksa ij] bu 8N Lrjksa dk tkZcSaM nks Hkkxksa esa VwV tkrk gS] ftuosQ chp ¯tkZ varjky Eg (fp=k 14.1) dk i‘Fkdu gksrk gSA

472

HkkSfrdhrkiØe osQ ije ’kwU; ij 4N la;kstdrk bysDV“kWuksa ls iw.kZr% f?kjk fuEu cSaM la;kstdrk cSaM gksrkgSA vU; cSaM ftuesa 4N ¯tkZ Lrj gksrs gSa mUgsa pkyu cSaM dgrs gSa] rFkk ;g ije ’kwU; ij iw.kZr%fjDr gksrk gSA

Bkslksa dk cSaM fl…kar

eku yhft, fd Si ;k Ge fØLVy esa N

ijek.kq gSaA izR;sd ijek.kq osQ bysDV“kWuksa dh fofHkUudkkvksa esa fofoDr mQtkZ,¡ gksaxhA ;fn lHkh ijek.kqfoyfxr gksa] vFkkZr ,d&nwljs ls vfŁkd varjkyij gksa] rks bysDV“kWu mQtkZ,¡ ogh jgsaxhA ijarq ,dfØLVy esa ijek.kq ,d&nwljs osQ cgqr fudV (2ls 3 Å) gksrs gSa vkSj blfy, bysDV“kWu ,d&nwljsls vkSj fudVorhZ ijek.kq ØksMksa ls Hkh ikjLifjdfØ;k djrs gSaA lcls ckgjh dkk osQ bysDV“kWu blvfrO;kiu (;k ikjLifjd fØ;k) dks lokZf/dvuqHko djrs gSa] tcfd Hkhrjh dkk ;k ØksM+ osQbysDV“kWuksa dh mQtkZ,¡ vizHkkfor jg ldrh gSaAblfy, Si ;k Ge fØLVy esa bysDV“kWu mQtkZvksa

dks le>us osQ fy, gesa osQoy ckÆre dkk osQ bysDV“kWuksa dh mQtkZvksa esa varj ij fopkj djus dh gh vko’;drk gSASi osQ fy, ckÆre dkk rhljh dkk gS (n = 3) tcfd Ge osQ fy, ckÆre dkk pkSFkh dkk gS (n = 4)A bu nksuksarRoksa dh ckÆre dkk esa bysDV“kWuksa dh la[;k 4 gS (2s vkSj 2p bysDV“kWu)A blfy, fØLVy esa ckgjh bysDV“kWuksa dhlaiw.kZ la[;k 4N gks xbZA ckÆre dkk esa bysDV“kWuksa dh vfŁkdre laHko la[;k 8 gS (2s + 6p bysDV“kWu)A blfy,4N bysDV“kWuksa esa ls 2N bysDV“kWu rks] 2N s-voLFkk (dkh; DokaVe la[;k l = 0) esa gksaxs vkSj ’ks"k 2N bysDV“kWu izkI;6N izkI; p-voLFkk esa gksaxsA Li"Vr;k] oqQN p – bysDV“kWu voLFkk,¡ fjDr gksaxh tSlk fp=k osQ lcls nkfgus Hkkx esa fn[kk;kx;k gSA ;g i;kZIr :i ls i‘FkDÑr ;k ,dy ijek.kqvksa dh fLFkfr gS (fp=k dk ks=k A)A

eku yhft, fd ;g ijek.kq ,d Bksl cukus osQ fy, ,d&nwljs osQ vkSj fudV vkuk vkjaHk djrs gSaA fofHkUu ijek.kqvksaosQ bysDV“kWuksa osQ chp ikjLifjd fØ;k osQ dkj.k ckÆre dkk osQ bu bysDV“kWuksa dh mQtkZ,¡ ifjo£rr gks ldrh gSa (c<+;k ?kV ldrh gSa)A l = 1 dh 6N voLFkk,¡] ftudh mQtkZ,¡ izkjaHk esa fo;qDr ijek.kqvksa osQ fy, loZle Fkha] vc iSQydj,d mQtkZ cSaM cukrh gSa „fp=k esa ks=k B”A blh izdkj l = 0 dh 2N voLFkk,¡] ftudh mQtkZ,¡ fo;qDr ijek.kqvksa osQfy, loZle Fkha] og Hkh ,d vU; mQtkZ cSaM esa VwV tkrh gSa „fp=k osQ ks=k B dks lkoŁkkuhiwoZd ns[ksa”A ;g cSaM igyscSaM ls ,d mQtkZ varjky kjk i‘Fkd jgrk gSA

ijek.kqvksa osQ chp blls Hkh de i‘Fkdu gksus ij] rFkkfi] ,d ,slk ks=k vkrk gS tc ;g cSaM ,d&nwljs esa foy;dj tkrs gSaA mQijh ijek.oh; tkZ Lrj dh lcls fupyh mQtkZ voLFkk uhps okys ijek.oh; tkZ Lrj dh lcls mQijhvoLFkk osQ Hkh uhps pyh tkrh gSA bl ks=k esa (fp=k esa ks=k C)] dksbZ mQtkZ varjky ugha jgrk vkSj mQijh rFkk fupyhmQtkZ voLFkk,¡ fefJr gks tkrh gSaA

varr%] ;fn ijek.kqvksa osQ chp dh nwjh vkSj de gks tkrh gS] rks mQtkZ cSaM fiQj ls foHkDr gks tkrs gSavkSj ,d mQtkZ varjky E

g ls i‘Fkd gks tkrs gSa (fp=k esa ks=k D ns[ksa)A izkI; mQtkZ voLFkkvksa dh laiw.kZ la[;k

8N dks fiQj ls nks cSaMksa osQ chp ck¡V fn;k x;k gS (fupys vkSj mQijh mQtkZ cSaMksa esa ls izR;sd esa 4N voLFkk,¡)A;gk¡ lkFkZd ckr ;g gS fd fupys cSaM esa Bhd mruh gh voLFkk,¡ (4N) gSa] ftrus ijek.kqvksa esa ls izkI; la;kstdrkbysDV“kWu (4N) gSaA

blfy, ;g cSaM (tks la;kstdrk cSaM dgykrk gS) iw.kZr% Hkjk gqvk gS] tcfd mQijh cSaM iw.kZr% [kkyh gSA mQijhcSaM dks pkyu cSaM dgrs gSaA

473


fp=k 14.1 nsf[k,A blesa pkyu cSaM esa fuEure¯tkZ Lrj dks EC osQ :i esa rFkk la;kstdrk cSaM esamPpre ¯tkZ Lrj dks EV osQ :i esa n’kkZ;k x;k gSAEC osQ ¯ij rFkk EV osQ uhps blesa ,d&nwljs osQvR;f/d fudV cgqr ls ¯tkZ Lrj n’kkZ, x, gSaA

la;kstdrk cSaM osQ ’kh"kZ rFkk pkyu cSaM dh ryhosQ chp osQ varjky dks ¯tkZ cSaM varjky (vFkok¯tkZ varjky] Eg ) dgrs gSaA ;g varjky inkFkZ dhizo‘Qfr ij fuHkZj djrk gSA ;g vf/d] de vFkok ’kwU;gks ldrk gSA bu fofHkUu fLFkfr;ksa dks fp=k 14.2 esan’kkZ;k x;k gS rFkk uhps budh foospuk dh xbZ gSA

izdj.k I : ;g fp=k 14.2(a) esa n’kkZ;h xbZfLFkfr osQ lanHkZ esa gSA ;g ,d /krq dh fLFkfr gSftlesa pkyu cSaM vkaf’kd :i ls Hkjk gS rFkk la;kstdrkcSaM vkaf’kd :i ls fjDr gS vFkok pkyu cSaM rFkkla;kstdrk cSaM vfrO;kIr gaSA tc vfrO;kiu gksrk gS rksla;kstdrk cSaM ls bysDV“kWu ljyrk ls pkyu cSaM esa tk ldrs gSaA ;g fLFkfr fo|qr pkyu osQfy, vR;f/d la[;k esa bysDV“kWu miyC/ djk nsrh gSA tc la;kstdrk cSaM vkaf’kd :i ls fjDrgksrk gS rks bysDV“kWu blosQ fuEu Lrj ls mPp Lrj rd xfr djosQ fo|qr pkyu dks laHko cuknsrs gSaA blhfy, bl izdkj osQ inkFkks– dk izfrjks/ de vFkok pkydrk mPp gksrh gSA

Eg > 3 eV

vfrO;kIrpkyu cSaM

la;kstdrkcSaM

fjDrpkyucSaM

(b)

(a)

( 0)Eg

bysDV

“kWuksadh¯tkZ

EV

la;kstdrkcSaM

Eg < 3 eV

(c)

(ii)(i)

la;kstdrkcSaM

pkyucSaM

bysDV

“kWuksadh¯tk Z

bysDV

“kWuksadh¯tkZ

bysDV

“kWuks adh¯tkZ

EC

EV

EC

EC

EV

EC

EV

fp=k 14.2 (a) /krqvksa](b) fo|qrjks/h rFkk (c) v/Zpkydksa osQ ¯tkZ cSaMksa osQ chp varjA

fp=k 14.1 0 K ij fdlh v/Zpkyd esa ¯tkZ cSaM dh fLFkfr;k¡]¯ijh cSaM ftls pkyu cSaM dgrs gSa] esa vuarr% fo’kky la[;k esa]vR;fŁkd fudV ¯tkZ voLFkk,¡ gksrh gSaA fupyk cSaM ftls la;kstdrkcSaM dgrs gSa] esa vR;f/d fudV iw.kZr% Hkjh ¯tkZ voLFkk,¡ gksrh gSaA

Ev

Ec

Hkjh

vuarr% fo’kky la[;k esavoLFkk,¡] izR;sd voLFkk]2 bysDV“kWuksa ls Hkjh

Eg

fjDr 4 N voLFkk

4 N voLFkk

474

HkkSfrdhizdj.k II % bl izdj.k esa tSlk fd fp=k 14.2(b) esa n’kkZ;k x;k gS] bl fLFkfr esa cSaM

varjky Eg vf/d gksrk gS (Eg > 3 eV) A pkyu cSaM esa dksbZ bysDV“kWu ugha gksrsA vr% dksbZ fo|qrpkyu laHko ugha gksrkA Ł;ku nsus ;ksX; ckr ;g gS fd ¯tkZ varjky bruk vf/d gksrk gS fdfdlh Hkh rkih; mÙkstu ls bysDV“kWuksa dks la;kstdrk cSaM ls pkyu cSaM dh vksj mÙksftr ugha fd;ktk ldrkA ;g fo|qrjks/h inkFkks– dk mnkgj.k gSA

izdj.k III % ;g fLFkfr 14.2(c) esa n’kkZ;h xbZ gSA blesa ,d ifjfer ijarq y?kq cSaM varjky(Eg < 3 eV) gksrk gSA y?kq cSaM varjky gksus osQ dkj.k] dejs osQ rki ij] oqQN bysDV“kWu la;kstdrkcSaM esa bruh tkZ v£tr dj ysrs gSa fd ¯tkZ varjky dks ikj djosQ pkyu cSaM esa igq¡p ldrsgSaA ;s bysDV“kWu (;|fi la[;k esa de gksrs gSa) pkyu cSaM esa xfr dj ldrs gSaA vr% v/Zpkydksadk izfrjks/ mruk vf/d ugha gksrk ftruk fo|qrjks/h inkFkks– dk gksrk gSA

bl vuqHkkx esa geus /krqvksa] pkydksa rFkk v/Zpkydksa dk O;kid oxhZdj.k fd;k gSA vxysvuqHkkx esa ge v/Zpkydksa esa pkyu izfØ;k osQ fo"k; esa lh[ksaxsA

14.3 uSt v/Zpkydge Ge vkSj Si dk lcls lkŁkkj.k mnkgj.k ysaxs ftudh tkyd (Lattice) jpuk fp=k 14.3esa fn[kkbZ xbZ gSA bu jpukvksa dks ghjs tSlh jpuk dgrs gSaA izR;sd ijek.kq pkj vU; fudVreijek.kqvksa kjk f?kjk gksrk gSA ge tkurs gSa fd Si vkSj Ge esa pkj la;kstdrk bysDV“kWu gksrsgSaA bldh fØLVyh; jpuk esa izR;sd Si ;k Ge ijek.kq vius pkj la;kstdrk bysDV“kWuksa esa ls,d&,d bysDV“kWu dks vius pkj fudVre ijek.kqvksa osQ lkFk lgHkkfxrk djkus dh izo‘fÙk j[krkgS rFkk ,sls izR;sd fudVorhZ ijek.kq osQ ,d bysDV“kWu dk lgHkkx Hkh djrk gSA ;gh lgHkkxhbysDV“kWu ;qxy lgla;ksth caŁk (Covalent bond) ;k la;kstdrk vkcaŁk (Valence bond)dgykrs gSaA ,slk ekuk tk ldrk gS fd nksuksa lgHkkftr bysDV“kWu mu lacafŁkr ijek.kqvksa osQchp vkxs&ihNs xfr djrs jgrs gSa] ftlls os n‘<+rk ls c¡Łks gksrs gSaA fp=k 14.3 esa fn[kkbZ xbZSi ;k Ge dh lajpuk dk 2-foeh; fu:i.k fp=k 14.4 esa O;oLFkkRed :i ls fn[kk;k x;kgS] tks lgla;ksth caŁk ij vR;fŁkd cy nsrk gSA fp=k 14.4 ,d vkn’kZ fp=k.k gS ftlesa c¡ŁkVwVs ugha gSa (lHkh c¡Łk cus gq, gSa)A ,slh fLFkfr fuEu rki ij gh curh gSA tSls&tSls rki

c<+rk gS] bu bysDV“kWuksa dks vkSj mQ"eh; mQtkZ izkIr gksus yxrh gS ftllsbuesa ls oqQN bysDV“kWu VwV dj vyx gks ldrs gSa (eqDr bysDV“kWucudj pkyu esa ;ksxnku djrs gSa)A mQ"eh; mQtkZ fØLVyh; tkydosQ oqQN ijek.kqvksa dks izHkkoh :i ls vk;uhÑr dj nsrh gS rFkk c¡Łkesa ,d fjDr LFkku cuk nsrh gS] tSlk fp=k 14.5 (a) esa fn[kk;k x;kgSA eqDr bysDV“kWu (vkos’k – q) tgk¡ ls fudydj vk;k gS] ogk¡ ogizHkkoh vkos’k (+ q) dk ,d fjDr LFkku NksM+ nsrk gSA izHkkoh ŁkukRedvkos’k okyk ;g fjDr LFkku ,d gksy (hole) dgykrk gSA gksy izHkkohŁkukRed vkos’k okys ,d vkHkklh eqDr d.k dh rjg O;ogkjdjrk gSA

uSt v/Zpkydksa (Intrinsic semiconductor) esa eqDr bysDV“kWuksadh la[;k ne gksyksa dh la[;k] nhosQ cjkcj gksrh gS] vFkkZr

ne = nh = ni (14.1);gk¡ ni dks uSt okgd lkanzrk dgrs gSaA

vŁkZpkydksa esa ;g vfrh; xq.k gksrk gS fd muesa bysDV“kWuksa osQlkFk&lkFk gksy Hkh xfr djrs gSaA eku ysa fd LFkku 1 ij ,d gksy gS tSlkfp=k 14.5 (a) esa fn[kk;k x;k gSA gksyksa dh xfr dks fp=k 14.5 (b) esafn[kk, <ax ls n‘f"Vr fd;k tk ldrk gSA uhps okys ckb– vksj osQ

a

lgla;ksth vkca/C,Si Ge;k

fp=k 14.3 dkcZu] flfydkWu ;k Tkjesfu;e osQ fy,rhu&foeh; ghjs tSlh fØLVy lajpuk ftlesa tkydvarjky a Øe’k% 3.56, 5.43 vkSj 5.66 Å gSA

475


lgla;ksth caŁk LFkku 2 ls ,d bysDV“kWu fjDr LFkku 1 (gksy)esa owQn dj tk ldrk gSA bl izdkj] ,slh ,d owQn osQ ckn]gksy LFkku 2 ij gks x;k rFkk LFkku 1 esa ,d bysDV“kWu vk x;kAblfy, vkHkklh :i esa rks gksy LFkku 1 ls LFkku 2 ij pykx;kA Ł;ku nhft, fd tks bysDV“kWu izkjaHk esa eqDr gqvk Fkk [fp=k14.5 (a) nsf[k, ]] og gksy dh xfr dh bl fØ;k esalfEefyr ugha gSA eqDr bysDV“kWu iw.kZr% Lora=krkiwoZd pkyubysDV“kWu osQ :i esa xfr djrk gS vkSj ,d fo|qr ks=k yxkusij ,d bysDV“kWu Łkkjk (I

e) nsrk gSA Lej.k jgs fd tc dHkh

fØLVy esa dgha Hkh ,d viwfjr caŁk gksxk rc cafŁkr bysDV“kWuksadh okLrfod xfr gksxh vkSj bldk o.kZu djus osQ fy, gksyksadh xfr osQoy ,d lgt mik; gSA fdlh okLrfod fØLVyesa fo|qr ks=k dh fØ;k osQ iQyLo:i ;g gksy ‰.kkRedfoHko dh vksj xfr djrs gSaA bl izdkj ,d gksy Łkkjk I

h

feyrh gSA mQ"ek ls mRiUu pkyu bysDV“kWuksa osQ dkj.k bysDV“kWuŁkkjk I

e rFkk gksy Łkkjk I

h dk ;ksx laiw.kZ Łkkjk I gksxh &

I = Ie + Ih (14.2)

;gk¡ Ł;ku nsus ;ksX; ckr ;g gS fd pkyu bysDV“kWuksa rFkk gksyksa osQ mRiUu gksus osQ lkFk&lkFkiqu%la;kstu dk izØe gksrk gS ftlesa bysDV“kWu gksy osQ lkFk iqu%la;ksftr gksrs gSaA lkE;koLFkk esavkos’k okgdksa osQ mRiUu gksus dh nj muosQ iqu%la;kstu dh nj osQ cjkcj gksrh gSA bl iqu%la;kstudk dkj.k bysDV“kWuksa dk gksyksa ls la?k^ djuk gSA

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

4

4

4

4

4

4

4

4

4

4

Si GevFkok

lgla;ksthca/

caf/rbysDV“kWu

fp=k 14.4 Si ;k Ge dh lajpuk dk nks&foeh; O;oLFkkRedfu:i.k ftlesa fuEu rki ij lgla;ksth vkca/ fn[kk, x, gSa(lHkh ca/ cus gq,] dksbZ VwVk ca/ ugha)A +4 fpÉ Si ;k Ge dh

Hkhrjh ØksM+ dks bafxr djrk gSA

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

4

4

4

4

4

4

4

4

4

4

(¯"eh; ¯tkZ osQ dkj.kmRiUu eqDr bysDV“kWu)

LFkku 1 ij gksy(bysDV“kWu fjfDr)

Si GevFkok

LFkku 2

LFkku 1

Si GevFkok

bysDV“k Wugksy

LFkku 1

+

+

+

+

+

+

+

+

+

4

4

4

4

4

4

4

4

4

LFkku 2

4+

fp=k 14.5 (a) eŁ;e rki ij ¯"eh; ¯tkZ osQ dkj.k LFkku 1 ij gksy rFkk pkyu bysDV“kWu osQ mRiUu gksus dk O;oLFkkidizk:iA (b) fdlh gksy dh laHkkfor ¯"eh; xfr dk ljyho‘Qr fu:i.kA uhps okys ck,¡ gkFk osQ lgla;ksth ca/ (LFkku 2) ls ,d

bysDV“kWu izkjafHkd gksy LFkku 1 ij pyk tkrk gS vkSj vius LFkku ij ,d gksy NksM+rk gSAbl izdkj LFkku 1 ls LFkku 2 rd gksy dk vkHkklh LFkkukarj.k bafxr gksrk gSA

(a) (b)

476

HkkSfrdh

mnkgj.k 1

4.1

fp=k 14.6(a) esa n’kkZ, vuqlkjT = 0 K ij dksbZ uSt v/Zpkyd fdlhfo|qrjksŁkh dh Hkk¡fr O;ogkj djrk gSA;g rkih; ¯tkZ gh gS ftlosQ dkj.kmPp rkiksa (T > 0 K) ij oqQN bysDV“kWumÙksftr gksdj la;ksth cSaM ls pkyu cSaMesa ig¡qprs gSaA T > 0 K ij rkih; mÙksftrbysDV“kWu pkyu cSaM esa vkaf’kd :i lsLFkku xzg.k dj ysrs gSaA blhfy, fdlhuSt v/Zpkyd dk ¯tkZ cSaM vkjs[kfp=k 14.6(b) esa n’kkZ, vuqlkj gksrk gSAblesa oqQN bysDV“kWu pkyu cSaM esa n’kkZ,x, gSaaA ;s ;gk¡ ij la;ksth cSaM ls vk, gSarFkk leku la[;k esa ogk¡ gksy NksM+vk, gSaaA

mnkgj.k 14.1 C, Si rFkk Ge dh tkyd (Lattice) lajpuk leku gksrh gSA fiQj Hkh D;ksaC fo|qrjks/h gS tcfd Si o Ge uSt v/Zpkyd (intrinsic semiconductor) gSa\

gy C, Si rFkk Ge osQ ijek.kqvksa osQ pkj caf/r bysDV“kWu Øe’k% frh;] r‘rh; rFkk prqFkZ dkkesa gksrs gSaA vr% bu ijek.kqvksa ls ,d bysDV“kWu dks ckgj fudkyus osQ fy, vko’;d ¯tkZ(vk;fud ¯tkZ Eg) lcls de Ge osQ fy,] blls vf/d Si osQ fy, vkSj lcls vf/d C

osQ fy, gksxhA bl izdkj Ge o Si esa fo|qr pkyu osQ fy, Lora=k bysDV“kWuksa dh la[;k lkFkZdgksrh gS tcfd C esa ;g ux.; gksrh gSA

14.4 vinzO;h v/Zpkydfdlh uSt v/Zpkyd dh pkydrk mlosQ rki ij fuHkZj djrh gS] ijarq dk&rki ij bldhpkydrk cgqr de gksrh gSA blh :i esa] dksbZ Hkh egRoiw.kZ bysDV“kWfud ;qfDr mu v/Zpkydksakjk fodflr ugha dh tk ldrh gSA vr% budh pkydrk esa lq/kj djuk vko’;d gksrk gSA ;gmu v/Zpkydksa esa v’kqf…;ksa dk mi;ksx djosQ fd;k tkrk gSA

tc fdlh ’kq… v/Zpkyd esa dksbZ mi;qDr v’kqf… vR;Yi ek=kk esa tSls oqQN Hkkx izfrfefy;u (ppm) esa feykbZ tkrh gS rks mldh pkydrk esa dbZ xquk o‘f… gks tkrh gSA bl izdkjosQ inkFkks– dks vinzO;h v/Zpkyd (Extrinsic semiconductor) vFkok v’kqf… v/Zpkyd(Impurity semiconductor) dgrs gSaA okafNr v’kqf… dks lkoŁkkuhiwoZd fefJr djuk eknu(Doping) ;k vifeJ.k dgykrk gS rFkk v’kqf… ijek.kq vifeJd (Dopants) dgykrs gSaAbl izdkj osQ inkFkZ dks ekfnr (Doped) v/Zpkyd dgrs gSaA vifeJd ,slk gksuk pkfg, tksewy v/Zpkyd inkFkZ osQ tkyd dks foo‘Qr u djsA mls osQoy fØLVy esa cgqr de ewyvŁkZpkyd ijek.kq fLFkfr;ksa dks gh ?ksjuk pkfg,A bls izkIr djus osQ fy, ,d vko’;d ’krZ ;ggS fd vifeJd osQ v.kq rFkk v/Zpkyd inkFkZ osQ v.kqvksa dk lkbk yxHkx leku gksA

prq% la;kstd Si vFkok Ge osQ eknu osQ fy, nks izdkj osQ vifeJd mi;ksx fd, tkrs gSaA(i) iap la;kstd (la;kstdrk 5)_ tSls vklsZfud (As), ,saVheuh (Sb), I+kQkWLiQksjl (P), vkfnA(ii) f=k la;kstd (la;kstdrk 3)_ tSls bafM;e (In), cksjkWu (B), ,syqfefu;e (Al), vkfnA

(a)

bysDV

“kWu¯tkZ

EC

EV

Eg

(b)

EC

Eg

EV

fp=k 14.6 (a) T = 0 K ij dksbZ uSt v/Zpkyd fo|qrjks/h dh Hkk¡fr O;ogkjdjrk gSA (b) T > 0 K ij pkj rkih; mRiUu bysDV“kWu&gksy ;qxy Hkjs o‘Ùk ( )

bysDV“kWuksa dks fu:fir djrs gSa rFkk fjDr ks=k ( ) gksyksa dks fu:fir djrs gSaA

477


vc ge ;g foospuk djsaxs fd vifeJ.k kjk fdlizdkj v/Zpkydksa esa vkos’k okgdksa dh la[;k esa ifjorZugksrk gS ftlosQ dkj.k ml v/Zpkyd dh pkydrk ifjo£rrgks tkrh gSA Si vFkok Ge vkorZ lkj.kh osQ prqFkZ lewg(oxZ) osQ lnL; gSa blhfy, ge vifeJ.k osQ fy, fudVosQ rhljs vFkok ik¡posa oxZ osQ rRo dk p;u ;g viskkdjrs gq, rFkk lko/kuh cjrrs gq, djrs gSa fd vifeJ.kfd, tkus okys rRo osQ ijek.kq dk lkbk Si vFkok Ge osQijek.kq osQ lkbk osQ yxHkx cjkcj gSA jkspd rF; ;g gSfd eknu osQ fy, mi;ksx gksus okys f=kla;kstd rFkkiapla;kstd rRo vifeJ.k osQ i’pkr ,d&nwljs ls iw.kZr%fHkUu izdkj osQ nks v/Zpkyd inkFkks– dk fuekZ.k djrs gSaftudk o.kZu uhps fn;k x;k gSA

(i) n-izdkj dk v/Zpkyd

eku yhft, fd ge Si ;k Ge (la;kstdrk 4) dks ,diapla;kstd (la;kstdrk 5) rRo ls vifefJr djsa tSlkfp=k 14.7 esa fn[kk;k x;k gSA tc +5 la;kstdrk okyk rRoSi osQ ,d ijek.kq dks izfrLFkkfir djosQ viuk LFkku xzg.kdjrk gS rks blosQ bysDV“kWuksa esa ls pkj] fudVorhZ pkjflfydkWu ijek.kqvksa ls ca/ cukrs gSa] tcfd ik¡pok¡ bysDV“kWutud ijek.kq ls nqcZy ca/ kjk tqM+k jgrk gSA ,slk blfy,gS fd ik¡posa bysDV“kWu osQ fy, ca/ esa Hkkx ysus okys pkjksabysDV“kWu ijek.kq osQ izHkkoh ØksM+ osQ Hkkx gSaA blosQifj.kkeLo:i bl bysDV“kWu dks eqDr djus osQ fy, vko’;dvk;uu ¯tkZ cgqr de gksrh gS vkSj lkekU; dk rki ij;g vŁkZpkyd osQ tkyd esa eqDr xfr djus osQ fy, eqDrgksrk gSA mnkgj.k osQ fy,] bl bysDV“kWu dks ijek.kq ls eqDrdjus osQ fy, teZsfu;e esa ~ 0.01 eV rFkk flfydkWu esayxHkx 0.05 eV ¯tkZ pkfg,A blosQ foijhr fdlh uSt v/Zpkyd esa dk rki ij fdlhbysDV“kWu dks o£tr cSaM ls LFkkukarj.k osQ fy, (tesZfu;e esa yxHkx 0.72 eV rFkk flfydkWuesa yxHkx 1.1 eV) tkZ pkfg,A bl izdkj iapla;kstd vifeJd fo|qr pkyu osQ fy, ,dvfrfjDr bysDV“kWu iznku djrk gS vkSj blhfy, bls nkrk v’kqf… (donor impurity) dgrs gSaAvifeJd ijek.kq kjk fo|qr pkyu osQ fy, miyC/ djk, x, bysDV“kWu dh la[;k izcy :ils vifeJ.k ij fuHkZj djrh gSA ;g vklikl osQ rki ij fuHkZj ugha djrhA blosQ foijhr Siijek.kq kjk mRiUu eqDr bysDV“kWuksa dh la[;k (leku la[;k esa gksyksa osQ lkFk) esa rki osQ lkFkcgqr de o‘f… gksrh gSA

fdlh vifefJr v/Zpkyd esa pkyd bysDV“kWuksa dh oqQy la[;k ne nkrkvksa osQ ;ksxnku rFkkfuth dkj.kksa (¯"ek kjk) ls mRiUu bysDV“kWuksa osQ dkj.k rFkk gksyksa dh oqQy la[;k nh osQoyfuth lzksr kjk mRiUu gksyksa osQ dkj.k gksrh gSA ijarq gksyksa osQ iqu%la;kstu dh nj esa o‘f… bysDV“kWuksadh la[;k esa o‘f… osQ dkj.k gks tkrh gSA blosQ ifj.kkeLo:i gksyksa dh la[;k esa vkSj deh gkstkrh gSA

bl izdkj vifeJ.k osQ mfpr Lrj ls pkyd bysDV“kWuksa dh la[;k esa gksyksa dh la[;k dh

+bysDV“kWu

nkrk ØksM+

(b)

+

+

+

+

+

+

+

+

+

4

4

4

4

5

4

4

4

4

iapla;ksth ( la;kstd)

ijek.kq kjk iznÙk vlac…

^eqDr* bysDV“kWu

+5

(a)

fp=k 14.7 (a) prqFkZ la;ksth Si ;k Ge esa iapla;ksth nkrk ijek.kq(As, Sb, P, vkfn) osQ vifeJ.k ls cuk n-v/ZpkydA

(b) n-izdkj osQ inkFkZ dk lk/kj.kr;k iz;qDr O;oLFkkRedfu:i.k ftlesa izfrLFkkih nkrk osQ fLFkj ØksM+ dks osQoy ,dvfrfjDr izHkkoh /ukRed vkos’k vkSj blls lac… bysDV“kWu osQ

lkFk fn[kk;k x;k gSA

478

HkkSfrdhrqyuk esa o‘f… dh tk ldrh gSA vr% iapla;kstd vifeJd osQ lkFk vifeJ.k gksusij fdlh uSt v/Zpkyd esa bysDV“kWu cgqla[;d vkos’k okgd rFkk gksy vYika’kvkos’k okgd cu tkrs gSaA blhfy, bl izdkj osQ v/Zpkydksa dks n-izdkj osQvŁkZpkyd dgrs gSaA fdlh n-izdkj osQ v/Zpkyd osQ fy,

ne >> nh (14.3)

(ii) p-izdkj osQ v/Zpkyd

p-izdkj dk v/Zpkyd rc curk gS tc Si ;k Ge (prqFkZla;ksth) esa xzqi-III dhf=kla;ksth v’kqf…;k¡_ tSls& Al, B, In vkfn vifefJr dh tkrh gSa] tSlkfp=k 14.8 esa fn[kk;k x;k gSA vifeJd esa Si ;k Ge dh viskk ,d ckgjhbysDV“kWu de gksrk gS vkSj blfy, ;g ijek.kq rhu vksj ls Si ijek.kqvksa ls caŁkcuk ldrk gS] ysfdu pkSFkh vksj caŁk cukus osQ fy, vko’;d bysDV“kWu miyC/u gksus osQ dkj.k pkSFkk ca/ cukus esa liQy ugha gks ikrkA vr% f=kla;kstd ijek.kqrFkk pkSFks fudVLFk ijek.kq osQ chp ca/ esa ,d fjfDr vFkok gksy gksrk gS ftls fp=k14.8 esa n’kkZ;k x;k gSA D;ksafd tkyd esa iM+kslh Si ijek.kq gksy osQ LFkku ij ,dbysDV“kWu pkgrk gS] fudV osQ ijek.kq osQ ckÆ dk dk dksbZ bysDV“kWu bl fjfDr dksHkjus osQ fy, owQnku Hkj ldrk gS ftlls mlosQ vius LFkku ij ,d gksy cu tkrkgSA ;gh gksy pkyu osQ fy, miyC/ jgrk gSA Ł;ku nsus ;ksX; ckr ;g gS fd]f=kla;ksth fotkrh; ijek.kq iM+kslh Si ijek.kq osQ lkFk bysDV“kWu dh lk>snkjh djosQizHkkor% ‰.kkRed vkosf’kr gks tkrk gS] rFkk blosQ lHkh la;ksth caŁk iwjs gks tkrsgSaA blfy, lkŁkkj.k Hkk"kk esa izk;% p –inkFkZ osQ vifeJd ijek.kq dks vius lac…gksy osQ lkFk ,d ‰.kkRed vkos’k dk ØksM+ dgk tkrk gS] tSlk fp=k 14.8(b)

esa fn[kk;k x;k gSA ;g Li"V gS fd ,d xzkgh ijek.kq (NA) ,d gksy nsrk gSA ;g

gksy uSt tfur gksyksa osQ vfrfjDr gS tcfd pkyu bysDV“kWuksa dk ksr osQoy uSttuu gh gSA bl izdkj] ,sls inkFkZ osQ fy,] gksy cgqla[;d okgd rFkk bysDV“kWuvYila[;d okgd gSaA blhfy, f=kla;kstd v’kqf… ls vifefJr uSt v/Zpkydp-izdkj osQ v/Zpkyd dgykrs gSaaA p-izdkj osQ v/Zpkydksa esa iqu%la;kstu izfØ;k]uSt tfur bysDV“kWuksa dh la[;k ni ?kV dj ne gks tkrh gSA vr% p-izdkj osQvŁkZpkydksa osQ fy,

nh >> ne (14.4)

Ł;ku nsus ;ksX; ckr ;g gS fd fØLVy ,d lexz ‰.kkRed mnklhurk cuk, j[krkgS D;ksafd vfrfjDr vkos’k okgdksa ij vkos’k dh ek=kk tkyd esa vk;uho‘Qr ØksM+ksa ij vkos’kdh ek=kk osQ gh leku ,oa foijhr gksrh gSA

vinzO;h v/Zpkydksa esa cgqla[;d /kjk okgdksa dh izpqjrk osQ dkj.k rkiu kjk mRiUuvYika’k okgdksa osQ fy, cgqla[;d okgdksa ls feyus osQ vf/d volj gksrs gSa vkSj bl izdkjos u"V gks tkrs gSaA blhfy, vifeJd ,d izdkj osQ vf/d /kjk okgdksa dks feykus ls] tkscgqla[;d okgd cu tkrs gSa] vizR;k :i esa vYika’k okgdksa dh uSt lkanzrk dks ?kVkus esa lgk;rkdjrs gSaA

vifeJ.k kjk v/Zpkydksa dh ¯tkZ cSaM lajpuk izHkkfor gksrh gSA ckÆ v/Zpkydksa osQizdj.k esa nkrk v’kqf…;ksa osQ dkj.k vfrfjDr tkZ voLFkk (ED) rFkk xzkgh v’kqf…;ksa osQ dkj.kvfrfjDr tkZ voLFkk (EA) Hkh gksrh gSA n-izdkj osQ Si v/Zpkydksa osQ tkZ cSaM vkjs[k esa nkrk¯tkZ Lrj ED pkyd cSaM dh ryh EC ls oqQN uhps gksrk gS rFkk bl Lrj ls oqQN bysDV“kWu cgqrde tkZ dh vkiw£r gksus ij pkyu cSaM esa izos’k dj tkrs gSaA dk rki ij vf/dka’k nkrk ijek.kq

+

+

+

+

+

+

+

+

+

4

4

4

4

3

4

4

4

4

gksy

gksy

xzkgh ØksM+

(a)

(b)

bysDV“kWu

fp=k 14.8 (a) prqFkZla;ksth Si ;kGe osQ tkyd esa f=kla;ksth xzkghijek.kq (In, Al, B vkfn) osQvifeJ.k ls cuk p - izdkj dk

vŁkZpkydA (b) p - izdkj osQ inkFkZdk lkŁkkj.kr;k iz;qDr gksus okyk

O;oLFkkRed fu:i.k tks ,d izHkkohvfrfjDr ‰.kkRed vkos’k osQ lkFkizfrLFkkih xzkgh ijek.kq dh fLFkj ØksM+rFkk mlls lac… gksy dks fn[kkrk gSA

479


mnkgj.k 14.2

vk;uho‘Qr gks tkrs gSa] ijarq Si osQ vfr vYi (~10–12) ijek.kq gh vk;uho‘Qr gksrs gSaA vr% fp=k14.9(a) esa n’kkZ, vuqlkj pkyu cSaM esa vf/dka’k bysDV“kWu nkrk v’kqf…;ksa ls gh vkrs gSaA blhizdkj p-izdkj osQ v/Zpkydksa esa xzkgh ¯tkZ Lrj EA la;ksth cSaM osQ ’kh"kZ ls oqQN ij gksrk gS[fp=k 14.9(b) nsf[k, ]A cgqr de ¯tkZ vkiw£r gksus ij Hkh la;ksth cSaM ls dksbZ bysDV“kWu EA

osQ Lrj ij owQnku Hkj ysrk gS vkSj mls xzkgh dks ‰.kkRed vk;fur dj nsrk gSA „fodYi osQ:i esa ge bl izdkj Hkh dg ldrs gSa fd cgqr de ¯tkZ dh vkiw£r ls gksy ¯tkZ Lrj EA

ls la;ksth cSaM esa xeu dj ldrk gSA tkZ izkIr djus ij bysDV“kWu ij dh vksj vkrs gSa tcfdgksy uhps dh vksj vkrs gSaA” lkekU; dk rki ij vf/dka’k xzkgh ijek.kq vk;uho‘Qr gks tkrsgSa rFkk la;ksth cSaM esa gksy cp tkrs gSaA bl izdkj dk rki ij la;ksth cSaM esa gksyksa dk ?kuRoizeq[k :i esa vinzO;h v/Zpkydksa esa v’kqf… osQ dkj.k gksrk gSA rkih; lkE; esa v/Zpkydksa esabysDV“kWuksa rFkk gksyksa dh lkanzrk bl izdkj O;Dr dh tkrh gS

nenh = ni2 (14.5)

;|fi mijksDr fooj.k lexz :i ls lfUudV rFkk ifjdfYir gS ijarq ;g ljy <ax lsŁkkrqvksa] fo|qrjksf/;ksa rFkk v/Zpkydksa (uSt rFkk vinzO;h) esa varj dks le>us esa lgk;d gSAC, Si rFkk Ge dh izfrjks/drkvksa esa varj buosQ pkyu rFkk la;ksth cSaMksa osQ chp tkZ varjkyij fuHkZj djrk gSA dkcZu (Mk;eaM)] Si rFkk Ge osQ fy, ¯tkZ varjky Øe’k% 5.4 eV,1.1 eV rFkk 0.7 eV gSA Sn Hkh pkSFks xzqi dk rRo gS ijarq ;g /krq gS D;ksafd blosQ izdj.k esa¯tkZ varjky 0 eV gSA

fp=k 14.9 T > 0 K ij (a) n-izdkj osQ v/Zpkyd rFkk(b) p-izdkj osQ v/Zpkyd dk ¯tkZ cSaMA

mnkgj.k 14.2 eku yhft, fdlh ’kq… Si fØLVy esa 5 × 1028 ijek.kq m–3 gSA blsiapla;ksth As ls 1 ppm lkaærk ij vifefJr fd;k tkrk gSA bysDV“kWuksa rFkk gksyksa dh la[;kifjdfyr dhft,] fn;k gS fd n

i=1.5 × 1016 m–3A

gy Ł;ku nhft,] ;gk¡ rkih; tfur dh mQ"ek ls mRiUu bysDV“kWu (ni ~1016 m–3) vifeJ.kls mRiUu bysDV“kWuksa dh rqyuk esa ux.; gSaAblfy,, ne ≈ ND

pw¡fd nenh = ni2, blfy, gksyksa dh la[;k

nh = (2.25 × 1032)/(5 ×1022)

~ 4.5 × 109 m–3

bysDV

“kWu ¯

tkZ

,d rkih; tfur bysDV“kWu&gksy ;qXerFkk nkrk ijek.kqvksa osQ 9 bysDV“kWu

480

HkkSfrdh

14.5 p-n laf/p-n laf/ (p-n junction) cgqr lh v/Zpkyd ;qfDr;ksa tSls Mk;ksM] V“kaftLVj vkfn dh ewybdkbZ gSA vU; vŁkZpkyd ;qfDr;ksa osQ fo’ys"k.k osQ fy, laf/ osQ O;ogkj dks le>uk vR;aregRoiw.kZ gSA vc ge ;g le>us dk iz;kl djsaxs fd fdlh laf/ dk fuekZ.k oSQls gksrk gS rFkkckÆ vuqiz;qDr oksYVrkvksa (ftUgsa ck;l Hkh dgrs gSa) osQ izHkko esa dksbZ laf/ fdl izdkj O;ogkjdjrh gSA

14.5.1 p-n laf/ dk fuekZ.k

p-izdkj osQ flfydkWu (p-Si) v/Zpkyd dh iryh iVfydk (osI+kQj) ij fopkj dhft,Aifj’kq… :i esa iapla;kstd v’kqf… dh vYi ek=kk feykdj fdlh p-Si iVfydk osQ oqQN Hkkxdks n-Si esa ifjo£rr fd;k tk ldrk gSA fdlh v/Zpkyd dk fuekZ.k djus dh cgqr&lhizfØ;k,¡ gSaaA vc iVfydk esa p-ks=k ,oa n-ks=k rFkk p- rFkk n- ks=kksa osQ chp ,d /krqdehZ lafŁk gSA

fdlh p-n laf/ osQ fuekZ.k osQ le; nks egRoiw.kZ izfØ;k,¡ gksrh gSa µ folj.k (Diffusion)

rFkk viokg (Drift)A ge ;g tkurs gSa fd fdlh n-izdkj osQ v/Zpkyd esa bysDV“kWuksa dh lkanzrk(izfr ,dkad vk;ru esa bysDV“kWuksa dh la[;k) gksyksa dh lkanzrk dh rqyuk esa vf/d gksrh gSA blhizdkj p-izdkj osQ v/Zpkyd esa gksyksa dh lkanzrk bysDV“kWuksa dh lkanzrk dh rqyuk esa vf/d gksrhgSA p-n laf/ osQ fuekZ.k osQ le;] rFkk p- ,oa n- iQydksa osQ fljksa ij lkanzrk izo.krk(Concentration gradient) osQ dkj.k gksy p-iQyd ls n-iQyd (p → n) dks folfjr gksrsgSa rFkk bysDV“kWu n-iQyd ls p-iQyd (n → p) dh vksj folfjr gksrs gSaaA vkos’k okgdksa dh blxfr osQ dkj.k laf/ ls ,d folj.k /kjk izokfgr gksrh gSA

tc dksbZ bysDV“kWu p ls n dh vksj folfjr gksrk gS rks og vius ihNs ,d vk;fur nkrkn-iQyd ij NksM+ nsrk gSA ;g vk;fur nkrk (/u vkos’k) pkjksa vksj osQ ijek.kqvksa kjk c¡/k gksusosQ dkj.k fu’py gksrk gSA tSls&tSls bysDV“kWu n → p dh vksj folfjr gksrs tkrs gSa] laf/ osQ n-

iQyd ij /ukos’k dh (;k /ukRed Lisl&pkkZ ks=k) ,d ijr fodflr gks tkrh gSAblh izdkj] tc dksbZ gksy lkanzrk izo.krk osQ dkj.k p → n dh vksj folfjr gksrk gS rks og

vius ihNs ,d vk;fur xzkgh (‰.kkRed vkos’k) NksM+ nsrk gS tks fu’py gksrk gSA tSls&tSls gksyfolfjr gksrs gSa] ‰.kkRed vkos’k (‰.kkRed Lisl&pkkZ ks=k) dh ,d ijr laf/ osQp-iQyd ij fodflr gksrh tkrh gSA laf/ osQ nksuksa iQydksa ij fodflr bl Lisl&pkkZ ks=k dksßklh ks=k (Depletion region) dgrs gSaA ;g blfy, gS D;ksafd bysDV“kWu rFkk gksy tks laf/osQ vkj&ikj vkjafHkd xfr esa Hkkx ysrs gSa os blosQ eqDr vkos’kksa osQ ks=k dk ßkl dj nsrs gSa (fp=k

14.10)A bl ßklh ks=k dh eksVkbZ ekbØksehVj osQ nlosa Hkkx dh dksfVdh gksrh gSA laf/ osQ n-iQyd ij /ukRed Lisl&pkkZ ks=k rFkk p-iQyd ij ‰.kkRed Lisl&pktZ ks=k gksus osQ dkj.k laf/ ij /ukRedvkos’k ls ‰.kkRed vkos’k dh vksj ,d fo|qr ks=k mRiUu gks tkrk gSAbl ks=k osQ dkj.k laf/ osQ p-iQyd dk bysDV“kWu n-iQyd dh vksjrFkk laf/ osQ n-iQyd dk gksy p-iQyd dh vksj xfr djrk gSA blfo|qr ks=k osQ dkj.k vkos’k okgdksa dh bl xfr dks viokg dgrs gSaaAbl izdkj ,d viokg Łkkjk tks fd folj.k /kjk osQ foijhr gksrh gS]izokfgr gksuk vkjaHk dj nsrh gS (fp=k 14.10)A

vkjaHk esa] folj.k /kjk mPp gksrh gS rFkk viokg /kjk fuEu gksrhfp=k 14.10 p-n laf/ cuus dh izfØ;k

bysDV“kWu fM“ÝV (viokg)bysDV“kWu folj.k

gksy folj.k ßklh ks=k

p n

p-n

lafŁk Mk;ksM d

k fuekZ.k r

Fkk dk;Z

http

://w

ww

.mtm

i.vu.

lt/pf

k/fu

nkc_

dari

niai

/dio

d/p-

n_de

vice

s.ht

m

481


mnkgj.k 14.3

gSA tSls&tSls folj.k izfØ;k gksrh tkrh gS] laf/ osQ nksuksa iQydksa ij varjkdk’khvkos’k ks=k foLrkfjr gksrs tkrs gSaA blls fo|qr ks=k dh rhozrk esa o‘f… gksrh gS ftlosQiQyLo:i viokg /kjk esa Hkh o‘f… gksrh gSA ;g izØe ml le; rd pyrk jgrkgS tc rd fd ;s nksuksa /kjk,¡ (folj.k /kjk rFkk viokg /kjk) ifjek.k esa lekuugha gks tkrhaA bl izdkj ,d p-n laf/ cu tkrh gSA lkE;okLFkk esa p-n laf/ ijdksbZ usV fo|qr /kjk ugha gksrhA

n-ks=k ls bysDV“kWuksa dh gkfu rFkk p-ks=k esa gksyksa dh izkfIr osQ dkj.k nksuksa ks=kksadh laf/ osQ vkj&ikj ,d foHkokarj mRiUu gks tkrk gSA bl foHko dh /zqork blizdkj gksrh gS fd ;g vkos’k okgdksa osQ vkSj izokg dk fojks/ djrk gS ftlosQiQyLo:i lkE;koLFkk dh fLFkfr mRiUu gks tkrh gSA fp=k 14.11 esa laf/ dkslkE;koLFkk esa rFkk blosQ fljksa osQ chp foHkokarj n’kkZ;k x;k gSA n-inkFkZ us bysDV“kWu[kks, gSa rFkk p-inkFkZ us bysDV“kWu v£tr fd, gSaA bl izdkj p-inkFkZ osQ lkiskn-inkFkZ /ukRed gSA pw¡fd foHko n-ks=k ls p-ks=k dh vksj bysDV“kWuksa dh xfrdks jksdus dk iz;kl djrk gS vr% bl foHko dks izk;% jksf/dk foHko (Barrier

potential) dgrs gSaA

mnkgj.k 14.3 D;k p-n lafŁk cukus osQ fy, ge p-izdkj osQ vŁkZpkyd dh ,d iŒðh dks

n–izdkj osQ vŁkZpkyd ls HkkSfrd :i ls la;ksftr dj p-n laf/ izkIr dj ldrs gSa\

gy ugha! dksbZ Hkh i^h] pkgs fdruh gh lery gks] varj-ijek.oh; fØLVy varjky (~ 2 ls3 Å) ls dgha ;knk [kqjnjh gksxh vkSj blfy, ijek.oh; Lrj ij vfofPNUu laioZQ (vFkoklarr laioZQ) laHko ugha gksxkA izokfgr gksus okys vkos’k okgdksa osQ fy, lafŁk ,d fofPNUurkdh rjg O;ogkj djsxhA

14.6 v/Zpkyd Mk;ksMv/Zpkyd Mk;ksM „fp=k 14.12(a)” ewy :i esa ,d p-n laf/gksrh gS ftlosQ fljksa ij /kfRod laioZQ tqM+s gksrs gSa rkfd bl lafŁkij dksbZ ckÆ oksYVrk vuqiz;qDr dh tk losQA bl ;qfDr osQ nks VfeZuygksrs gSaA v/Zpkyd Mk;ksM dks izrhdkRed :i esa fp=k 14.12(b) esafu:fir fd;k x;k gSA

rhjksa dh fn’kk ifjikVh osQ vuqlkj fo|qr /kjk dh fn’kk lkE;kjksf/dk (Equilibrium barrier) dks n’kkZrh gSA (tcfd Mk;ksMvxzfnf’kd ck;flr (Forward bias) gS) foHko dks Mk;ksM osQfljksa ij ckÆ oksYVrk V vuqiz;qDr djosQ ifjo£rr fd;k tk ldrk gSAp-n laf/ Mk;ksM dh fcuk fdlh ck;l osQ lkE;koLFkk esa fLFkfr fp=k14.11(a) rFkk (b) esa n’kkZ;h xbZ gSA

14.6.1 vxzfnf’kd ck;l esa p-n laf/ Mk;ksM

tc fdlh v/Zpkyd Mk;ksM osQ nks fljksa osQ chp dksbZ ckÆ oksYVrk V bl izdkj vuqiz;qDr dhtkrh gS fd cSVjh dk /u V£euy p-iQyd ls rFkk ‰.k V£euy n-iQyd ls la;ksftr djrsgSa „fp=k 14.13(a) rFkk (b)” rks bls vxzfnf’kd ck;flr dgrs gSaA

vuqiz;qDr vf/dka’k oksYVrk ikr v/Zpkyd Mk;ksM osQ ßklh ks=k osQ fljksa ij gksrk gS rFkklaf/ osQ p-iQyd rFkk n-iQyd ij foHkoikr ux.; gksrk gS (bldk dkj.k ;g gS fd ßklh

fp=k 14.11 (a) Mk;ksM lkE; esa(V = 0), (b) fcuk fdlh ck;l osQ laf/

dk foHkoA

fp=k 14.12 (a) v/Zpkyd Mk;ksM] (b) p-n laf/Mk;ksM dk izrhdA

/kfRodlaioZQ

/kfRodlaioZQßklh ks=k

482

HkkSfrdhks=k] og ks=k tgk¡ dksbZ vkos’k ugha gS] dk izfrjks/ n-iQyd vFkok p-iQyd osQizfrjks/ksa dh rqyuk esa vR;f/d gksrk gS)A vuqiz;qDr oksYVrk (V) dh fn’kk var%fufeZr(built-in) foHko V0 osQ foijhr gksrh gSA blosQ ifj.kkeLo:i] ßklh Lrj dh eksVkbZ?kV tkrh gS rFkk jksfŁkdk ¡pkbZ de gks tkrh gS [fp=k 14.13(b)]A vxzfnf’kd ck;lesa izHkkoh jksf/dk ¡pkbZ (V0 – V ) gksrh gSA

;fn vuqiz;qDr oksYVrk y?kq gS rks jksf/dk foHko lkE; eku ls osQoy oqQN degks tk,xk] rFkk osQoy os gh vkos’k okgd tks mPpre ¯tkZ Lrj ij Fks] cgqr dela[;k esa laf/ dks ikj djus osQ fy, vko’;d tkZ izkIr dj ik,¡xs] vr% de fo|qrŁkkjk izokfgr gksxhA ;fn ge vuqiz;qDr oksYVrk esa dkI+kQh o‘f… dj nsa rks jksfŁkdk ¡pkbZdkI+kQh ?kV tk,xh rFkk vf/d la[;k esa okgdksa dks laf/ ikj djus osQ fy, vko’;d¯tkZ izkIr gks tk,xhA bl izdkj fo|qr /kjk esa o‘f… gks tk,xhA

vuqiz;qDr oksYVrk osQ dkj.k] bysDV“kWu n-iQyd ßklh ks=k dks ikj djp-iQyd ij igq¡prs gSa (tgk¡ os vYika’k okgd gSa)A blh izdkj p-iQyd osQ gksylaf/ dks ikj djosQ n-iQyd ij igq¡prs gSa (tgk¡ os vYika’k okgd gSa)A vxzfnf’kdck;l esa gksus okys bl izØe dks vYika’k okgd var%ksi.k (Minority carrierinjection) dgrs gSaA laf/ dh lhek ij gj iQyd ij] laf/ ls nwj vofLFkr vYika’kokgdksa dh lkaærk dh rqyuk esa] vYika’k okgd lkaærk esa egRoiw.kZ o‘f… gks tkrh gSAbl lkaærk izo.krk osQ dkj.k p-iQyd dh laf/ osQ fdukjs folfjr gksdj

p-iQyd osQ nwljs fdukjs ij igq¡p tkrs gaSA blh izdkj n-iQyd dh laf/ osQfdukjs ls folfjr gksdj n-iQyd osQ nwljs fljs ij igq¡prs gSa (fp=k 14.14)A nksuksaiQydksa ij vkos’k okgdksa dh bl xfr osQ dkj.k fo|qr /kjk izokfgr gksus yxrhgSA oqQy vxzfnf’kd Mk;ksM /kjk dk eku gksy folj.k /kjk rFkk bysDV“kWu folj.kosQ dkj.k ikjaifjd /kjk dk ;ksx gksrk gSA bl /kjk dk ifjek.k izk;% feyh,sfEi;jesa gksrk gSA

14.6.2 i’pfnf’kd ck;l esa p-n laf/ Mk;ksM

tc fdlh v/Zpkyd Mk;ksM osQ nks fljksa osQ chp dksbZ ckÆ oksYVrk (V ) blizdkj vuqiz;qDr djrs gSa fd cSVjh osQ /u VfeZuy dks n-iQyd ls rFkk ‰.kVfeZuy dks p-iQyd ls tksM+rs gSa [fp=k 14.15(a)]] rks Mk;ksM dks i’pfnf’kdck;flr (Reverse bias) dgrs gSaA vuqiz;qDr oksYVrk dk vf/dka’k foHkoikr

v/Zpkyd osQ ßklh ks=k osQ fljksa ij gksrk gSA ;gk¡ vuqiz;qDr oksYVrk dh fn’kk jksf/dk foHkodh fn’kk osQ leku gksrh gSA blosQ ifj.kkeLo:i jksf/dk dh ¡pkbZ c<+ tkrh gS rFkk ßklh ks=kdh pkSM+kbZ esa fo|qr esa ifjorZu gksus osQ dkj.k o‘f… gks tkrh gSA i’pfnf’kd ck;lu~ esa izHkkohjksf/dk ¡pkbZ (V0 + V ) gksrh gS [fp=k 14.15(b)]A ;g n → p dh vksj bysDV“kWuksa osQ izokgrFkk p → n dh vksj gksyksa osQ izokg dk neu djrh gSA bl izdkj] Mk;ksM osQ vxzfnf’kd ck;lu~dh rqyuk esa bl fLFkfr esa folj.k /kjk vR;f/d de gks tkrh gSA

laf/ osQ fo|qr ks=k dh fn’kk ,slh gksrh gS fd ;fn p-iQyd ij bysDV“kWu vFkok n-iQydij gksy viuh ;kn‘fPNd xfr djrs le; laf/ osQ fudV vk tk,¡] rks mUgsa muosQ cgqla[;dks=k esa Hkst fn;k tk,xkA vkos’k okgdksa osQ bl viokg osQ dkj.k fo|qr /kjk mRiUu gksxhA ;gviokg /kjk oqQN µA dksfV dh gksrh gSA blosQ vR;Yi eku gksus dk dkj.k ;g gS fd vkos’kokgdksa dh xfr muosQ vYika’k iQyd ls laf/ osQ nwljh vksj cgqla[;d iQyd dh vksj gksrhgSA vxzfnf’kd ck;lu~ esa viokg /kjk (lkekU;r% µA esa) Hkh gksrh gS ijarq ;g var%fkIr okgdksaosQ dkj.k /kjk (mA esa)] dh rqyuk esa ux.; gksrh gSA

Mk;ksM izrhi /kjk (Reverse current) vuqiz;qDr oksYVrk ij vR;f/d fuHkZj ugha gksrhA

fp=k 14.13 (a) vxzfnf’kd ck;l esap-n taD’ku Mk;ksM] (b) jksŁkd foHko

(1) fcuk cSVjh esa] (2) fuEu cSVjhoksYVrk osQ fy,] rFkk (3) mPp cSVjh

oksYVrk osQ fy,A

p n

ksfirbysDV“kWu

ksfirgksy

fp=k 14.14 vxzfnf’kd ck;l esa vYika’kokgd var%ksi.k (Minority current

injection)A

483


p n

_+

fLop

feyh,sehVj(mA)

oksYVehVj (V)

(a)

p n

(b)

_ +

fLop

ekbØks,sehVj( A )

oksYVehVj (V)

0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

20

40

60

80

100

30

20

10

100 80 2060 40V (V)

I (mA)

I ( A)µ

Vbr

(c)

vYika’k okgdksa dks laf/ osQ ,d iQyd ls nwljs iQyd rd igq¡pkus osQ fy, y?kqoksYVrk gh i;kZIr gksrh gSA /kjk vuqiz;qDr oksYVrk osQ ifj.kke kjk lhfer ugha gksrhijarq ;g laf/ osQ nksuksa iQydksa ij vYika’k okgdksa dh lkaærk osQ dkj.k lhfer gksrh gSA

i’pfnf’kd ck;l esa fdlh Økafrd i’pfnf’kd (Critical reverse) oksYVrkrd fo|qr/kjk lkjHkwr :i esa oksYVrk ij fuHkZj ugha djrh gSA bl oksYVrk dks HkatuoksYVrk (Breakdown voltage, Vbr)dgrs gSaA tc V = Vbr rc Mk;ksM i’pfnf’kd/kjk esa rskh ls o‘f… gksrh gSA ;gk¡ rd fd ck;l oksYVrk esa vYi o‘f… djus ijHkh /kjk esa vR;f/d ifjorZu gks tkrk gSA ;fn i’pfnf’kd /kjk dks fdlh ckÆifjiFk kjk vuqer eku (ftls mRiknd kjk fufnZ"V fd;k x;k gS) ls uhps lhferu fd;k tk, rks p-n laf/ u"V gks tk,xhA ;fn ,d ckj Hkh ;g vuqer eku ls vfŁkdgks tk, rks vfrrIr gksus osQ dkj.k Mk;ksM u"V gks tkrk gSA ,slk rc Hkh gks ldrk gS]tc Mk;ksM vxzfnf’kd ck;flr gksrk gS rFkk vxzfnf’kd /kjk vuqer eku ls vf/d gksA

fdlh Mk;ksM osQ V-I vfHkykkf.kd (vuqiz;qDr dh xbZ oksYVrk osQ iQyu osQ:i esa Łkkjk dk fopj.k) dk vŁ;;u djus osQ fy, ifjiFk vkjs[k fp=k 14.16 (a)

rFkk (b) esa fn[kk;k x;k gSA Mk;ksM ls oksYVrk dks ,d iksVasf’k;ksehVj (;k Łkkjkfu;a=kd) ls gksdj tksM+k tkrk gS ftlls Mk;ksM ij vuqiz;qDr dh xbZ oksYVrk dksifjofrZr fd;k tk ldrk gSA oksYVrk osQ fofHkUu ekuksa osQ fy, Łkkjk dk eku uksVfd;k tkrk gSA V vkSj I osQ chp ,d xzkI+kQ] tSlk fp=k 14.16(c) esa fn[kk;k x;k gS] izkIrgksrk gSA Ł;ku nhft,] vxzfnf’kd ck;l ekiu osQ fy, ge feyhehVj dk mi;ksx djrs gSaD;ksafd (tSlk fiNys vuqHkkx esa le>k;k x;k Fkk) visfkr Łkkjk vfŁkd gS tcfd foijhrck;l esa de Łkkjk dks ukius osQ fy, ,d ekbØks,sehVj dk mi;ksx fd;k tkrk gSA vki fp=k

fp=k 14.15 (a) i’pfnf’kd ck;lesa Mk;ksM (b) i’pfnf’kd ck;l esa

jksf/dk foHkoA

fp=k 14.16 fdlh p-n laf/ Mk;ksM dk (a) vxzfnf’kd ck;l] (b) i’pfnf’kd ck;l esa V-I vfHkykkf.kd osQvŁ;;u osQ iz;ksfxd ifjiFk] (c) fdlh flfydkWu Mk;ksM osQ izfr:ih V-I vfHkykkf.kdA

484

HkkSfrdh

mnkgj.k

14.4

(14.16) esa ns[k ldrs gSa fd vxzfnf’kd ck;l esa vkjaHk esa /kjk ml le; rd cgqr Łkhjs&Łkhjs]yxHkx ux.;] c<+rh gS tc rd fd Mk;ksM ij oksYVrk ,d fuf’pr eku ls vfŁkd u gks tk,Abl vfHkykkf.kd oksYVrk osQ ckn Mk;ksM ck;l oksYVrk esa cgqr FkksM+h&lh gh o‘f… djus lsMk;ksM Łkkjk esa lkFkZd (pj?kkrkadh) o‘f… gks tkrh gSA ;g oksYVrk nsgyh oksYVrk (Thresholdvoltage) ;k dV&bu oksYVrk dgykrh gSA bl oksYVrk dk eku tjesfu;e Mk;ksM osQ fy,~ 0.2 oksYV rFkk flfydkWu Mk;ksM osQ fy, ~ 0.7 oksYV gSA

i’pfnf’kd ck;l esa Mk;ksM osQ fy, Łkkjk cgqr de (~µA) gksrh gS rFkk ck;l esa ifjorZuosQ lkFk yxHkx fLFkj cuh jgrh gSA bls izrhi lar‘Ir Łkkjk (Reverse saturation current)dgrs gSA ijarq oqQN fo’ks"k izdj.kksa esa] cgqr vfŁkd i’pfnf’kd ck;l (Hkatu oksYVrk) ij Łkkjkesa vpkud o‘f… gks tkrh gSA Mk;ksM dh bl fo’ks"k fØ;k dh foospuk vkxs vuqHkkx 14.8 esa dhxbZ gSA lkŁkkj.k mís’; okys Mk;ksM izrhi lar‘Ir Łkkjk ks=k osQ vkxs mi;ksx ugha fd, tkrs gSaA

mQij nh xbZ foospuk ;g fn[kkrh gS fd p-n Mk;ksM ewy :i ls Łkkjk osQ izokg dks osQoy,d gh fn’kk esa (vxzfnf’kd ck;l) izfrcafŁkr djrk gSA i’pfnf’kd ck;l izfrjksŁk dh rqyukesa vxzfnf’kd ck;l izfrjksŁk de gksrk gSA bl xq.k dk mi;ksx izR;korhZ (ac) oksYVrk osQfn"Vdj.k osQ fy, fd;k x;k gS] ftls vxys vuqHkkx esa le>k;k x;k gSA Mk;ksMksa osQ fy, ge,d vU; HkkSfrd jkf’k ftls xfrd izfrjks/ dgrs gSa] dks ^^oksYVrk esa y?kq ifjorZu ∆V rFkkfo|qr /kjk esa y?kq ifjorZu ∆I osQ vuqikr** osQ :i esa ifjHkkf"kr djrs gSa%

d

Vr

I∆

=∆

(14.6)

mnkgj.k 14.4 fdlh flfydkWu Mk;ksM dk V-I vfHkykkf.kd fp=k 14.17 esa n’kkZ;k x;k gSAMk;ksM dk izfrjks/ (a) ID = 15 mA rFkk (b) VD = –10 V ij ifjdfyr dhft,A

fp=k 14.17

gy Mk;ksM vfHkykkf.kd dks I = 10 mA ls I = 20 mA osQ chp ljy js[kk dh Hkk¡fr ekursgq, tks ewy flcnq ls xqkjrh gS] ge vkse osQ fu;e dk ikyu djrs gq, izfrjks/ dk ifjdyudj ldrs gSaA(a) oØ ls I = 20 mA, V = 0.8 V, I = 10 mA, V = 0.7 V ij

rfb = ∆V/∆I = 0.1V/10 mA = 10 Ω(b) oØ ls V = –10 V, I = –1 µA gS

vr%rrb = 10 V/1µA= 1.0 × 107 Ω

485


14.7 laf/ Mk;ksM dk fn"Vdkjh osQ :i esa vuqiz;ksxfdlh laf/ Mk;ksM osQ V-I vfHkykkf.kd esa ge ;g ns[krs gSa fd og osQoy rHkh fo|qr /kjkizokfgr gksus nsrk gS tc og vxzfnf’kd ck;flr gksrk gSA vr% ;fn fdlh Mk;ksM osQ fljksa ijdksbZ izR;korhZ oksYVrk vuqiz;qDr dh tk, rks pØ osQ osQoy mlh Hkkx esa ifjiFk esa /kjk izokfgrgksxh tc Mk;ksM vxzfnf’kd ck;flr gSA Mk;ksM osQ bl xq.k dkmi;ksx izR;korhZ oksYVrk dk fn"Vdj.k djus esa fd;k tkrk gS rFkkbl dk;Z osQ fy, ftl ifjiFk dk mi;ksx djrs gSa mls fn"Vdkjhdgrs gSaA

;fn Mk;ksM osQ fljksa ij dksbZ izR;korhZ (ac) oksYVrk Js.khØeesa la;ksftr yksM izfrjks/ RL osQ lkFk vuqiz;qDr dh tk, rks yksMosQ fljksa ij osQoy ac fuos’k osQ ml v/ZpØ esa ftlesa Mk;ksMvxzfnf’kd ck;flr gS] ,d Lianeku oksYVrk n‘f"Vxkspj gksxhA blizdkj dk fo|qr ifjiFk fp=k 14.18 osQ fo|qr ifjiFk esa n’kkZ;kx;k gS ftls v/Z&rjax fn"Vdkjh ifjiFk dgrs gSaA V“kalI+kQkeZj dhfrh;d oqaQMyh VfeZuy A rFkk B ij okafNr ac oksYVrk dhvkiwfrZ djrh gSA tc A ij oksYVrk /ukRed gksrh gS rks Mk;ksMvxzfnf’kd ck;flr gksrk gS rFkk ;g fo|qr /kjk dk pkyu djrkgSA tc A ij oksYVrk ‰.kkRed gksrh gS rks Mk;ksM i’pfnf’kdck;flr gksrk gS vkSj og fo|qr pkyu ugha djrkA i’pfnf’kdck;l esa Mk;ksM dh lar‘Ir izrhi /kjk ux.; gksrh gS rFkk blsO;kogkfjd dk;ks– osQ fy, ’kwU; ekuk tk ldrk gSA (Mk;ksM dhizrhi Hkatu oksYVrk dk eku V“kalI+kQkeZj dh frh;d oqaQMyh ijf’k[kj ac oksYVrk dh rqyuk esa dkI+kQh vf/d gksuk pkfg, rkfdMk;ksM izrhi Hkatu ls lqjfkr jg losQA)

blfy, ac oksYVrk osQ /ukRed v/ZpØ esa yksM izfrjks/ RL

ls fo|qr /kjk izokfgr gksxh vkSj gesa fp=k 14.18(b) esa n’kkZ, vuqlkj fuxZr oksYVrk izkIr gksxhAijarq ‰.kkRed vŁkZpØ esa fo|qr /kjk izkIr ugha gksxhA vxys /ukRed v/ZpØ esa gesa fiQj fuxZroksYVrk izkIr gksxhA bl izdkj] fuxZr oksYVrk ;|fi vHkh Hkh ifjorZuh; gS ijarq ;g osQoy ,dgh fn’kk esa izfrcafŁkr gksus osQ dkj.k fn"Vdkjh dgykrh gSA pw¡fd gesa ac rjax osQ osQoy ,dgh v/ZpØ esa fuxZr oksYVrk izkIr gks jgh gS] vr% bl ifjiFk dks v/Z&rjax fn"Vdkjh dgrs gSaA

fp=k 14.19(a) esa n’kkZ, x, ifjiFk esa nks Mk;ksMksa dk mi;ksx djosQ ,d ,slh ifjiFkO;oLFkk dh xbZ gS ftlls ac pØ osQ /ukRed ,oa ‰.kkRed nksuksa gh v/ZpØksa esa rnuq:ihfn"VÑr fuxZr oksYVrk izkIr gksrh gSA blhfy, bl ifjiFk dks iw.kZ rjax fn"Vdkjh dgrs gSaA blesanksuksa Mk;ksMksa osQ n-iQydksa dks ,d lkFk la;ksftr dj nsrs gSa rFkk fuxZr dks Mk;ksMksa osQ blmHk;fu"B flcnq rFkk V“kalI+kQkeZj dh frh;d oqaQMyh osQ eŁ; flcnq osQ chp izkIr fd;k tkrk gSAvr% fdlh iw.kZ rjax fn"Vdkjh osQ fy, V“kaliQkZej dh frh;d oqaQMyh osQ eŁ; esa ,dva’kfu"dklh flcnq (Tapping point) iznku fd;k tkrk gS vkSj blhfy, bl V“kalI+kQkeZj dks eŁ;fu"dklh V“kalI+kQkeZj (centre-tap transformer) dgrs gSaA tSlk fd fp=k 14.19(c) ls Li"VgS fd izR;sd Mk;ksM kjk fn"VÑr oksYVrk oqQy frh;d oqaQMyh ls izkIr oksYVrk dh osQoyvk/h gh gSA izR;sd Mk;ksM osQoy vk/s pØ dk fn"Vdj.k djrk gS] ijarq nks Mk;ksM izR;korhZpØksa dk fn"Vdj.k djrs gSaA bl izdkj Mk;ksMkas osQ mHk;fu"B flcnq rFkk eŁ; fu"dklh V“kalI+kQkeZjosQ va’k fu"dklh flcnq osQ chp izkIr fuxZr oksYVrk iw.kZ rjax fn"Vdkjh oksYVrk gksrh gSA (Ł;ku

fp=k 14.18 (a) vŁkZrjax fn"Vdkjh ifjiFk] (b) fn"VdkjhifjiFk ls fuos’kh ac vkSj fuxZr oksYVrk osQrjax :iA

izkFkfed frh;d

V“kaliQkeZj A

B

RL

Y

(a)

fuxZr oksYVrk

fuos’kh ac

Aij

oksYV

rkR

LosQ

ifjr%oksYV

rk

(b)

t

X

t

486

HkkSfrdhnhft, fd iw.kZ rjax fn"Vdkjh osQ fy, ,d vU; ifjiFkHkh gksrk gS ftlosQ fy, eŁ; fu"dklh V“kalI+kQkeZj dhvko’;drk ugha gksxh ijarq mls pkj Mk;ksM pkfg,)A ekuyhft, fdlh k.k eŁ; fu"dklh osQ A ij fuos’k oksYVrk/ukRed gSA ;g Li"V gS fd bl k.k ij dyk vlaxrgksus osQ dkj.k B ij oksYVrk ‰.kkRed gksrh gS tSlk fdfp=k 14.19(b) esa n’kkZ;k x;k gSA vr% Mk;ksM D1

vxzfnf’kd ck;l gksdj fo|qr pkyu djrk gS (tcfdD2 i’pfnf’kd ck;l gksus osQ dkj.k pkyu ugha djrk)Avr% bl /ukRed v/ZpØ esa gesa fp=k 14.19(c) esan’kkZ, vuqlkj ,d fuxZr /kjk (rFkk yksM izfrjks/ RL osQfljksa ij fuxZr oksYVrk) izkIr gksrh gSA blh izdkj fdlhvU; k.k ij] tc A ij oksYVrk ‰.kkRed gks tkrh gSrc B ij oksYVrk ŁkukRed gksxhA blfy, Mk;ksM D

1

pkyu ugha djrk] ysfdu Mk;ksM D2 pkyu djrk gSA bl

izdkj fuos’kh ac osQ ‰.kkRed vŁkZ pØ esa Hkh fuxZrŁkkjk (rFkk R

L ij fuxZr oksYVrk) feyrh gSA bl izdkj]

gesa ŁkukRed rFkk ‰.kkRed nksuksa gh vŁkZ pØ esa(vFkkZr] nwljs ’kCnksa esa] iw.kZ rjax osQ le; esa) fuxZroksYVrk feyrh gSA Li"Vr;k] fn"V oksYVrk ;k Łkkjk izkIrdjus osQ fy, ;g v/Zrjax fn"Vdkjh ls vfŁkd nkifjiFk gSA

bl izdkj izkIr fn"VÑr oksYVrk v/Z T;koØh;(Half sinusoid) vkÑfr dh gksrh gSA ;|fi ;g,dfnf’kd gksrh gS ijarq bldk eku LFkk;h ugha gksrkALianeku oksYVrk ls dc fuxZr izkIr djus osQ fy, fuxZrVfeZuyksa osQ fljksa ij (RL osQ ik’oZ esa) lkekU;r% dksbZlaŁkkfj=k la;ksftr dj nsrs gSaA blh dk;Z dks djus osQ fy,yksM izfrjks/ RL osQ Js.khØe esa dksbZ izsjd Hkh la;ksftrfd;k tk ldrk gSA pw¡fd ;s vfrfjDr ac mfeZdkvksa dksckgj fiQYVju djosQ ’kq… dc oksYVrk iznku djrs izrhrgksrs gSa] vr% bUgsa fiQYVj dgrs gSaA

vc ge fiQYVju esa la/kfj=k dh Hkwfedk dhfoospuk djsaxsA tc la/kfj=k osQ fljksa ij oksYVrk esa o‘f… gks jgh gksrh gS rks og vkosf’kr gks tkrkgSA ;fn ifjiFk esa dksbZ ckÆ yksM ugha gS rks ;g fn"VÑr fuxZr dh f’k[kj oksYVrk rd vkosf’krjgrk gSA ;fn ifjiFk esa dksbZ yksM gS rks ;g yksM ls gksdj folftZr gksus yxrk gS rFkk blosQfljksa ij oksYVrk de gksus yxrh gSA fn"VÑr fuxZr osQ vxys v/Z pØ esa ;g fiQj viuh f’k[kjoksYVrk rd vkosf’kr gksrk gS (fp=k 14.20)A la/kfj=k osQ fljksa ij oksYVrk esa deh gksus dh njla/kfj=k dh /kfjrk C rFkk ifjiFk esa yxs izHkkoh izfrjks/d RL osQ izfrjks/ xq.kuiQy ftlsdkykad dgrs gSa] ij fuHkZj djrk gSA dkykad dk eku vf/d gksus osQ fy, C dk eku vfŁkdgksuk pkfg,A vr% la/kfj=k fuos’k fiQYVjksa dk mi;ksx djus ij izkIr fuxZr oksYVrk fn"VÑroksYVrk osQ f’k[kj eku osQ fudV gksrh gSA fo|qr iznk;ksa esa O;kid :i esa blh izdkj osQ fiQYVjmi;ksx fd, tkrs gSaA

A

B

eŁ; fu"dklhV“kaliQkeZj

eŁ;fu"dklh

(D )1

(D )2

(a)

t

t

t

Aij

rjax:i

(i)

(b)

osQ dkj.kD1

fuxZr

rjax:i

D2

(osQ

ifjr%)

RL

(c)

Bij

rjax:i

Mk;ksM 1

Mk;ksM 2

D2D1

(ii)

RL

Y

X

fuxZr

osQ dkj.k osQ dkj.k osQ dkj.k

fp=k 14.19 (a) iw.kZ rjax fn"Vdkjh ifjiFk_ (b) A ijMk;ksM D

1 osQ vkSj B ij Mk;ksM D

2 osQ

fn, x, fuos’k osQ rjax :i_ (c) iw.kZ rjaxfn"Vdkjh ifjiFk esa tksM+s x, yksM R

L ij

fuxZr oksYVrk dk rjax:iA

487


14.8 fof’k"V iz;kstu p-n laf/ Mk;ksMbl vuqHkkx esa ge oqQN ,slh ;qfDr;ksa dh foospuk djsaxs tks ewy :i ls laf/ Mk;ksM gSa ijarqmudk fodkl fofHkUu vuqiz;ksxksa osQ fy, fd;k x;k gSA

14.8.1 ksuj Mk;ksM

;g ,d fof’k"V iz;kstu v/Zpkyd Mk;ksM gS ftldk uke mlosQ vkfo"dkjd lh-ksuj osQ ukeij j[kk x;k gSA bls Hkatu ks=k esa i’pfnf’kd ck;l esa izpkfyr djus osQ fy, fMkkbu fd;kx;k gS rFkk bldk mi;ksx oksYVrk fu;a=kd osQ :i esa fd;k tkrk gSA ksuj Mk;ksM dk izrhdfp=k 14.21(a) esa n’kkZ;k x;k gSA

ksuj Mk;ksM laf/ osQ p- rFkk n- nksuksa iQydksa dks vR;f/d vifefJr(Heavily doped) dj fodflr fd;k tkrk gSA blosQ dkj.k cuus okyk ßklhks=k vR;f/d iryk (<10–6 m) gksrk gS rFkk laf/ dk fo|qr ks=k yxHkx 5Vrd osQ y?kq i’pfnf’kd ck;l gksus ij Hkh vfr mPp (~5×106 V/m) gksrk gSAfdlh ksuj Mk;ksM dk I-V vfHkykkf.kd fp=k 14.21(b) esa n’kkZ;k x;k gSAblesa ;g n’kkZ;k x;k gS fd tc vuqiz;qDr i’pfnf’kd ck;l oksYVrk (V ) ksujMk;ksM dh Hkatu oksYVrk (Vz) osQ leku gks tkrh gS] rks ifjiFk esa fo|qr /kjk esacgqr vf/d ifjorZu gksrk tkrk gSA Ł;ku nsus ;ksX; ckr ;g gS fd Hkatu oksYVrkVz osQ i’pkr] i’pfnf’kd oksYVrk esa dksbZ lkFkZd ifjorZu fd, fcuk ghvR;fŁkd /kjk mRiUu dh tk ldrh gSA nwljs ’kCnksa esa] ksuj Mk;ksM ls izokfgrgksus okyh /kjk esa vR;f/d ifjorZu gksus ij Hkh ksuj oksYVrk fu;r jgrh gSA ksujMk;ksM osQ bl xq.k dk mi;ksx fo|qr vkiwfrZ;ksa dh oksYVrkvksa dks fu;af=kr djusesa fd;k tkrk gS rFkk vkiwfrZ;ksa ls fu;r oksYVrk ij fo|qr izkIr gksrh gSA

vkb, vc ;g le>us dk iz;kl djs fd Hkatu oksYVrk ij fo|qr /kjkvpkud oSQls c<+ tkrh gSA ge tkurs gSa fd izrhi /kjk bysDV“kWuksa (vYika’k vkos’kokgdksa) osQ p → n rFkk gksyksa osQ n → p vksj izokg osQ dkj.k gksrh gSA tSls ghi’pfnf’kd ck;l esa o‘f… gksrh gS] laf/ ij fo|qr ks=k egRoiw.kZ gks tkrk gSA tci’pfnf’kd ck;l oksYVrk V = Vz gS rks fo|qr ks=k rhozrk p-iQyd ij vkfFkrs;ijek.kqvksa ls mu la;kstdrk bysDV“kWuksa dks tks n-iQyd dh vksj Rofjr Fks] [khapusosQ fy, i;kZIr gksrh gSA ;gh bysDV“kWu Hkatu osQ le; izsfkr mPp /kjk osQ fy,mÙkjnk;h gksrs gSaA mPp fo|qr ks=k osQ dkj.k vkfFkrs; ijek.kqvksa ls bysDV“kWuksa dkmRlftZr gksuk vkarfjd ks=kh; mRltZu vFkok ks=kh; vk;uu dgykrk gSA ks=kh;vk;uu osQ fy, vko’;d fo|qr ks=k 106 V/m dksfV dk gksrk gSA

ac

fn"Vdkjh

X

Y

C RL

dc vo;o

dc

IL

(a)

ac fuos’k oksYVrk

dc+

la/kfj=k fuos’k fiQYVj osQlkFk fuxZr oksYVrk

(b)

VP

fp=k 14.20 (a) la/kfj=k fiQYVj osQ lkFk iw.kZ rajx fn"Vdkjh] (b) esa fn"Vdkjh dh fuos’k rFkk fuxZr oksYVrkA

fp=k 14.21 (a) fdlh ts+uj Mk;ksMdk izrhdkRed fu:i.k rFkk (b) fdlht+suj Mk;ksM dk I-V vfHkykkf.kd oØA

(a)

I (mA)

vxzfnf’kd ck;li’pfnf’kd ck;l

(b)

V (V)

I (µA)

Vz

488

HkkSfrdh

mnkgj.k

14.5

fp=k 14.22 oksYVrk fu;a=kd osQ :i esa ts+ujMk;ksMA

RL

yksMfu;af=kroksYVrk

( )Vz

RS

IL

vfu;af=kroksYVrk ( )VL

oksYVrk fu;a=kd osQ :i esa ksuj Mk;ksM

ge tkurs gSa fd fdlh fn"Vdkjh dh fuos’k oksYVrk esa ?kV&c<+ gksrh gS rks mldh fn"VÑroksYVrk esa Hkh ?kV&c<+ gksrh gSA fdlh fn"Vdkjh osQ fuxZr ls izkIr vfu;af=kd dc oksYVrk lsLFkk;h (fu;r) dc oksYVrk izkIr djus osQ fy, ge ksuj Mk;ksM dk mi;ksx djrs gSaA ksuj Mk;ksMdk mi;ksx djosQ cuk, x, oksYVrk fu;a=kd dk fo|qr ifjiFk vkjs[k fp=k 14.22 esa n’kkZ;k x;k gSA

fdlh vfu;af=kr dc oksYVrk (fn"Vdkjh dk fiQYVfjr fuxZr) dksJs.kh Øe esa la;ksftr izfrjks/ Rs ls gksrs gq, ksuj Mk;ksM ls bl izdkjla;ksftr djrs gSa fd ksuj Mk;ksM i’pfnf’kd ck;l gksA ;fn fuos’khoksYVrk esa o‘f… gksrh gS rks Rs rFkk ksuj Mk;ksM ls izokfgr fo|qr /kjkesa Hkh o‘f… gks tkrh gSA blls ksuj Mk;ksM osQ fljksa ij oksYVrk esa dksbZHkh ifjorZu gq, fcuk gh Rs osQ fljksa ij oksYVrk esa o‘f… gks tkrh gSAbldk dkj.k ;g gS fd Hkatu ks=k esa ksuj oksYVrk fu;r jgrh gS] ;|fiksuj Mk;ksM ls izokfgr /kjk esa ifjorZu gksrk gSA blh izdkj ;fn fuos’khoksYVrk ?kVrh gS rks Rs rFkk ksuj Mk;ksM ls izokfgr fo|qr /kjk Hkh ?kVtkrh gSA ksuj Mk;ksM osQ fljksa ij oksYVrk esa dksbZ ifjorZu gq, fcuk Rs

osQ fljksa ij foHkoikr ?kV tkrk gSA bl izdkj fuos’kh oksYVrk esa gksus okyhfdlh Hkh deh vFkok o‘f… osQ dkj.k] ksuj Mk;ksM osQ fljksa ij oksYVrkesa fcuk dksbZ ifjorZu gq,] Rs osQ fljksa ij rnuq:ih deh vFkok o‘f… gks

tkrh gSA bl izdkj ksuj Mk;ksM ,d oksYVrk fu;a=kd dh Hkk¡fr dk;Z djrk gSA gesa vko’;d fuxZroksYVrk osQ vuqlkj gh ksuj Mk;ksM rFkk Js.kh izfrjks/d Rs dk p;u djuk gksrk gSA

mnkgj.k 14.5 fdlh ksuj fu;af=kr fo|qr vkiwfrZ esa fu;a=k.k osQ fy, VZ = 6.0 V osQ lkFkksuj Mk;ksM dk mi;ksx fd;k tkrk gSA yksM /kjk dk eku 4.0 mA j[kk tkuk gS rFkk vfu;af=krfuos’k oksYVrk 10.0 V gSA Js.kh izfrjks/d RS dk eku D;k gksuk pkfg,?

gy Js.kh izfrjks/d RS dk eku bl izdkj gksuk pkfg, fd ksuj Mk;ksM ls izokfgr /kjk yksMŁkkjk dh rqyuk esa dkI+kQh vf/d gksA ,slk vPNs yksM fu;a=k.k osQ fy, fd;k tkrk gSA ksuj Łkkjkdk p;u yksM /kjk dk ik¡p xquk djuk pkfg,] vFkkZr IZ = 20 mAA vr% RSls izokfgr oqQy/kjk 24 mA gSA RS osQ fljksa ij foHkoikr =10.0 – 6.0 = 4.0 V A blls gesa izkIr gksrkgS RS = 4.0V/(24 × 10–3) A = 167 ΩA dkcZu izfrjks/d dk mlosQ fudVre eku 150 ΩgSA vr%] blosQ fy, 150 Ω dk Js.kh izfrjks/d mi;qDr gksxkA Ł;ku nhft,] ;gk¡ izfrjksŁkdosQ eku esa FkksM+k cgqr ifjorZu blesa egRo ugha j[krk] ;gk¡ ;g lcls vf/d egRoiw.kZ gS fd/kjk IZ dk eku lnSo gh ILls dkI+kQh vf/d gksuk pkfg,A

14.8.2 vkWIVksbysDV“kWfud laf/ ;qfDr;k¡geus vc rd ;g ns[kk gS fd vuqiz;qDr oS|qr fuos’kksa osQ lkFk v/Zpkyd Mk;ksM fdl izdkjO;ogkj djrs gSaA bl vuqHkkx esa] ge ,sls v/Zpkyd Mk;ksMksa osQ fo"k; esa vŁ;;u djsaxs ftuesavkos’k okgdksa dh mRifÙk iQksVkWuksa (izdkf’kd mÙkstu) kjk gksrh gSA bl izdkj dh lHkh ;qfDr;kasadks vkWIVksbysDV“kWfud ;qfDr;k¡ dgrs gSaA ge fuEufyf[kr vkWIVksbysDV“kWfud ;qfDr;ksa dh dk;ZfofŁkdk vŁ;;u djsaxsA(i) izdk’k pkydh; Mk;ksM (iQksVksMk;ksM) ftudk mi;ksx izdkf’kr laosQrksa (flXuyksa) osQ

lalwpu esa (izdk’k lalwpd) gksrk gSA(ii) izdk’k mRltZd Mk;ksM (LED) tks fo|qr ¯tkZ dks izdk’k ¯tkZ esa :ikarfjr djrs gSaA

489


mnkgj.k 14.6

(iii) I+kQksVksoksYVh; ;qfDr;k¡] tks izdkf’kd fofdj.kksa dks fo|qr esa:ikarfjr (lkSj lsy) djrh gSaA

(i) I +kQksVksMk;ksM

I+kQksVksMk;ksM Hkh ,d fof’k"V iz;kstu p-n laf/ Mk;ksM gS ftlesa,d ikjn’khZ f[kM+dh gksrh gS] ftlls izdk’k&fdj.ksa Mk;ksM ijiM+ ldrh gSaA ;g i’pfnf’kd ck;l esa izpkfyr gksrk gSA tcI+kQksVksMk;ksM (hν) ¯tkZ] tks fd v/Zpkyd osQ tkZ varjky (Eg)

ls vf/d gS] osQ I+kQksVkWuksa (izdk’k) kjk iznhIr gksrk gS rks I+kQksVkWuksaosQ vo’kks"k.k osQ dkj.k bysDV“kWu&gksy osQ ;qxy mRiUu gksrs gSaAMk;ksM bl izdkj cuk, tkrs gSa fd e-h ;qxyksa dk tuu Mk;ksMosQ ßklh ks=k esa ;k blosQ lehi gksrk gSA laf/ osQ fo|qr ks=k osQdkj.k bysDV“kWu rFkk gksy iqu%la;kstu ls iwoZ i‘Fkd gks tkrs gSaAfo|qr ks=k dh fn’kk bl izdkj gksrh gS fd bysDV“kWu n-iQyd ijrFkk gksy p-iQyd ij igq¡prs gSa] ftlosQ dkj.k ,d emf mRiUugksrk gSA tc blosQ lkFk dksbZ ckÆ yksM la;ksftr dj nsrs gSa rksfo|qr /kjk izokfgr gksus yxrh gSA bl izdk’k fo|qr /kjk dkifjek.k vkifrr izdk’k dh rhozrk ij fuHkZj djrk gS (izdk’kfo|qr /kjk vkifrr izdk’k dh rhozrk osQ vuqØekuqikrh gksrh gS)A

;g vklkuh ls izsk.k fd;k tk ldrk gS fd ;fn i’pfnf’kdck;l gS rks izdk’k dh rhozrk esa ifjorZu osQ lkFk fo|qr /kjk esafdl izdkj ifjorZu gksrk gSA bl izdkj fdlh I+kQksVksMk;ksM dkmi;ksx izdkf’kd flXuyksa osQ lalwpu osQ fy, izdk’k lalwpd(iQksVkslalwpd) dh Hkk¡fr fd;k tk ldrk gSA fp=k 14.23 esafdlh I+kQksVksMk;ksM dk I-VvfHkykkf.kd dh eki osQ fy, fo|qrifjiFk vkjs[k n’kkZ;k x;k gSA

mnkgj.k 14.6 ;g Kkr gS fd i’pfnf’kd ck;l dh Łkkjk (~ ekbØks ,sfEi;j) dh rqyuk esavxzfnf’kd ck;l dh Łkkjk (~ feyh ,sfEi;j) vfŁkd gksrh gS rks fiQj iQksVksMk;ksM dks i’pfnf’kdck;l esa izpkfyr djus dk D;k dkj.k gS\gy n- izdkj osQ v/Zpkyd ij fopkj djsaA Li"Vr;k] cgqla[;d okgdksa dk ?kuRo (n) vYika’kgksy ?kuRo p ls cgqr vfŁkd gS (n >> p)A eku yhft, iznhIr djus ij] nksuksa izdkj osQ okgdksadh la[;k esa o‘f… Øe’k% ∆n rFkk ∆p gS] rc

n′ = n + ∆n

p′ = p + ∆p

;gk¡ ij n′ rFkk p′ Øe’k% fdlh fof’k"V iznhIr ij bysDV“kWu rFkk gksy lkaærk,¡ gSa rFkk n

o p ml le; dh okgd lkaærk,¡ gSa tc dksbZ iznhIr ugha gSA

fp=k 14.23 (a) i’pfnf’kd ck;l esa iznhIr I+kQksVksMk;ksM(b) fofHkUu iznhIr rhozrkvksa I

4> I

3> I

2> I

1 osQ fy,

i’pfnf’kd ck;l Łkkjk,¡A

p-iQyd n-iQyd

i’pfnf’kd ck;l

(b)

µA

(a)

I3

I4

I1I2

I I I I4 3 2 1> > >

mA

oksYV

µA

hν

* Ł;ku nsus ;ksX; ckr ;g gS fd dksbZ e-h ;qxy mRiUu djus osQ fy, gesa oqQN tkZ (izdkf’kd mÙkstu]¯"eh; mÙkstu vkfn) [kpZ djuh iM+rh gSA vr%] tc dksbZ bysDV“kWu rFkk gksy iqu;ksZftr gksrs gSa]rks izdk’k (fofdj.kh iqu;ksZtu) vFkok ¯"ek (vfofdj.kh iqu;ksZtu) osQ :i esa ¯tkZ eqDr gksrhgSA ;g v/Zpkyd rFkk p-n laf/ osQ fuekZ.k dh fof/ ij fuHkZj djrh gSA LEDs v/Zpkydksa osQfuekZ.k osQ fy, GaAs, GaAs-GaP tSls v/Zpkyd mi;ksx fd, tkrs gSa ftuesa fofdj.kh iqu;ksZtudh izeq[krk gksrh gSA

490

HkkSfrdh

mnkgj.k

14.6

;kn j[ksa fd ∆n = ∆p vkSj n >> p A blfy, cgqla[;d okgdksa esa fHkUukRed varj (∆n/n)

vYika’k okgdksa (∆p/p) dh rqyuk esa cgqr de gksxkA vkerkSj ij ge ;g dg ldrs gSafd izdk’k&izHkkoksa osQ dkj.k vYika’k okgdksa kjk i’pfnf’kd ck;l Łkkjk esa fHkUukRed varj]vxzfnf’kd ck;l Łkkjk osQ fHkUukRed varj dh viskk vfŁkd vklkuh ls ukik tk ldrk gSAblfy,] izdk’k dh rhozrk ukius osQ fy, iQksVksMk;ksM dks ojh;rk ls i’pfnf’kd ck;l fLFkfresa mi;ksx fd;k tkrk gSA

(ii) izdk’k mRltZd Mk;ksM

;g ,d vR;f/d vifefJr p-n laf/ Mk;ksM gksrk gS tks vxzfnf’kd ck;l esa Lor% fofdj.kksadk mRltZu djrk gSA ;g Mk;ksM ikjn’khZ vkoj.k esa can gksrk gS rkfd blosQ kjk mRlftZrfofdj.k (izdk’k) ckgj vk losQA

tc Mk;ksM vxzfnf’kd ck;flr gksrk gS rks bysDV“kWu n → p dh vksj (tgk¡ os vYika’k okgdgSa) rFkk gksy p → n dh vksj (tgk¡ os vYika’k okgd gSa) Hksts tkrs gSaA laf/ dh lhek ij vYika’kokgdksa dh lkaærk lkE;koLFkk dh lkaærk (vFkkZr tc dksbZ ck;l ugha gS) dh rqyuk esa vfŁkdgks tkrh gSA bl izdkj laf/ lhek osQ nksuksa iQydksa] vYika’k okgdksa dh vf/drk gks tkrh gS tkslaf/ osQ fudV okgdksa osQ lkFk iqu;ksZftr gks tkrs gSaA iqu;ksZftr gksus ij iQksVkWuksa osQ :i esa tkZeqDr gksrh gSA mRlftZr iQksVkWuksa dh tkZ cSM vUrjky osQ cjkcj vFkok blls oqQN de gksrh gSAtc Mk;ksM dh vxzfnf’kd /kjk vYi gksrh gS rks mRlftZr izdk’k dh rhozrk de gksrh gSAtSls&tSls vxzfnf’kd /kjk esa o‘f… gksrh tkrh gS] izdk’k dh rhozrk esa Hkh o‘f… gksrh tkrh gS vkSj;g vf/dre gks tkrh gSA blosQ vkxs vxzfnf’kd /kjk esa vf/d o‘f… gksus ij izdk’k dh rhozrk?kVus yxrh gSA izdk’k mRltZd Mk;ksMksa (LED) dks bl izdkj ck;flr fd;k tkrk gS fd budhizdk’k mRltZu nkrk vf/dre gksA

LED dk V-I vfHkykkf.kd flfydkWu laf/ Mk;ksM osQ vfHkykkf.kd osQ leku gksrk gSAijarq budh nsgyh oksYVrk rqyuk esa dgha vf/d rFkk izR;sd o.kZ osQ fy, FkksM+h fHkUu gksrh gSALED dh i’p Hkatu oksYVrk cgqr de] izrhdkRed :i esa yxHkx 5V gksrh gSA vr% ;glkoŁkkuh cjruh pkfg, fd buosQ ikj mPp i’pfnf’kd oksYVrk,¡ u gksaA

,sls LEDs tks yky] ihyk] ukjaxh] gjk rFkk uhyk izdk’k mRlftZr dj ldrs gSa] ckkkjksaesa miyC/ gSaA ftu v/Zpkydksa dk mi;ksx n‘’; LED osQ fuekZ.k esa gksrk gS mudk cSaM varjkyde&ls&de 1.8 eV gksuk pkfg, (n‘’; izdk’k dk LisDV“eh ifjlj yxHkx 0.4 µm ls 0.7 µmgS vFkkZr yxHkx 3 eV ls 1.8 eV rd gksrk gS)A ;kSfxd v/Zpkyd xSfy;e vklsZukbM&I+kQksLI+kQkbM(GaAs1–xPx) dk mi;ksx fofHkUu o.kks– osQ LED osQ fuekZ.k esa gksrk gSA GaAs0.6 P0.4

(Eg ~ 1.9 eV) dk mi;ksx yky LED cukus esa gksrk gSA GaAs (Eg ~ 1.4 eV) dk mi;ksxvojDr LED cukus esa gksrk gSA bu LED dk c‘gr :i esa mi;ksx lqnwj fu;a=k.k] pksj ?kaVh la;a=kksa]izdkf’kd lapkj vkfn esa fd;k tkrk gSA ’osr LED fodflr djus osQ fy, foLrkfjr vuqlaŁkkufd, tk jgs gSaA ;s LED rkinhIr ySaiksa dks izfrLFkkfir dj ldrs gSaA

LED osQ de ’kfDr ikjaifjd rkinhIr ySaiksa dh rqyuk esa fuEufyf[kr ykHk gaS&(i) fuEu izpkyu oksYVrk rFkk viskkÑr de ’kfDrA(ii) ’kh?kz fØ;k] xje gksus osQ fy, dksbZ le; ugha pkfg,A(iii) mRlftZr izdk’k dh cSaM pkSM+kbZ 100 Å ls 500 Å, vFkok nwljs ’kCnksa esa ;g yxHkx (ijarq

;FkkFkZ :i esa ugha) ,d&o.khZ izdk’k mRlftZr djrk gSA(iv) vf/d vk;q rFkk lqn‘<+(v) rhoz ^vkWu&vkWI+kQ* gksus dh kerk

(iii) lkSj lsy

lkSj lsy ewy :i esa ,d ,slh p-n laf/ gksrh gS tks lkSj&fofdj.kksa osQ vkifrr gksus ij emf

491


mRiUu djrh gSA ;g I+kQksVksMk;ksM osQ fl…kar (I+kQksVksoksYVh; izHkko)ij gh dk;Z djrk gSA osQoy bruk gh varj gS fd dksbZ ckÆ ck;lvuqiz;qDr ugha dh tkrh rFkk laf/ dk ks=kiQy lkSj fofdj.kksa osQvkiru osQ fy, dkI+kQh vf/d j[kk tkrk gS] bldk dkj.k ;g gSfd gekjh #fp vf/d ’kfDr izkIr djus esa gksrh gSA

fp=k 14.24 esa ,d ljy p-n laf/ lkSj lsy n’kkZ;k x;k gSAyxHkx 300 µm eksVh p-Si iVfydk yh tkrh gS ftlosQ

,d iQyd ij n-Si dh ,d iryh (~0.3 µm) ijr folj.kizfØ;k kjk o£/r dh tkrh gSA p-Si osQ nwljs iQyd ij dksbZ /krqdk ysiu (i’p Li’kZ) fd;k tkrk gSA n-Si lrg osQ ’kh"kZ ij ŁkkrqfliQxj bysDV“ksM (Metallised finger electrode vFkok ?kkfRodfxzM) fuksfir djrs gSaA ;g vxz laioZQ dh Hkk¡fr dk;Z djrk gSA?kkfRod fxzM lsy osQ ks=kiQy dk cgqr FkksM+k Hkkx (<15%) ?ksjrhgS rkfd lsy ij izdk’k ’kh"kZ ls vkifrr gks losQA

izdk’k iM+us ij lkSj lsy kjk emf mRiUu gksuk fuEufyf[krrhu ewy izfØ;kvksa osQ dkj.k gS] ;s rhu izfØ;k,¡ gSa & tuu] i‘Fkdu rFkk laxzg& (i) laf/ osQfudV izdk’k (hν > Eg osQ lkFk) osQ dkj.k bysDV“kWu gksy (e-h) ;qxyksa dk tuu_ (ii) ßklh ks=kosQ fo|qr ks=k osQ dkj.k bysDV“kWuksa o gksyksa dk i‘FkduA izdk’k tfurbysDV“kWu n-iQyd dh vksj rFkk gksy p-iQyd dh vksj pyrs gSa_(iii) n-iQyd ij igq¡pus okys bysDV“kWu vxz laioZQ kjk laxzg fd, tkrsgSa rFkk p-iQyd ij igq¡pus okys gksy i’p laioZQ kjk laxzg fd, tkrsgSaA bl izdkj p-iQyd /ukRed rFkk n-iQyd ‰.kkRed gks tkrk gSftlosQ iQyLo:i I+kQksVksoksYVrk izkIr (mRiUu) gksrh gSA

tc fp=k 14.25(a) esa n’kkZ, vuqlkj dksbZ ckÆ yksM la;ksftr fd;ktkrk gS rks yksM ls ,d izdk’k /kjk ILizokfgr gksrh gSA fp=k 14.25(b) esafdlh lkSj lsy dk izfr:ih V vfHkykkf.kd oØ n’kkZ;k x;k gSA

Ł;ku nsus ;ksX; ckr ;g gS fd lkSj lsy osQ V vfHkykkf.kd dksfunsZ’kkad vkksa osQ pkSFks prqFkk–’k esa [khapk x;k gSA bldk dkj.k ;g gS fdlkSj lsy dksbZ fo|qr /kjk ugha ysrk oju ;g yksM dks fo|qr /kjk dhvkiwfrZ djrk gSA

lkSj lsyksa osQ fuekZ.k osQ fy, vkn’kZ inkFkZ osQ :i esa mu vŁkZpkydksadks ysrs gSa ftudk cSaM varjky 1.5 eV osQ fudV gksrk gSA lkSj lSyksa osQfuekZ.k osQ fy, iz;qDr gksus okys v/Zpkyd inkFkZ tSls Si (Eg = 1.1 eV),GaAs (Eg = 1.43 eV), CdTe (Eg = 1.45 eV), CuInSe2 (Eg =1.04 eV) vkfn gSaA lkSj lSyksa osQ fuekZ.k osQ fy, inkFkks– osQ p;u osQfy, eq[; dlkSfV;k¡ gSa % (i) cSaM varjky (~1.0 ls 1.8 eV), (ii) vfŁkdizdk’k vo’kks"k.k kerk (~104 cm–1), (iii) oS|qr pkydrk, (iv) dPpsinkFkZ dh miyC/rk] rFkk (v) ykxrA Ł;ku nhft,] lkSj lsyksa dks lnSogh rst lw;Z osQ izdk’k dh vko’;drk ugha gksrhA dksbZ Hkh izdk’k ftldh¯tkZ cSaM varjky ls vf/d gks] mi;ksxh gks ldrk gSA lkSj lsyksa dkmi;ksx mixzgksa esa mi;ksx gksus okyh bysDV“kWfud ;qfDr;ksa] varfjk ;kuksa rFkk oqQN oSQyoqQysVjksadh fo|qr vkiwfrZ osQ fy, Hkh fd;k tkrk gSA c‘gr iSekus ij lkSj tkZ dk mi;ksx djus osQ fy,de ykxr osQ I+kQksVksoksYVh; lsyksa dk mRiknu vuqla/ku dk fo"k; gSA

fp=k 14.24 (a) ,d izfr:ih p-n lafŁk lkSj lsy](b) lkSj lsy dk ifjPNsn n‘’;A

n

p

p

pn n

¯ijhlrg

i’p Li’kZ

/kfRod fliQxjbysDV“ksM

(a) (b)

hν

fp=k 14.25 (a) ,d izfr:ih iznhIr p-n lafŁk] (b)

lkSj lsy dk V-I vfHkykkf.kd oØA

p n

(b)

(a)

can ifjiFk /kjk

Voc ([kqyh ifjiFk oksYVrk)

V

I

Isc

ßklh Lrj

IL

492

HkkSfrdh

mnkgj.k

14.7

mnkgj.k 14.7 lkSj lsyksa osQ fy, Si vkSj GaAs vf/d ilan okys inkFkZ D;ksa gSa\gy gesa izkIr gksus okyk lkSj fofdj.k LisDV“e fp=k 14.26 esa fn[kk;k x;k gSA

fp=k 14.26

vfŁkdre rhozrk 1.5 bysDV“kWu oksYV osQ ikl gSA izdk’k&mÙkstu osQ fy,] hν > Eg A

blfy, ,sls vŁkZpkydksa ftudk cSaM varjky ~ 1.5 bysDV“kWu oksYV ;k mlls de gks]osQ fy, lkSj mQtkZ osQ :ikarj.k dh nkrk vPNh gksus dh laHkkouk gSA flfydkWu osQfy, E

g~ 1.1 eV (bysDV“kWu oksYV) tcfd GaAs osQ fy, ;g ~ 1.53 bysDV“kWu

oksYV gSA okLro esa] viskkÑr vfŁkd vo’kks"k.k xq.kkad osQ dkj.k GaAs (vfŁkd cSaMvarjky gksus ij Hkh) Si ls ;knk vPNk gSA ;fn ge Cds ;k Cd Se (E

g~ 2.4 eV)

tSls inkFkks– dks pqusa rks izdk’k&:ikarj.k osQ fy, ge lkSj mQtkZ osQ osQoy mPp mQtkZ ?kVddk bLrseky dj ldrs gSa vkSj mQtkZ osQ ,d lkFkZd Hkkx dk dksbZ mi;ksx ugha gks ik,xkAiz’u ;g mBrk gS fd ge PbS (E

g~ 0.4 bysDV“kWu oksYV) tSls inkFkZ D;ksa ugha

mi;ksx djrs] tks lkSj fofdj.k osQ LisDV“e osQ rnuq:ih mfPp"B ν osQ fy,hν > E

g dk izfrcaŁk larq"V djrs gSa\ ;fn ge ,slk djsaxs rks lkSj fofdj.k dk

vfŁkdka’k Hkkx lkSj lsy dh mQijh ijr ij gh vo’kksf"kr gks tk,xk vkSj ßklh ks=kesa ;k mlosQ ikl ugha igq¡psxkA lafŁk ks=k osQ dkj.k bysDV“kWu gksy osQ izHkkoh i‘FkduosQ fy, ge pkgrs gSa fd izdk’k tuu osQoy lafŁk ks=k esa gh gksA

14.9 laf/ V“kafkLVjlu~ 1947 esa V“kafkLVj osQ vkfo"dkj dk Js; csy VsyhI+kQksu iz;ksx’kkyk U.S.A. osQ ts- ckjMhurFkk MCY;w-,p- czsVu dks tkrk gSA ;g V“kafkLVj ,d flcnq lEioZQ V“kafkLVj FkkA igys laf/V“kafkLVj dk vkfo"dkj 1951 esa fofy;e ’kkWdys us nks p-n laf/;ksa dks ,d&nwljs osQ i’piQydksa dks tksM+dj fd;k FkkA

tc rd osQoy laf/ V“kafkLVj Kkr Fkk] bls osQoy V“kafkLVj dgdj tkuk tkrk FkkA ijarqle; osQ lkFk u,&u, V“kafkLVjksa dk vkfo"dkj gqvk rFkk u, V“kafkLVj dks iqjkuksa ls Hksn djusosQ fy, bUgsa vc f/qzoh laf/ V“kafkLVj (Bipolar junction transistor, BJT) dgrs gSaA

493


vkt tc dksbZ Hkzkafr ugha gS rc Hkh izk;% BJT dks V“kafkLVj gh dgrs gSaA pw¡fd gekjk vŁ;;uosQoy BJT rd gh lhfer gS] blfy, ge fcuk fdlh lafnX/rk osQ BJT osQ fy, V“kafkLVj’kCn dk gh mi;ksx djsaxsA

14.9.1 V“kafkLVj % lajpuk rFkk fØ;k

fdlh V“kafkLVj esa rhu vifefJr ks=k gksrs gSa tks feydj vius chp esa nks p-n laf/;k¡ cukrsgSaA vr% Li"V gS fd V“kafkLVj fp=k 14.27 esa n’kkZ, vuqlkj nks izdkj osQ gksrs gSaA

(i) n-p-n V“kafkLVj – blesa n-izdkj osQ v/Zpkyd osQ nks [kaM (mRltZd rFkklaxzkgd) p-izdkj osQ v/Zpkyd osQ ,d [kaM (vk/kj) kjk i‘Fkd fd, tkrs gSaA

(ii) p-n-p V“kafkLVj – blesa p-izdkj osQ v/Zpkyd osQ nks [kaM (mRltZd rFkklaxzkgd) n-izdkj osQ v/Zpkyd osQ ,d [kaM (vk/kj) kjk i‘Fkd fd, tkrs gSaA

fp=k 14.27(a) esa fdlh p-n-p rFkk n-p-n foU;kl osQ O;oLFkkRed fu:i.k n’kkZ,x, gSaA fdlh V“kafkLVj osQ rhuksa [kaMksa dh eksVkbZ fHkUu&fHkUu gksrh gSA muosQ vifeJ.k LrjHkh fHkUu gksrs gSaA p-n-p rFkk n-p-n V“kafkLVjksa dks fu:fir djus okys O;oLFkkRed izrhdksaesa [fp=k 14.27(b)] rhj osQ fpÉ V“kafkLVj esa izokfgr :<+ /kjk dh fn’kk n’kkZrs gSaA buV“kafkLVjksa osQ lafkIr o.kZu uhps fn, x, gSa %• mRltZd (Emitter) – ;g fp=k 14.27(a) esa n’kkZ, vuqlkj V“kafkLVj dh ,d vksj dk

[kaM gksrk gSA ;g eŁ;e lkbk dk ijarq vR;f/d vifefJr gksrk gSA ;g V“kafkLVj esaizokfgr Łkkjk osQ fy, cgqla[;d vkos’k okgd dh vR;f/d ek=kk esa vkiwfrZ djrk gSA

• vk/kj (Base) & ;g osaQæh; [kaM gksrk gSA ;g vR;ar iryk rFkk de vifefJr gksrk gSA• laxzkgd (Collector) & ;g [kaM mRltZd kjk iznku fd, x, cgqla[;d vkos’k okgdksa

osQ vf/dka’k Hkkx dk laxzg.k djrk gSA laxzkgd iQyd lk/kj.k vifefJr gksrk gS ijarqlkbk esa ;g mRltZd ls cM+k gksrk gSAge igys ;g ns[k pqosQ gSa fd fdlh p-n laf/ osQ izdj.k esa laf/ osQ vkj&ikj ,d

ßklh ks=k cu tkrk gSA fdlh V“kafkLVj esa mRltZd&vk/kj laf/ rFkk vk/kj&laxzkgd laf/ij ßklh ks=k curs gSaA fdlh V“kafkLVj dh dk;Z iz.kkyh dks le>us osQ fy, gesa bu lafŁk;ksaij cus ßklh ks=kksa dh izÑfr dks tkuuk gksxkA tc fdlh V“kafkLVj osQ V£euyksa ij mfproksYVrk vuqiz;qDr dh tkrh gS rks V“kafkLVj osQ fofHkUu ks=kksa esa vkos’k okgd xfr djrs gSaAV“kafkLVj dk ck;lu~ fHkUu&fHkUu iz;kstuksa osQ fy, fHkUu&fHkUu izdkj ls fd;k tkrk gSA

V“kafkLVj dk mi;ksx Li"V :i ls nks izdkj ls fd;k tk ldrk gSA ewy :i ls bldkvkfo"dkj izo/Zd dh Hkk¡fr dk;Z djus osQ fy, fd;k x;k Fkk tks fdlh flXuy dh vkofŁkZrizfr mRiUu djrk gSA ijarq ’kuS%&’kuS% bldk fLop osQ :i esa Hkh leku mi;ksx fd;k tkusyxkA ge bu nksuksa gh izdk;ks– osQ fo"k; esa vŁ;;u djosQ ;g lh[ksaxs fd fdl izdkj V“kafkLVjdks ck;flr djosQ ;s ikjLifjd ,dkarfjd izdk;Z dk;kZfUor fd, tkrs gSaA

loZizFke ge ;g tkuus dk iz;kl djsaxs fd V“kafkLVjksa dks izo/Zu kerk,¡ dkSu iznku djrkgSA V“kafkLVj vius mRltZd&vk/kj laf/ osQ vxzfnf’kd ck;lu~] rFkk vk/kj&laxzkgd laf/osQ i’pfnf’kd ck;lu~ esa izo/Zd dh Hkk¡fr dk;Z djrk gSA bl fLFkfr esa fp=k 14.28 esa buck;lksa dks Øe’k% VCC rFkk VEE kjk mRiUu djrs gq, n’kkZ;k x;k gSA tc V“kafkLVj dks bl<ax ls ck;flr fd;k tkrk gS rks bls bldh lfØ; voLFkk dgrs gSaA ge mRltZd rFkk vkŁkkjosQ chp oksYVrk dks VEB rFkk laxzkgd rFkk vk/kj osQ chp dh oksYVrk dks VCB kjk fu:fir

fp=k 14.27 (a) n-p-n

V“kafkLVj rFkk p-n-p V“kafkLVjdk O;oLFkkRed fu:i.k vkSj

(b) n-p-n rFkk p-n-p

V“kafkLVj osQ fy, laosQrA

E n p C

B

mRltZd vk/kj laxzkgd

(i)

n

E p C

B

mRltZd vk/kj laxzkgd

n p

mRltZd

vk/kj

laxzkgd

mRltZd

vk/kj

laxzkgd

(i)

(ii)

(ii)

(a)

(b)

494

HkkSfrdhdjrs gSaA fp=k 14.28 esa nksuksa fo|qr iznk; mHk;fu"B VfeZuyvkŁkkj ls la;ksftr gSa] tcfd buosQ vU; VfeZuy Øe’k% mRlftZdrFkk laxzkgd ls la;ksftr gSaA vr% bu nks fo|qr iznk;ksa dks Øe’k%VEE rFkk VCC kjk fu:fir djrs gSaA mu ifjiFkksa ftuesa mRltZdmHk;fu"B VfeZuy gksrk gS] muesa vk/kj rFkk mRltZd osQ chpla;ksftr fo|qr iznk; dks VBB rFkk laxzkgd mRltZd osQ chpla;ksftr fo|qr iznk; dks VCC kjk fu:fir fd;k tkrk gSA

vkb, vc ge V“kafkLVj esa /kjk okgdksa osQ iFkksa osQ fo"k; esatkudkjh izkIr djsa tks mRltZd&vk/kj laf/ ij vxzfnf’kdok;flr rFkk vk/kj&laxzkgd laf/ ij i’pfnf’kd ck;flr gSAvR;f/d vifefJr mRltZd esa cgqla[;d okgdksa dh mPplkaærk gksrh gS] ftlesa gksy p-n-p V“kafkLVjksa esa rFkk bysDV“kWun-p-n V“kafkLVjksa esa cgqla[;d okgd gksrs gSaA ;s cgqla[;d okgdvk/kj ks=k esa vR;f/d la[;k esa izos’k djrs gSaA vk/kj vR;f/diryk rFkk de ek=kk esa vifefJr gksrk gSA vr% ogk¡ ijcgqla[;d okgdksa dh la[;k de gksrh gSA p-n-p V“kafkLVj esa]vk/kj esa D;ksafd ;g n-izdkj dk v/Zpkyd gS] vr% cgqla[;dokgd bysDV“kWu gksrs gSaA mRltZd ls vk/kj esa izos’k djus okysvfŁkdka’k gksy ogk¡ mifLFkr bysDV“kWu dh de la[;k dks vius esalek ysrs gSaA pw¡fd vk/kj&laxzkgd laf/ i’pfnf’kd ck;l gksrh gS];s gksy] tks bl laf/ ij vYika’k okgd osQ :i esa izrhr gksrs gSa]laf/ dks vklkuh ls ikj djosQ laxzkgd esa igq¡p tkrs gSaA vk/kj esamifLFkr gksy ;k rks ckgj ls vkus okys bysDV“kWuksa ls la;ksx djusosQ fy, vk/kj VfeZuy dh vksj xfr djrs gSa vFkok laxzkgd esaizos’k djus osQ fy, laf/ dks ikj djosQ laxzkgd VfeZuy ij igq¡ptkrs gSaA vk/kj dks blfy, iryk cuk;k tkrk gS rkfd gksy Lo;adks i’pfnf’kd ck;flr vk/kj laxzkgd laf/ osQ fudV ikdjvk/kj VfeZuy ij u tkdj laf/ dks ikj dj ysaA

;gk¡ Ł;ku nsus ;ksX; jkspd ckr ;g gS fd vxzfnf’kd ck;lgksus osQ dkj.k ,d c‘gr Łkkjk mRltZd&vk/kj laf/ esa izos’k djrh gS] ijarq mlosQ vf/dka’k Hkkxdks layXu i’pfnf’kd ck;flr vk/kj&laxzkfgd laf/ dh vksj eksM+ fn;k tkrk gS rFkk vk/kjls vkus okyh /kjk laf/ esa izos’k djus okyh /kjk dk ,d cgqr NksVk va’k gh gksrh gSA ;fn gevxzfnf’kd ck;l laf/ dks ikj djus okyh gksy /kjk rFkk bysDV“kWu /kjk dks Øe’k_ Ih rFkk Ie

ls fu:fir djsa rks vxzfnf’kd ck;l Mk;ksM esa izokfgr oqQy /kjk dk ;ksx Ih + IegksxkA ge ;gikrs gSa fd mRltZd /kjk IE = Ih + Ie ijarq vk/kj /kjk IB << Ih + Ie D;ksafd Ie dk vf/dka’k Hkkxvk/kj VfeZuy ls ckgj vkus dh ctk; laxzkgd esa pyk tkrk gSA vr% vk/kj /kjk mRltZd Łkkjkdk ,d cgqr NksVk va’k gksrh gSA

ckgj ls mRltZd esa izos’k djus okyh /kjk mRltZd /kjk IEosQ cjkcj gksrh gSA blh izdkjvk/kj V£euy ls fuxZr /kjk IB gS rFkk laxzkgd VfeZuy ls fuxZr /kjk IC gSA vr% ij fn, x,roZQ ls Li"V gS [rFkk fp=k 14.28(a) esa fdj[kksI+kQ fu;e osQ laf/ vuqiz;ksx kjk Hkh] fd

fp=k 14.28 ck;l oksYVrk dk vuqiz;ksx : (a) p-n-p

V“kaftLVj rFkk (b) n-p-n V“kaftLVjA

(a)

p-laxzkgdks=kp-mRltZd

IE

gksy

IB

IC

VCCVEE

n-vk/kj

p

p

(b)

n-laxzkgdks=kn-mRltZd

IE

bysDV“kWu

IB

IC

VCCVEE

p-vk/kj

nn

bysDV“kWu

gksy

n

p

VEB VCB

VEB VCB

495


mRltZd /kjk IE, laxzkgd /kjk Ic rFkk vk/kj /kjk IB dk ;ksx gSA vFkkZr–

IE = IC + IB (14.7)

ge ;g Hkh ikrs gSa fd IC ≈ IE;gk¡ ij gksyksa dh xfr dh fn’kk dk fooj.k :<+ /kjk dh fn’kk osQ loZle gSA ijarq bysDV“kWuksa

dh xfr dh fn’kk /kjk dh fn’kk osQ Bhd foijhr gSA bl izdkj fdlh p-n-p V“kafkLVj esa ŁkkjkmRltZd ls vk/kj esa izos’k djrh gS tcfd n-p-n V“kafkLVj esa /kjk vk/kj ls mRltZd esa izos’kdjrh gSA mRltZd esa rhj’kh"kZ :<+ /kjk dh fn’kk dks n’kkZrs gSaA

fdlh n-p-n V“kafkLVj esa cgqla[;d rFkk vYika’k okgdksa kjk viuk, x, iFkksa osQ fooj.kp-n-p V“kafkLVj osQ leku gh gSaA ijarq fp=k 14.28 esa n’kkZ, vuqlkj /kjk osQ iFk ,d&nwljsosQ Bhd foijhr gSA fp=k 14.28(b) bysDV“kWu cgqla[;d okgd gSa ftudh vkiwfrZ n-izdkj osQks=k kjk dh tkrh gSA ;s irys p-izdkj osQ vk/kj ks=k dks ikj djrs gSa vkSj laxzkgd ij igq¡pdj laxzkgd /kjk IC nsrs gSaA mijksDr fooj.k ls ge ;g fu"d"kZ fudky ldrs gSa fd V“kafkLVjdh lfØ; voLFkk esa mRltZd vk/kj laf/ ,d de izfrjks/ osQ :i esa dk;Z djrh gS tcfdvk/kj&laxzkgd laf/ mPp izfrjks/ osQ :i esa dk;Z djrh gSA

14.9.2 ewy V“kafkLVj ifjiFk foU;kl rFkk V“kafkLVj vfHkykkf.kd

fdlh V“kafkLVj esa osQoy rhu VfeZuy miyC/ gksrs gSaµmRltZd (E), vk/kj (B) rFkk laxzkgd(C)A vr% fdlh ifjiFk esa fuos’k@fuxZr la;kstu bl izdkj osQ gksus pkfg, fd buesa ls dksbZ ,d(E, ;k B ;k C) fuos’k rFkk fuxZr esa mHkfu"B gksA blfy, fdlh V“kafkLVj dks fuEufyf[kr rhufoU;klksa esa ls fdlh ,d foU;kl esa la;ksftr fd;k tk ldrk gSAmHk;fu"B mRltZd (CE), mHk;fu"B vk/kj (CB), rFkk mHk;uf"B laxzkgd (CC)

V“kafkLVjksa dk vf/d O;kid mi;ksx mHk;fu"B mRltZd CE foU;kl esa fd;k tkrk gS vr%ge viuh ppkZ dks osQoy blh foU;kl rd gh lhfer j[ksaxsA pw¡fd n-p-n flfydkWu V“kafkLVjksadk mi;ksx vf/d lkekU; gSA ge viuh ppkZ blh V“kafkLVj rd gh lhfer j[ksaxsA p-n-p

V“kafkLVj ls O;ogkj djrs le; ckÆ fo|qr vkiwfrZ dh /qzork mRØfer djuh gksrh gSA

mHk;fu"B mRltZd V“kafkLVj vfHkykkf.kd

tc V“kafkLVj dk mi;ksx CE foU;kl esa djrs gSa rks fuos’k vk/kj rFkkmRltZd osQ chp rFkk fuxZr laxzkgd rFkk mRltZd osQ chp gksrk gSAvkŁkkj mRltZd oksYVrk esa VBE ifjorZu osQ lkFk vk/kj /kjk IB esaifjorZu gksuk fuos’k vfHkykkf.kd dgykrk gSA blh izdkj laxzkgd&mRltZdoksYVrk VCE esa ifjorZu osQ lkFk laxzkgd /kjk IC esa ifjorZu gksuk fuxZrvfHkykkf.kd dgykrk gSA vki ;g ns[ksaxs fd fuxZr vfHkykkf.kdksa dksfuos’k vfHkykkf.kd fu;af=kr djrs gSaA blls ;g Łofur gksrk gS fdvkŁkkj /kjk osQ lkFk laxzkgd /kjk esa Hkh ifjorZu gksrk gSA

fp=k 14.29 esa n’kkZ, x, ifjiFk dk mi;ksx djosQ fdlhn-p-n V“kafkLVj osQ fuos’k vfHkykkf.kd rFkk fuxZr vfHkykkf.kd dkvŁ;;u fd;k tk ldrk gSA

CE vfHkfoU;kl esa fuos’k vfHkykkf.kd dk vŁ;;u djus osQ fy,

fp=k 14.29 mHk;fu"B mRltZd foU;kl esan-p-n V“kafkLVj osQ fuxZr rFkk fuos’k

vfHkykkf.kd osQ vŁ;;u osQ fy, ifjiFk&O;oLFkkA

496

HkkSfrdhvk/kj /kjk IB rFkk vk/kj&mRltZd oksYVrk VBE osQ chp xzkI+kQ(,d oØ) [khapk tkrk gSA VBE ij IB dh fuHkZjrk dk vŁ;;udjus osQ fy, laxzkgd mRltZd&oksYVrk VCE dks fu;r j[kktkrk gSA gekjh #fp ml le; fuos’k vfHkykkf.kd izkIr djusesa gksrh gS tc V“kafkLVj lfØ; voLFkk esa gksA vr%laxzkgd&mRltZd oksYVrk VCE dks bruk vf/d j[kk tkrk gSfd vk/kj laxzkgd laf/ i’pfnf’kd ck;flr jgsA pw¡fdVCE = VCB + VBE rFkk Si V“kafkLVj osQ fy, VBE dk eku0.6 ls 0.7 V gksrk gSA vr% VCE , 0.7 V ls dkI+kQh vf/dgksuk pkfg,A pw¡fd VCE osQ cM+s ifjlj esa V“kafkLVj dk izpkyuizoŁkZd :i esa fd;k tkrk gS] vr% vf/dka’k le; rdvkŁkkj&laxzkgd laf/ mPp i’pfnf’kd ck;flr jgrh gSA vr%VCE osQ eku yxHkx 3 V ls 20 V osQ ijkl esa j[kdj fuos’kvfHkykkf.kd izkIr fd, tk ldrs gSaA pw¡fd VCE esa o‘f… VCB

esa o‘f… osQ :i esa izrhr gksrh gS] bldk IB ij izHkko ux.; gSAblosQ ifj.kkeLo:i] VCE osQ fofHkUu ekuksa osQ fy, fuos’kvfHkykkf.kdksa osQ oØ yxHkx loZle gksrs gSaA vr% osQoy ,dfuos’k vfHkykkf.kd fu/kZfjr ([khapuk) gh i;kZIr gksrk gSAfp=k 14.30(a) esa fdlh V“kafkLVj dk izk:ih fuos’k vfHkykkf.kdn’kkZ;k x;k gSA

IB dks fu;r j[kdj VCE esa ifjorZu osQ lkFk IC esa ifjorZudk izsk.k djus ij fuxZr vfHkykkf.kd izkIr fd;k tk ldrkgSA ;g Li"V gS fd tc VBE esa y?kq o‘f… djrs gSa rks mRltZdks=k ls gksy /kjk rFkk vk/kj ks=k ls bysDV“kWu /kjk nksuksa esa o‘f…gksrh gSA blosQ ifj.kkeLo:i IB rFkk IC nksuksa esa vkuqikfrd :iesa o‘f… gksrh gSA blls ;g iznf’kZr gksrk gS fd tc IB esa o‘f…

gksrh gS rks IC esa Hkh o‘f… gksrh gSA IB osQ fofHkUu fu;r ekuksa ij IC rFkk VCEosQ chp [khaps x,oØksa ls gesa fuxZr vfHkykkf.kd izkIr gksrs gSaA vr% fp=k 14.30(b) esa n’kkZ, vuqlkj vk/kj ŁkkjkIB osQ fofHkUu ekuksa osQ fy, fHkUu&fHkUu fuxZr vfHkykkf.kd gksrs gSaA

bu nksuksa&fuos’k rFkk fuxZr vfHkykkf.kdksa osQ jSf[kd [kaMksa dk mi;ksx V“kafkLVjksa osQ oqQNegRoiw.kZ ac izkpyksa osQ ifjdyu esa uhps fn, vuqlkj fd;k tk ldrk gSA(i) fuos’k izfrjks/ (ri) : bls bl izdkj ifjHkkf"kr fd;k tkrk gS] fu;r laxzkgd&mRltZd

oksYVrk (VCE) ij vk/kj&mRltZd oksYVrk esa ifjorZu (∆VBE) osQ ifj.kkeLo:i vk/kj Łkkjkesa ifj.kkeh varj (∆IB) osQ vuqikr dks fuos’k izfrjks/ dgrs gSaA ;g ifjorZukRed (ac

izfrjksŁk) gS rFkk bls fuos’k vfHkykkf.kd kjk irk Hkh yxk;k tk ldrk gS fd bldk ekuV“kafkLVj dh izpkyu /kjk osQ lkFk ifjofrZr gksrk gSA

CE

BEi

B V

Vr

I

∆= ∆ (14.8)

ri dk eku oqQN lSdM+ksa ls oqQN gkkjksa vkse rd oqQN Hkh gks ldrk gSA

fp=k 14.30 (a) iz:ih fuos’k vfHkykkf.kd rFkk(b) iz:ih fuxZr vfHkykkf.kdA

()

mA

I Claxzkgd

/kjk

(b)

0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

20

40

60

80

100

VBE (V)

IB ( A)µ

VCE= 10.0 V

(a)

0

2

4

6

8

10

2 4 6 8 10 12 14 16

laxzkgd ls mRltZd oksYVrk] ( ) ( )V VCE

60

50

40

30

2010µA

µA

µA

µA

µA

µAvk/kj /kjk ( )IB

497


mnkgj.k 14.8

(ii) fuxZr izfrjks/ (ro) : bls bl izdkj ifjHkkf"kr fd;k tkrk gS] fu;r vk/kj /kjk IB ijlaxzkgd&mRltZu oksYVrk esa varj (∆VCE) rFkk laxzkgd /kjk esa ifj.kkeh varj (∆IC) osQvuqikr dks fuxZr izfrjks/ (ro) dgrs gSaA

B

CEo

C I

Vr

I

∆= ∆ (14.9)

fuxZr vfHkykkf.kd ;g n’kkZrs gSa fd vkjEHk esa VCE osQ vfr y?kq ekuksa osQ fy, ICesa yxHkxjSf[kdr% o‘f… gksrh gSA bldk dkj.k ;g gS fd vk/kj&laxzkgd laf/ i’pfnf’kd ck;flr ughagS rFkk V“kafkLVj lfØ; voLFkk esa ugha gSA okLro esa] V“kafkLVj lar‘Ir voLFkk esa gS rFkkvfHkykkf.kd osQ bl Hkkx esa] /kjk dks vkiw£r oksYVrk VCC (=VCE) kjk fu;af=kr fd;k tkrk gSAtc VCEdk eku vk/kj&laxzkgd laf/ dks i’pfnf’kd ck;flr djus osQ fy, vko’;d oksYVrkls vf/d gksrk gS rks VCE esa ifjorZu osQ lkFk IC esa cgqr de o‘f… gksrh gSA fuxZr vfHkykkf.kdosQ jSf[kd Hkkx osQ <yku dk izfrykse fuxZr izfrjks/ ro iznku djrk gSA V“kafkLVj osQ fuxZr izfrjks/dks eq[;r% vk/kj&laxzkgd laf/ osQ ck;l kjk fu;af=kr fd;k tkrk gSA fuxZZr izfrjks/ osQ mPpifjek.k (100 kΩ dksfV dk) gksus dk dkj.k bl Mk;ksM dk i’pfnf’kd ck;flr gksuk gSA blls;g Hkh Li"V gksrk gS fd fuxZr vfHkykkf.kd osQ vkjfEHkd Hkkx ij tcfd V“kafkLVj lar‘IrvoLFkk esa gS] izfrjks/ cgqr de D;ksa gksrk gSA(iii) /kjk izo/Zd xq.kkad (β ) : bls bl izdkj ifjHkkf"kr fd;k tkrk gS] fu;r laxzkgd&mRltZd

oksYVrk (VCE) ij laxzkgd /kjk esa ifjorZu (∆IC) vkSj vk/kj /kjk esa ifj.kkeh ifjorZu(∆IB) osQ vuqikr dks /kjk izo/Zd xq.kkad (β) dgrs gSaA

CE

Cac

B V

II

β ∆

= ∆ (14.10)

bls y?kq flXuy /kjk yfC/ Hkh dgrs gSa rFkk bldk eku vR;f/d gksrk gSA ;fn ge osQoyIC rFkk IB dk vuqikr Kkr djsa rks gesa V“kafkLVj dk dc β izkIr gksrk gSA vr%

Cdc

B

II

β = (14.11)

pw¡fd ICesa IB osQ lkFk yxHkx jSf[kdr% o‘f… gksrh gS rFkk tc IB = 0 gS rks IC = 0 gksrk gS] βdc

rFkk βac osQ eku yxHkx cjkcj gksrs gSaA vr% vf/dka’k ifjdyuksa osQ fy, βdc dk mi;ksx fd;ktk ldrk gSA VCE rFkk IB (;k IC)esa ifjorZu osQ lkFk βac rFkk βdc nksuksa esa FkksM+k ifjorZugksrk gSA

mnkgj.k 14.8 fp=k 14.30(b) esa n’kkZ, x, fuxZr vfHkykkf.kd ls fdlh V“kafkLVj osQ βac

rFkk βdc osQ eku ifjdfyr dhft, tcfd VCE = 10 V gS rFkk IC = 4.0 mA gSAgy

CE

Cac

B V

II

β ∆

= ∆ ;C

dcB

II

β =

VCE rFkk IC osQ fn, x, ekuksa ij βac rFkk βdc osQ ekuksa dks Kkr djus osQ fy, ge bl izdkjvkxs c<+ ldrs gSaA IC osQ fn, x, eku ls oqQN de rFkk oqQN vf/d IB osQ nks ekuksa osQ fy, fdUghanks vfHkykkf.kdksa ij fopkj djrs gSaA ;gk¡ IC = 4.0 mA. (IB= 30 rFkk 20 µA osQ fy,vfHkykkf.kdksa dk p;u dhft,) VCE = 10 V ij ge xzkI+kQ ls IC osQ nks eku izkIr djrs gSaA

498

HkkSfrdh

mnkgj.k

14.8

rc∆IB = (30 – 20) µA = 10 µA, ∆IC = (4.5 – 3.0) mA = 1.5 mAvr%, βac = 1.5 mA/ 10 µA = 150βdc, dk eku Kkr djus osQ fy, ;k rks VCE = 10 V ij IC = 4.0 mA osQ rnuq:ih IB osQ ekudk vuqeku yxkb, vFkok p;u fd, x, nks vfHkykkf.kdksa osQ fy, βdc osQ nks eku ifjdfyrdhft, rFkk budk vkSlr Kkr dhft,Avr%, IC = 4.5 mA vkSj IB = 30 µA osQ fy,βdc = 4.5 mA/ 30 µA = 150rFkk IC = 3.0 mA rFkk IB = 20 µA osQ fy,βdc =3.0 mA / 20 µA = 150bl izdkj βdc =(150 + 150) /2 = 150

14.9.3 V“kafkLVj ,d ;qfDr osQ :i esa

mi;ksx fd, tkus okys foU;kl (tSls CB, CC rFkk CE), E-B rFkk B-C laf/;ksa osQ ck;l rFkkizpkyu ks=k tSls vard] lfØ; ks=k rFkk lar‘Ir osQ vk/kj ij V“kafkLVj dk mi;ksx ,d ;qfDrosQ :i esa fd;k tk ldrk gSA tSlk fd ge igys gh o.kZu dj pqosQ gSa ge osQoy CE foU;klrd gh lhfer jgsaxs rFkk fdlh ;qfDr dh dk;Z iz.kkyh dks le>us osQ fy, ml ;qfDr osQ izpkyuks=k rFkk ck;lu rd gh viuk Ł;ku osaQfær j[ksaxsA

tc V“kafkLVj dk mi;ksx vard vFkok lar‘Ir voLFkkesa fd;k tkrk gS rks ;g ,d fLop dh Hkk¡fr dk;Z djrkgSA blosQ foijhr fdlh V“kafkLVj dks ,d izo/Zd osQ:i esa mi;ksx djus osQ fy, bls lfØ; ks=k esa izpkfyrdjuk gksxkA(i) V“kafkLVj fLop osQ :i esage fp=k 14.31(a) esa n’kkZ, CE foU;kl esa vk/kjck;flr V“kafkLVj osQ O;ogkj dk fo’ys"k.k djosQ V“kafkLVjdk fLop osQ :i esa izpkyu le>us dk iz;kl djsaxsA

bl ifjiFk osQ fuos’k rFkk fuxZr ikksa ij fdj[+kksiQoksYVrk fu;e dk vuqiz;ksx djus ij gesa izkIr gksrk gS

VBB = IBRB + VBE (14.12)

rFkkVCE = VCC – ICRC. (14.13)

;gk¡ ge VBB dks dc fuos’k oksYVrk Vi rFkk VCE

dks dc fuxZr oksYVrk VO le>saxsA vr%Vi = IBRB + VBE rFkkVo = VCC – ICRC.

vkb, ;g ns[ksa fd ViosQ ’kwU; ls vkxs c<+us ij VO

esa D;k ifjorZu gksrs gSaA flfydkWu V“kafkLVjksa esa tc rdVi dk eku 0.6 V ls de gksrk gS V“kafkLVj vardvoLFkk esa jgrk gS rFkk IC ’kwU; gksrh gSA

vr% VO = VCC

tc Vi dk eku 0.6 V ls vf/d gks tkrk gS rks V“kafkLVj lfØ; voLFkk esa vk tkrk gS ftlesa

fp=k 14.31 (a) CE foU;kl esa vk/kj ck;flr V“kaftLVj(b) varj.k vfHkyk.kA

B

Vi

VO

VBB

VCCE

RC

IE

C +RB

(a)

(b)

VO

Vi

vard voLFkkks=k

lfØ;voLFkk ks=k

lar‘Ir voLFkkks=k

AV

IB

IC

499


fuxZr esa oqQN /kjk ICgksrh gSA rFkk in ICRCdk eku c<+us ij fuxZr oksYVrk Vo ?kVrh gSA Vi

esa o‘f… gksus ij ICesa yxHkx jSf[kdr% o‘f… gksrh gS vkSj blhfy, Vo dk eku jSf[kdr% ml le;rd ?kVrk tkrk gS tc rd fd eku yxHkx 1.0 V ls de ugha gks tkrkA

blls vkxs] ifjorZu vjSf[kr gks tkrk gS rFkk V“kafkLVj lar‘Ir voLFkk esa igq¡p tkrk gSA Vi

osQ eku esa vkSj o‘f… djus ij fuxZr oksYVrk esa vkSj deh gksrh gS rFkk ;g ’kwU; dh vksj c<+usyxrh gSA rFkkfi ;g ’kwU; dHkh ugha gksrhA ;fn ge VorFkk ViosQ chp xzkI+kQ [khaps] [ftls vk/kjck;flr V“kafkLVj dk varj.k vfHkyk.k* Hkh dgrs gSa [fp=k 14.31(b)] rks ge ;g ikrs gSa fdvard voLFkk rFkk lfØ; voLFkk osQ chp vkSj lafØ; voLFkk rFkk lar‘Ir voLFkk osQ chpHkh ,sls ks=k gksrs gSa tgk¡ ij ifjorZu esa jSf[kdrk ugha gksrh tks ;g n’kkZrk gS fd vard voLFkkls lfØ; voLFkk esa rFkk lafØ; voLFkk ls lar‘Ir voLFkk esa laØe.k cgqr Li"V ugha gksrsA

vkb,] vc ge ;g ns[ksa fd V“kafkLVj fLop dh Hkk¡fr oSQls dk;Z djrk gSA tc rd Vidkeku de gksrk gS vkSj ;g V“kafkLVj dks vxzfnf’kd ck;flr ugha djrk] Vodk eku vf/d (VCC

ij) gksrk gSA ;fn Vi dk eku bruk vf/d gS fd ;g V“kafkLVj dks lar‘Ir fLFkfr esa izpkfyrdjus osQ fy, i;kZIr gks rks Vo dk eku cgqr de] ’kwU; osQ vfr fudV gksrk gSA tc V“kafkLVjpkyu djus dh voLFkk esa ugha gksrk rks bls ^fLop vkWI+kQ* dh fLFkfr esa dgrs gSa rFkk tc ;glar‘Ir fLFkfr esa pyk tkrk gS rks bls fLop vkWu* esa dgk tkrk gSA blls ;g izdV gksrk gS fd;fn ge y?kq (de) ;k mPp (vf/d) voLFkk dks V“kafkLVj dh vard rFkk lar‘Ir voLFkkosQ rnuq:ih Lrjksa dh fdlh fuf’pr oksYVrk ls uhps vFkok ¯ij osQ :i esa ifjHkkf"kr djsa] rksge ;g dg ldrs gSa fd dksbZ y?kq fuos’k V“kafkLVj dk fLop vkWI+kQ dj nsrk gS tcfd mPpfuos’k V“kafkLVj dk fLop vkWu* dj nsrk gSA vU; ’kCnksa esa ge bls bl izdkj ls Hkh dg ldrsgSa fd V“kafkLVj dks fn;k x;k y?kq fuos’k mPp fuxZr iznku djrk gS tcfd V“kafkLVj dks fn;kx;k mPp fuos’k y?kq fuxZr iznku djrk gSA V“kafkLVj osQ fLop ifjiFk bl izdkj fMtkbu fd,tkrs gSa fd V“kafkLVj dHkh Hkh lfØ; voLFkk esa ugha jgrkA

(ii) V“kafkLVj izo/Zd osQ :i esaV“kafkLVj dks izo/Zd dh Hkk¡fr mi;ksx esa ykus osQ fy, ge Vo rFkk Vi osQ chp xzkI+kQ osQ lfØ;ks=k dk mi;ksx djsaxsA bl oØ osQ jSf[kd Hkkx dh izo.krk fuos’k esa ifjorZu osQ lkFk fuxZr esaifjorZu dh nj dks fu:fir djrh gSA ;g ‰.kkRed gksrh gS D;ksafd fuxZr dk eku VCC – ICRC

gS ICRCugha gSA ;gh dkj.k gS fd tSls&tSls fdlh CE izo/Zd dh fuos’k oksYVrk esa o‘f… gksrhgS bldh fuxZr oksYVrk esa deh gksrh tkrh gS rFkk fuxZr dks fuos’k dh dyk ls ckgj dgk tkrkgSA ;fn ge ;g ekusa fd ∆Vo rFkk ∆Vi fuxZr rFkk fuos’k oksYVrkvksa esa vYi ifjorZu gSa rc∆Vo/∆Vi dks izo/Zd dh y?kq flXuy oksYVrk yfC/ AV dgrs gSaA

;fn lfØ; ks=k osQ eŁ; flcnq osQ rnuq:ih oksYVrk VBB dk dksbZ fu;r eku gS] rks ifjiFk∆Vo/ ∆Vi oksYVrk yfC/ osQ CE izo/Zd dh Hkk¡fr O;ogkj djsxkA ge V“kaftLVj dh oksYVrkyfC/ AV dks ifjiFk osQ izfrjks/dksa osQ inksa esa rFkk /kjk yfC/ dks uhps n’kkZ, vuqlkj O;Drdj ldrs gSa %

gesa Kkr gS fd fuxZr oksYVrk Vo = VCC – ICRCvr%, ∆Vo = 0 – RC ∆ IC

blh izdkj Vi = IBRB + VBEls

∆Vi = RB ∆IB + ∆VBE

ijarq] ∆VBE dk eku ∆IBRBosQ eku dh rqyuk esa ux.; osQ leku gS] vr% bl CE izo/Zd(fp=k 14.32) dh oksYVrk yfC/ dks bl izdkj O;Dr dj ldrs gSaAAV = – RC ∆ IC / RB ∆IB

= –βac(RC /RB ) (14.14)

500

HkkSfrdh;gk¡ βac = ∆ IC/∆IB „lehdj.k (14.10) ls”A bl izdkj izo/Zd osQ :i esa mi;ksx djus osQfy, V“kafkLVj osQ lfØ; ks=k osQ jSf[kd Hkkx dk mi;ksx fd;k tk ldrk gSA V“kafkLVj dks ,dizoŁkZd (CE&foU;kl) osQ :i esa vxys vuqHkkx esa foLrkj ls ppkZ fd;k tk,xkA

14.9.4 V“kafkLVjµizo/Zd osQ :i esa (CE-foU;kl)

V“kafkLVj dks izo/Zd osQ :i esa izpkfyr djus osQ fy, ;g vko’;d gS fd ge blosQ izpkyuflcnq dks blosQ lfØ; ks=k osQ eŁ; esa dgha ij fu;r djsaA ;fn ge varj.k oØ osQ jSf[kd HkkxosQ eŁ; osQ flcnq osQ rnuq:ih VBB dk eku fu;r djsa rc dc vk/kj /kjk IB fu;r gksxh rFkkrnuq:ih laxzkgd /kjk IC Hkh fu;r gks tk,xhA dc oksYVrk VCE = VCC – ICRC Hkh fu;r jgsxhAVCE rFkk IB osQ izpkyu eku izo/Zd osQ izpkyu flcnq dks fu/kZfjr djrs gSaA

;fn vkiwfrZ VBB osQ lkFk Js.khØe esa fdlh flXuy osQlzksr dks la;ksftr djosQ vs vk;ke dh dksbZ y?kq T;koØh;oksYVrk dc vk/kj ck;l ij vŁ;kjksfir djsa rks vk/kj&Łkkjkesa laxzkgd /kjk IB osQ eku ij T;koØh; ifjorZu vŁ;kjksfirgks tk,¡xsA blosQ ifj.kkeLo:i laxzkgd /kjk IC ij HkhT;koØh; ifjorZu vŁ;kjksfir gks tk,¡xs tks fuxZr oksYVrkVO osQ eku esa Hkh rnuq:ih ifjorZu mRiUu djsaxsA cM+slaŁkkfj=kksa kjk dc oksYVrkvksa dks vo#… djosQ ge fuos’krFkk fuxZr osQ fljksa ij ac ifjorZuksa dks eki ldrs gSaA

izo/Zd osQ mijksDr fooj.k esa geus fdlh ac flXuyij fopkj ugha fd;k gSA O;kid :i esa izo/Zdksa dk mi;ksx izR;korhZ flXuyksa dks izof/Zr djusosQ fy, fd;k tkrk gSA eku yhft, fp=k 14.32 esa n’kkZ, vuqlkj ge fdlh ac fuos’k flXuyvi (ftls izof/Zr djuk gS) dks ck;l VBB (dc) ij vŁ;kjksfir djrs gSaA fuxZr dks laxzkgd rFkkHkwfe osQ chp izkIr fd;k tkrk gSA

fdlh Hkh izo/Zd dh fØ;kfof/ dks ljyrk ls le>us osQ fy, igys ge ;g ekurs gSa fdvi = 0 A rc fuxZr ik’k ij fdj[+kksiQ fu;e dk vuqiz;ksx djus ij] gesa izkIr gksrk gSA

Vcc = VCE + IcRL (14.15)blh izdkj fuos’k ik’k osQ fy,VBB = VBE + IBRB (14.16)tc vi ’kwU; ugha gS] rksVBE + vi = VBE + IB RB + ∆IB (RB + ri)VBE esa ifjorZu dks fuos’k izfrjks/ (ri) [lehdj.k (14.8) nsf[k,] rFkk IB esa ifjorZu ls

lac… fd;k tk ldrk gSA bl izdkj

vi = ∆IB (RB + ri)

= r ∆IB

IB esa ifjorZu ls Ic esa Hkh ifjorZu gksrk gSA ge lehdj.k (14.11) esa ifjHkkf"kr izkpy βdc

dh gh Hkk¡fr izkpy βac dks bl izdkj ifjHkkf"kr djrs gSa%

c cac

B b

I iI i

β∆

= =∆ (14.17)

bls ac /kjk yfC/ (Ai) Hkh dgrs gSaA izk;% fuxZr vfHkykkf.kd osQ jSf[kd ks=k esa βac dk ekuβdc osQ fudV gksrk gSA

fp=k 14.32 CE V“kaftLVj izo/Zd dk ,d ljy ifjiFk

501


mnkgj.k 14.9

pw¡fd VCCdk eku fu;r gS IB osQ dkj.k ICesa ifjorZu VCE rFkk izfrjks/d RL osQ fljksa ijfoHkoikr esa ifjorZu mRiUu djrk gSA

bu ifjorZuksa dks lehdj.k (14.15) kjk bl izdkj n’kkZ;k tk ldrk gSA∆VCC = ∆VCE + RL ∆IC = 0vFkok ∆VCE = –RL ∆IC

VCE esa ifjorZu fuxZr oksYVrk v0 gSA lehdj.k (14.10) ls gesa izkIr gksrk gSv0 = ∆VCE = –βac RL ∆IB

izo/Zd dh oksYVrk yfC/ gS

0 CEv

i B

v VA

v r I∆

= =∆

ac LRr

β= (14.18)

‰.kkRed fpÉ ;g fu:fir djrk gS fd fuxZr oksYVrk dyk esa fuos’k oksYVrk osQ foijhr gSAV“kafkLVj vfHkykkf.kd dh mijksDr O;k[;k esa geus ;g ik;k fd CE foU;kl esa /kjk

yfC/ βacgksrh gSA blesa geus oksYVrk yfC/ Av Hkh ns[khA vr% ge ’kfDr yfC/ Ap dks /kjkyfC/ rFkk oksYVrk yfC/ osQ xq.kuiQy osQ :i esa O;Dr dj ldrs gSaA xf.krh; :i esa

Ap = βac × Av (14.19)

pw¡fd βac rFkk Av osQ eku 1 ls vf/d gSa] vr% gesa ac ’kfDr yfC/ izkIr gksrh gSA rFkkfigesa ;g cks/ gksuk pkfg, fd V“kafkLVj dksbZ ’kfDr tuu ;qfDr ugha gSA fuxZr ij mPp ac ’kfDrosQ fy, vko’;d ¯tkZ cSVjh kjk iznku dh tkrh gSA

mnkgj.k 14.9 fp=k 14.31(a) esa fo|qr vkiwfrZ VBB esa 0V ls 5.0 V rd ifjorZu fd;ktk ldrk gSA Si V“kftLVj osQ fy, βdc = 250 rFkk RB = 100 kΩ; RC = 1 KΩ gS rFkk VCC

= 5.0V gSA ;g ekurs gq, fd tc V“kafkLVj lar‘Ir voLFkk esa gS] rks VCE = 0V rFkk VBE =

0.8V, (a) og U;wure vk/kj /kjk ifjdfyr dhft, ftl ij V“kafkLVj lar‘Ir voLFkk esa igq¡ptk,xkA (b) bl izdkj V1 dk og eku ftlesa V“kafkLVj fLop vkWu* dh Hkk¡fr dk;Z djsxkA (c)

V1 dk og ifjlj Kkr dhft, ftldk V“kafkLVj fLop vkWI+kQ* rFkk fLop vkWu* dh fLFkfr esajgrk gSAgyfn;k gqvk gS fd lar‘Irrk ij VCE = 0V, VBE = 0.8VVCE = VCC – ICRCIC = VCC/RC = 5.0V/1.0kΩ = 5.0 mA

blfy, IB = IC/β = 5.0 mA/250 = 20µA

og fuos’k oksYVrk ftl ij V“kafkLVj lar‘Irrk xzg.k djrk gSVIH = VBB = IBRB +VBE= 20µA × 100 kΩ + 0.8V = 2.8V

og fuos’k oksYVrk ftlls uhps V“kafkLVj vard fLFkfr esa jgrk gSAVIL = 0.6V, VIH = 2.8V

0.0V rFkk 0.6V, osQ chp V“kafkLVj fLop vkWiQ* voLFkk esa jgsxkA 2.8V rFkk 5.0V osQ chp;g ^fLop vkWu* voLFkk esa jgsxkAŁ;ku nhft,] tc IB dk eku 0.0mA ls 20mA osQ chp ifjofrZr gksrk gS] rks V“kafkLVj lfØ;voLFkk esa gksrk gSA bl ifjlj esa] IC = βIB ekU; gksrk gSA lar‘Irrk ifjlj esaIC ≤ β IB

502

HkkSfrdh

mnkgj.k

14.1

0mnkgj.k 14.10 fdlh CE-V“kafkLVj izo/Z osQ fy, 2.0 kΩ osQ mRltZd izfrjks/d osQ fy,fljksa ij 2.0 V gSA eku yhft, V“kafkLVj dk /kjk izo/Zd 100 gSA ;fn dc dk vk/kj /kjkdk eku flXuy /kjk dk 10 xquk gksrk gS] rks 2.0 V dh vkiwfrZ VBB Js.khØe esa la;ksftrizfrjks/d RB dk D;k eku gksuk pkfg,A laxzkgd izfrjks/ osQ fljksa ij dc foHkoikr Hkh ifjdfyrdhft,A (fp=k 14.32)Agy fuxZr dc oksYVrk 2.0 V vr% ac laxzkgd /kjk iC = 2.0/2000 = 1.0 mA vr%vkŁkkj ls xqtjus okyh flXuy /kjk iB = iC /β = 1.0 mA/100 = 0.010 mA

dc vk/kj /kjk = 10× 0.010 = 0.10 mA

lehdj.k 14.16, RB = (VBB - VBE ) /IB. ;g ekurs gq, fd VBE = 0.6 V,RB = (2.0 – 0.6 )/0.10 = 14 kΩdc laxzkgd /kjk IC = 100×0.10 = 10 mA

14.9.5 iquHkZj.k izo/Zd rFkk V“kafkLVj nksfy=kgeus ns[kk gS fd tc fdlh izoŁkZd esa ,d T;koØh; fuos’k flXuy fuosf’kr fd;k tkrk gSrks og izofŁkZr flXuy osQ :i esa fuxZr gksrk gSA bldk vFkZ ;g gS fd izoŁkZd osQ fuxZr esa

ac flXuy ikus osQ fy, ,d ckgjh fuos’k flXuyvko’;d gSA fdlh nksfy=k esa ckgjh fuos’k flXuyyxk, fcuk gh gesa ac fuxZr feyrk gSA nwljs ’kCnksa esa]nksfy=k dk fuxZr flXuy Lor% izfrikfyr gksrk gSA ,slkikus osQ fy, ,d izoŁkZd gh fy;k tkrk gSA fuxZrflXuy dk ,d Hkkx izkjafHkd flXuy dh dyk esa ghfuos’k dks okil iquHkZfjr (I+kQhMcSd) dj fn;k tkrkgSA bl izfØ;k dks ŁkukRed iquHkZj.k dgrs gSa] tSlkfp=k 14.33 (a) esa fn[kk;k x;k gSA iquHkZj.k izsjdh;;qXeu (vU;ksU; izsjdRo osQ kjk) ;k LC ;k RCifjiFkksa osQ kjk izkIr fd;k tk ldrk gSA fHkUu&fHkUuizdkj osQ nksfy=kksa ls fuxZr dks fuos’k ls ;qfXer djusosQ fy, fHkUu&fHkUu fof/;ksa (iquHkZj.k ifjiFk) dkmi;ksx djrs gSaA blosQ vykok fdlh fuf’pr vko‘fÙkij nksyu izkIr djus osQ fy, mi;qDr vuquknh ifjiFkmi;ksx fd;k tkrk gSA nksfy=k dh fØ;k dks le>us osQfy, vkb, fp=k 14.33(b) esa fn[kk, x, ifjiFk ijfopkj djsaA ,d oqaQMyh (T

1) ls nwljh oqaQMyh (T

2) esa

izsjdh; ;qXeu kjk iquHkZj.k iwjk fd;k tkrk gSA Ł;kunsus ;ksX; ckr ;g gS fd ;gk¡ oqaQMfy;k¡ T

1 rFkk T

2

,d gh ØksM+ ij yisVh gqbZ gSa vkSj blfy, viusvU;ksU; izsjdRo kjk izsjdh;&;qfXer gSaA ,d izoŁkZddh Hkk¡fr gh] vkŁkkj&mRltZd lafŁk vxzfnf’kd ck;lesa jgrh gS tcfd vkŁkkj&laxzkgd lafŁk i’pfnf’kdck;l esa jgrh gSA ljyrk dh n‘f"V ls tks foLr‘r ck;lifjiFk okLro esa mi;ksx esa yk, tkrs gSa mUgsa ;gk¡ ughan’kkZ;k x;k gSA

vc ge ;g le>us dk iz;kl djsaxs fd nksyuksadk xBu fdl izdkj ls gksrk gSA eku ysa fd fLopS

1 dks vkWu djs ftlls loZizFke ck;l vuqiz;qDr gksuh

fp=k 14.33 (a) ŁkukRed iquHkZj.k okys ,d Lor% izfrikfyr V“kaftLVjizoŁkZd dk nksfy=k osQ :i esa fØ;k djus dk fl…kar_(b) ,d ljy LC nksfy=k (laxzkgd Lofj=k)_ rFkk (c)

izsjdh; ;qXeu osQ dkj.k Łkkjk icvkSj i

edk mRFkku ,oa

iru (;k fuekZ.k)A

fuos’kV“kaftLVjizo/Zd

iquHkZj.kifjiFk

fuxZr

(a)

n-p-nC T2

4L

T2'

S1 (fLop)

vU;ksU; izsjdRo(pqacdh; ks=k kjk;qfXer)3

12

T1

fuxZr

(b)

X

Y

Z

IC

tX'

Y'

Z'

IE

t(i) (ii)

(c)

503


vkjaHk gks losQA Li"Vr;k] V“k afkLVj esa laxzkgd Łkkjk dk ,d egks£e (Surge) izokfgr gksxkA;g Łkkjk oqaQMyh T

2 ls gksdj tkrh gS ftlosQ fljks a dks fp=k 14.33 (b) esa la[;k 3

vkSj 4 nh xbZ gSA ;g Łkkjk vius iwjs vk;ke ij rRk.k ugha igq¡p ikrh] cfYd X lsY rd Łkhjs&Łkhjs c<+rh gS] tSlk fp=k 14.33 (c) (i) esa fn[kk;k x;k gSA oqaQMyh T

2 rFkk

oqaQMyh T1 osQ chp izsjdh; ;qXeu osQ dkj.k mRltZd ifjiFk esa ,d Łkkjk cgus yxrh

gS (Ł;ku nsa fd okLro esa ;gh fuos’k ls fuxZr dks iquHk Zj.k gS)A ŁkukRed iquHkZj.k osQdkj.k T

1 esa ;g Łkkjk (mRltZd Łkkjk) Hkh X′ ls Y′ rd c<+rh gS [(fp=k 14.33 (c)

(ii) ns[ks a ]A laxzkgd ifjiFk esa tqM+h gqbZ oqQaMyh T2 esa Łkkjk (laxzkgd Łkkjk) Y eku ij

igq¡prh gS rks V“kafkLVj lar‘Ir gks tkrk gSA bldk vFkZ ;g gS fd bl le; laxzkgd Łkkjkvius vfŁkdre eku ij gS] rFkk vc vkSj vf/d ugha c<+ ldrhA pw¡fd vc laxzkgdŁkkjk esa vkSj ifjorZu ugha gks jgk gS] blfy, T

2 osQ fudV pqacdh; ks=k c<+uk can gks

tkrk gSA tSls gh ks=k fLFkj gks tk,xk] oSls gh T2 ls T

1 esa iquHkZj.k #d tk,xkA iquHkZj.k

can gk sus ij mRltZd Łkkjk de gksuh ’kq: gks tkrh gSA iQyLo:i] laxzkgd Łkkjk Y ls Zdh vksj ?kVrh gS [fp=k 14.33 (c) (i)]A ijarq] laxzkgh Łkkjk osQ ?kVus osQ dkj.k oqaQMyh T

2

osQ fudV pqacdh; ks=k dk k; ’kq: gks tkrk gSA bl izdkj T1 dks T

2 esa ,d ?kVrk gqvk

ks=k fn[krk gS (izkjafHkd LVkVZ fØ;k osQ le; tc ks=k c<+ jgk Fkk] ls ;g fØ;k Bhdfoijhr gS)A blosQ dkj.k mRltZd /kjk ml le; rd vkSj ?kVrh gS tc rd ;g Z' iju igq¡p tk, vkSj V“kafkLVj dV&vkWI+kQ (foPNsn) gks tk,A bldk vFkZ gS fd I

E rFkk I

C

nksuksa /kjkvksa dk izokg #d tkrk gSA blfy, V“kafkLVj viuh izkjafHkd voLFkk (tc ’kfDrizFke ckj vkWu dh xbZ Fkh) esa okil ykSV vkrk gSA blosQ ckn iwjh izfØ;k Lo;a Lor%nksgjkrh gSA vFkkZr] V“kafkLVj igys lar‘Ir voLFkk esa tkrk gS] fiQj dV&vkWI+kQ esa vkSj fiQjokil lar‘Ir voLFkk esa ykSV vkrk gSA lar‘Ir voLFkk ls dV&vkWI+kQ vkSj fiQj okil vkusrd dh fØ;k esa yxk le; VSad&ifjiFk ;k leLofjr ifjiFk (oqaQMyh T

2 dk izsjdRo

L rFkk laŁkkfj=k C ik’oZØe esa la;ksftr gSa) osQ fLFkjkadksa ij fuHkZj djrk gSA bl leLofjrifjiFk dh vuquknh vko‘fÙk ( ν) gh og vko‘fÙk gS tks fuŁkkZfjr djrh gS fd nksyu fdl vko‘fÙkij nksfyr gksxk

1

2 LCν

= (14.20)

fp=k 14.33 (b) osQ ifjiFk esa VSad ;k leLofjr ifjiFk laxzkgd dh vksj tksM+k x;k gSA blfy,bls leLofjr laxzkgd nksfy=k dgrs gSaA ;fn leLofjr ifjiFk vkŁkkj dh vksj gks rks blsleLofjr vkŁkkj nksfy=k dgsaxsA dbZ nwljs izdkj osQ VSad ifjiFk (tSls RC) ;k iquHkZj.k ifjiFkHkh gksrs gSa ftuls fofHkUu izdkj osQ nksfy=k curs gSa tSls dkWyfiV nksfy=k] gkVZys nksfy=k] RC-

nksfy=k vkfnA

14.10 vadd bysDV“kWfudh rFkk roZQ (ykWftd) xsVfiNys vuqHkkxksa esa ftu izo/Zdksa] nksfy=kksa tSls bysDV“kWfud ifjiFkksa ls vkidk ifjp; djk;k x;kFkk muesa oksYVrk vFkok fo|qr/kjkvksa osQ flXuy lrr dky ifjorZuh; oksYVrkvksa vFkok /kjkvksaosQ :i esa FksA bl izdkj osQ flXuyksa dks larr vFkok vuq:i flXuy dgrs gSaA fp=k 14.34(a)esa ,d ,slk gh izk:fid vuq:i flXuy n’kkZ;k x;k gSA fp=k 14.34(b) esa ,d Lian rjax :in’kkZ;k x;k gS ftlesa oksYVrk osQ osQoy fofoDr eku gh laHko gSaA bl izdkj osQ flXuyksa dksfu:fir djus osQ fy, fvk/kjh vadksa dk mi;ksx ljy gksrk gSA fvk/kjh vadu iz.kkyh esaosQoy nks gh vad ‘0’ (tSls, 0 V) rFkk ‘1’ (tSls, 5 V) gksrs gSaA vadd bysDV“kWfudh esa ge osQoy]fp=k 14.34(b) esa n’kkZ, vuqlkj] bUgha nks oksYVrk Lrjksa dk mi;ksx djrs gSaA bu flXuyksa dksvadh; flXuy dgrs gSaA vadh; ifjiFkksa esa fuos’kh rFkk fuxZr oksYVrkvksa osQ osQoy nks eku gh(ftUgsa 0 rFkk 1 ls fu:fir fd;k tkrk gS) vuqes; gSaA

504

HkkSfrdhbl vuqHkkx dk mís’; vadd bysDV“kWfudh dks le>us osQ fy, izFke pj.k iznku djuk gSA

;gk¡ ge vius vŁ;;u dks vadd bysDV“kWfudh osQ oqQN ewyHkwr jpuk[kaMksa (ftUgsa ykWfkd xsVdgrs gSa) rd gh lhfer j[ksaxsA ;s jpuk[kaM fof’k"V <ax ls vadh; flXuyksa dks lalkfŁkr djrsgSaA ykWftd xsVksa dk mi;ksx oSQyoqQysVjksa] vadh; ?kfM+;ksa] oaQI;wVjksa] jkscksVksa] vkS|ksfxd fu;a=k.kiz.kkfy;ksa rFkk nwjlapkjksa esa fd;k tkrk gSA

vadh; ifjiFk osQ :i esa ge vius ?kjksa esa mi;ksx gksus okys fLopksa dk mnkgj.k ys ldrsgSaA fLop dh fLFkfr osQ vuqlkj izdk’k ^vkWu* vFkok ^vkWI+kQ* ij fuHkZj djrk gSA tc izdk’k^vkWu* gksrk gS rks fuxZr eku ‘1’ gksrk gS rFkk tc izdk’k vkWI+kQ* gksrk gS] rks fuxZr eku ‘0’ gksrkgSA fuos’k izdk’k fLop dh fLFkfr;k¡ gSaA izdk’k dks fØ;k’khy cukus osQ fy, fLop dks ;k rks^vkWu* vFkok ^vkWI+kQ* dh fLFkfr;ksa esa j[krs gSaA

t

oksYV

rkvk;ke

le;

(a)

t

oksYV

rkvk;ke

le;

Lrj 1

Lrj 0

(b)

+

fp=k 14.34 (a) vuq:i flXuy (b) vadh; flXuyA

14.10.1 ykWfkd xsV

xsV ,d ,slk vadh; ifjiFk (Digital circuit) gksrk gS tks fuos’kh rFkk fuxZr oksYVrkvksa osQchp fdlh fuf’pr rkfoZQd laca/ dk ikyu djrk gSA blhfy, O;kid :i esa bUgsa ykWftdxsV dgrs gSaA xsV dgus dk dkj.k ;g gS fd ;s lwpuk osQ izokg dks fu;af=kr djrs gSaA O;kid:i esa mi;ksx fd, tkus okys ik¡p ykWftd xsV NOT, AND, OR, NAND rFkk NOR gSaAizR;sd ykWftd xsV dks fdlh izrhd kjk bafxr djrs gSa rFkk blosQ izdk;Z dks ,d lR;ekulkj.kh kjk ifjHkkf"kr fd;k tkrk gS tks lHkh laHko fuos’kh roZQ Lrj la;kstuksa rFkk muosQvius&vius fuxZr roZQ Lrjksa dks n’kkZrh gSA lR;eku lkj.kh ykWftd xsVksa osQ O;ogkj dksle>us esa lgk;rk djrh gSA bu ykWftd xsVksa dks vŁkZpkyd ;qfDr;ksa dk mi;ksx djosQ cuk;ktk ldrk gSA

(i) NOT xsV

;g lokZf/d ewyHkwr xsV gS ftlesa osQoy ,d fuos’k rFkk ,d fuxZr gksrk gSA ;g ;fn fuos’k‘0’ gS rks ‘1’ fuxZr mRiUu djrk gS rFkk ;fn fuos’k ‘1’ gS rks ‘0’ fuxZr mRiUu djrk gSA vFkkZr;g fdlh fuos’k dk vius fuxZr ij O;qRØfer :ikarj mRiUu djrk gSA ;gh dkj.k gS fdbls mRØed ;k izfryksed Hkh dgrs gSaA fp=k 14.35 esa bl kj dk O;kid :i esa mi;ksx

gksus okyk izrhd rFkk mldh lR;eku lkj.kh nh x;h gSA(ii) OR xsVfdlh OR xsV osQ ,d fuxZr osQ lkFk nks ;k vf/d fuos’k gksrs gSaA fp=k 14.36 esa bl kj dkroZQ izrhd rFkk lR;eku lkj.kh n’kkZ;h x;h gSA blesa fuxZr Y ‘1’ gS tc ;k rks fuos’k A vFkokfuos’k B 1 gSa] ;k nksuksa 1 gSa vFkkZr ;fn dksbZ Hkh fuos’k mPp gS rks fuxZr mPp gksrk gSA

fuos’k fuxZr

A Y

0 1

1 0

(b)

fp=k 14.35

NOT xsV dh (a) roZQ izrhd(b) lR;eku lkj.khA

505


mnkgj.k 14.1

1

mijksDr xf.krh; rkfoZQd lafØ;kvksa osQ vfrfjDr bl xsV dk mi;ksx Lian rjax:i dksla’kksf/r djus esa fd;k tk ldrk gSA bls fuEufyf[kr mnkgj.k esa Li"V fd;k x;k gSA

mnkgj.k 14.11 fp=k 14.37 esa fn, x, fuos’k A rFkk B osQ fy, ‘OR’ xsV osQ fuxZrrjax:i dks U;k;ksfpr Bgjkb,Agy fuEufyf[kr ij Ł;ku nhft,l t < t

1 ij] A = 0, B = 0; blfy, Y = 0

l t1 ls t

2 rd] A = 1, B = 0; blfy, Y = 1

l t2 ls t

3 rd] A = 1, B = 1; blfy, Y = 1

l t3 ls t

4 rd] A = 0, B = 1; blfy, Y = 1

l t4 ls t

5 rd] A = 0, B = 0; blfy, Y = 0

l t5 ls t

6 rd] A = 1, B = 0; blfy, Y = 1

l t > t6 osQ fy,] A = 0, B = 1; blfy, Y = 1

blfy, Y dk rjax:i oSlk gh gksxk tSlk fp=k 14.37 esa fn[kk;k x;k gSA

fp=k 14.37

(iii) AND xsVfdlh AND xsV esa nks ;k vf/d fuos’k rFkk ,d fuxZr gksrs gSaA AND xsV dk fuxZr Y osQoy1 gksrk gS tc fuos’k A rFkk fuos’k B nksuksa 1 gSaA bl xsV dk roZQ izrhd rFkk lR;eku lkj.khfp=k 14.38 esa n’kkZ;h xbZ gSaA

fuos’k fuxZr

A B Y

0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 1

(b)

fp=k 14.36 (a) OR xsV dk roZQ izrhd (b) OR xsV dh lR;eku lkj.khA

fuos’k fuxZr

A B Y

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1

(b)fp=k 14.38 AND xsV dk (a) roZQ izrhd rFkk (b) lR;eku lkj.khA

506

HkkSfrdh

mnkgj.k

14.1

3mn

kgj.k

14.1

2mnkgj.k 14.12 A vkSj B fuos’k osQ rjax:iksa dks mnkgj.k 14.11 osQ leku yhft,AAND xsV ls izkIr fuxZr rjax:i dks LosQp dhft,Agyl t ≤ t

1 osQ fy,_ A = 0, B = 0; blfy, Y = 0

l t1 ls t

2 rd_ A = 1, B = 0; blfy, Y = 0

l t2 ls t

3 rd_ A = 1, B = 1; blfy, Y = 1

l t3 ls t

4 rd_ A = 0, B = 1; blfy, Y = 0

l t4 ls t

5 rd_ A = 0, B = 0; blfy, Y = 0

l t5 ls t

6 rd_ A = 1, B = 0; blfy, Y = 0

l t > t6 osQ fy,_ A = 0, B = 1; blfy, Y = 0

blosQ vkŁkkj ij] AND xsV dk fuxZr rjax:i uhps fp=k esa n’kkZ, vuqlkj [khapktk ldrk gSA

fp=k 14.39

(iv) NAND xsV

;g ,d AND xsV gS ftldk NOT kj vuqxeu djrk gSA ;fn fuos’k A rFkk B nksuksa ‘1’ gSa rksfuxZr ‘1’ ugha gksrkA bl xsV dks ;g uke blosQ NOT AND O;ogkj osQ dkj.k fn;k x;k gSAfp=k 14.40 esa NAND xsV dk roZQ izrhd rFkk lR;eku lkj.kh n’kkZ;h xbZ gSA

NAND xsVksa dks lkoZf=kd xsV ;k lkoZ iz;kstd xsV Hkh dgrs gSa] D;ksafd bu xsVksa osQ iz;ksxls vki vU; ewyHkwr xsV tSls OR, AND rFkk NOT izkIr dj ldrs gSa (vH;kl 14.16 rFkk14.17 nsf[k,)A

fp=k 14.40 NAND xsV dk (a) roZQ izrhd rFkk (b) lR;eku lkj.khA

mnkgj.k 14.13 uhps fn[kk, x, fuos’k A rFkk B osQ fy, NAND xsV osQ fuxZr Y

dks LosQp dhft,Agyl t < t

1 osQ fy,_ A = 1, B = 1; blfy, Y = 0

l t1 ls t

2 rd_ A = 0, B = 0; blfy, Y = 1

l t2 ls t

3 rd_ A = 0, B = 1; blfy, Y = 1

l t3 ls t

4 rd_ A = 1, B = 0; blfy, Y = 1

fuos’k fuxZr

A B Y

0 0 1

0 1 1

1 0 1

1 1 0(b)

507


mnkgj.k 14.1

3l t

4 ls t

5 rd_ A = 1, B = 1; blfy, Y = 0

l t5 ls t

6 rd_ A = 0, B = 0; blfy, Y = 1

l t > t6 osQ fy,_ A = 0, B = 1; blfy, Y = 1

fp=k 14.41

(v) NOR xsVblosQ nks ;k vf/d fuos’k rFkk ,d fuxZr gksrk gSA OR xsV osQ i’pkr ,d NOT lafØ;kvuqiz;qDr djus ls NOT-OR xsV (vFkok osQoy NOR xsV ) izkIr gksrk gSA tc nksuksa fuos’k ArFkk B ‘0’ gksrs gSa rks fuxZr Y osQoy ‘1’ gksrk gS] vFkkZr u rks ,d fuos’k vkSj u gh vU; fuos’k‘1’ gSA fp=k 14.41 esa NOR xsV dk roZQ izrhd rFkk lR;eku lkj.kh n’kkZ;h x;h gSA

fp=k 14.42 NOR kj dk (a) roZQ izrhd rFkk (b) lR;eku lkj.khANOR kjkas dks lkoZf=kd kj vFkok lkoZ iz;kstd kj ekuk tkrk gSA D;ksafd osQoy NOR

xsVksa osQ mi;ksx ls vki lHkh xsVksa tSls AND, OR, rFkk NOT izkIr dj ldrs gaS (vH;kl14.18 rFkk 14.19 nsf[k, )

14.11 ,dhÑr ifjiFkifjiFkksa dks cukus dh ijaijkxr fofŁk bl izdkj gS % Mk;ksM] V“kafkLVj] R, L, C vkfn ?kVdksadks pqudj mUgsa okafNr <ax ls rkjksa kjk lksYMj djosQ tksM+k tkrk gSA V“kafkLVj osQ vkfo"dkjosQ ckn tks y?kq:i.k yk;k tk ldk mldk vuqiz;ksx djus ij Hkh ,sls ifjiFk LFkwy gksrs FksAblosQ vfrfjDr ,sls ifjiFk de fo’oluh; rFkk de iz?kkr&jksŁkh gksrs FksA ,d laiw.kZ ifjiFk(ftlesa cgqr ls vfØ; ?kVd tSls R vkSj C rFkk lfØ; ;qfDr;k¡ tSls Mk;ksM vkSj V“kafkLVjgksa) dks v…Zpkyd osQ fdlh NksVs ,dy CykWd (;k fpi) osQ mQij fufeZr djus dh Łkkj.kkus bysDV“kWfud izkS|ksfxdh esa Økafr yk nh gSA ,sls ifjiFk dks ,dhÑr ifjiFk (baVhxzsVsMl£dV&IC) dgrs gSaA lcls foLr‘r :i ls iz;ksx dh tkus okyh izkS|ksfxdh] eksuksfyfFkd,dhÑr ifjiFk gSA eksuksfyfFkd ’kCn nks xzhd ’kCnksa dk la;kstu gS] eksuksl (monos) dk vFkZ

fuos’k fuxZr

A B Y

0 0 1

0 1 0

1 0 0

1 1 0

(b)

508

HkkSfrdh

fp=k14.43 ‘fpi’ dk vkoj.k rFkk mlosQ la;kstu

IykfLVd vkoj.k^fpi*

^fpi* ls fiudk la;kstu

/krq fiubap

fiuy?kqflcnq

[kk¡pk

rhozrj ,oa y?kqrj % oaQI;wVj izkS|ksfxdh dk Hkfo";

lHkh oaQI;wVj iz.kkfy;ksa osQ ân; ij ,dhÑr ifjiFk (IC) gksrk gSA okLro eas yxHkx lHkh oS|qr ;qfDr;ksa tSls dkj]Vsyhfoku] CD Iys;j] lsy iQksu vkfn esa ,dhÑr ifjiFk (IC) yxs gksrs gSaA ftl y?kqdj.k osQ dkj.k vk/qfud futhoaQI;wVj cuuk laHko gks ik;k mldh jpuk fcuk IC osQ laHko ugha gks ldrh FkhA IC ,slh bysDV“kWfud ;qfDr;k¡ gSa ftuesacgqr ls V“kafkLVj] izfrjks/d] la/kfj=k] la;ksth rkj&lHkh ,d gh iSosQk esa gksrs gSaA vkius ^ekbØksizkslslj* osQ fo"k; esalquk gksxkA ekbØksizkslslj ,d ,slk IC gksrk gS tks fdlh oaQI;wVj esa lHkh lwpukvksa dks lalkf/r djrk gS tSls ;g [kkst[kcj j[kuk fd dkSu lh oaqQth nckbZ xbZ] dkSu lk dk;ZØe pyuk gS] [ksy vkfnA IC dk loZizFke vkfo"dkj lu~ 1958esa VsDlkl baLV“weSaV ij tSd fdYdh kjk fd;k x;k ftlosQ fy, mUgsa lu~ 2000 esa ukscsy iqjLdkj iznku fd;k x;kAIC dk fuekZ.k v/Zpkyd fØLVyksa osQ VqdM+ksa (vFkok fpi) ij iQksVksfyFkksxzkI+kQh izfØ;k kjk fd;k tkrk gSA bl izdkjleLr lwpuk izkS|ksfxdh m|ksx (IT industry) v/Zpkydksa ij fuHkZj gSA fiNys dbZ o"kks– esa IC dh tfVyrk,¡ c<+ xbZgSa tcfd blosQ yk.kksa dh vkeki fujarj floqQM+ jgh gSA fiNys ik¡p n’kdksa esa oaQI;wVj izkS|ksfxdh esa ukVdh; y?kqdj.kus vk/qfud oaQI;wVj dks rhozrj ,oa y?kqrj cuk fn;k gSA INTEL osQ lglaLFkkid xkWMZu ewjs us lu~ 1970 esa ;g crk;kFkk fd fdlh fpi (IC) dh Le‘fr kerk gj Ms<+ o"kZ esa yxHkx nks xquh gks tkrh gSA ;g ewjs osQ fu;e uke ls izpfyrgSA izfr fpi V“kafkLVjksa dh la[;k esa pj?kkrkadh :i ls o‘f… gks jgh gS rFkk o"kZ&nj&o"kZ oaQI;wVjksa dh kerk esa o‘f…gks jgh gS] fiQj Hkh ;s igys dh viskk vc lLrs gSaA orZeku izo‘fÙk osQ vk/kj ij ,sls laosQr fey jgs gSa fd lu~ 2020esa miyC/ oaQI;wVj 40 GHz (40,000 MHz) ij izpkfyr gksaxs] vkeki esa dgha NksVs] vf/d nk] rFkk vkt osQoaQI;wVjksa dh rqyuk esa dgha lLrs gksaxsA v/Zpkyd m|ksx rFkk oaQI;wVj izkS|ksfxdh esa foLiQksVd o‘f… dks xkWMZu ewjs osQfo[;kr m…j.k kjk lcls vPNs <ax ls bl izdkj O;Dr fd;k tk ldrk gS% ¶;fn Lopkfyr okgu m|ksx vŁkZpkydm|ksx dh Hkk¡fr izxfr djs rks dksbZ jkWYl jkW;l (Rolls Royce) dkj izfr xSyu 5 yk[k ehy r; djsxh vkSj mls ikoZQdjus dh viskk isaQduk lLrk gksxkA‚

gksrk gS ,dy vkSj fyFkksl (lithos) dk vFkZ gksrk gS iRFkjA izHkkor%bldk ;g vFkZ gS fd laiw.kZ ifjiFk fdlh ,dy flfydkWu fØLVy(;k fpi) ij fufeZr gSA fpi dh foek,¡ cgqr NksVh] yxHkx 1 mm× 1 mm ;k blls Hkh NksVh gks ldrh gSaA fp=k 14.43 esa ,slh gh ,dfpi vius lajkh IykfLVd vkoj.k esa n’kkZ;h xbZ gSA blosQ oqQN Hkkx lsIykfLVd vkoj.k gVk fn;k x;k gS rkfd fpi ls ckgj fiu rd vkusokys la;kstu dks n’kkZ;k tk losQA bu fiuksa ls gh ckÆ la;kstu cukrs gSaA

fuos’k flXuykas dh izÑfr osQ vk/kj ij ,dhÑr ifjiFkksa dks nkso.kks– esa ck¡Vk tk ldrk gS% (a) jSf[kd vFkok vuq:i ,dhÑr ifjiFkrFkk (b) vkafdd ,dhÑr ifjiFkA jSf[kd ,dhÑr ifjiFk vuq:i

flXuyksa dks lalkf/r djosQ vf/dre rFkk U;wure ekuksa osQ ifjlj esa ifjofrZr dj mUgsa fuckZ/rFkk larr cuk nsrs gSaA fuxZr oqQN va’k rd fuos’k osQ vuqØekuqikrh gksrk gS] vFkkZr og fuos’kosQ lkFk jSf[kdr% ifjofrZr gksrk gSA jSf[kd ,dhÑr ifjiFkksa esa lcls vf/d mi;ksxhlafØ;kRed izo/Zd (Operational amplifier) gSA.

vkafdd ,dhÑr ifjiFk mu flXuyksa dk lalk/u djrs gSa ftuosQ osQoy nks eku gksrs gSaAbuesa ykWfkd xsVksa tSls ifjiFk gksrs gSaA ,dhdj.k osQ Lrj (vFkkZr ,dhÑr ifjiFk esa ifjiFkvo;oksa ;k ykWfkd xsVksa dh la[;k) osQ vkŁkkj ij ,dhÑr ifjiFkksa dk ukedj.k fd;k tkrkgSA tSls oqQN IC dks Leky LosQy baVhxzs’ku] SSI (ykWfkd xsVksa dh la[;k ≤ 10)dgrs gSa rks oqQNvU; ehfM;e LosQy baVhxzs’ku] MSI (ykWfkd xsVksa dh la[;k ≤ 100)] yktZ LosQy baVhxzs’ku] LSI(ykWfkd xsVksa dh la[;k ≤ 1000) rFkk osjh yktZ LosQy baVhxzs’ku] VLSI (ykWfkd xsVksa dh la[;k> 1000)A ,dhÑr ifjiFkksa osQ fuekZ.k dh izkS|ksfxdh cgqr tfVy gS ijarq c‘gr Lrj ijvkS|ksfxd mRiknu gksus ls ;s vR;f/d lLrs gks x, gSaA

509


lkjka’k

1. vŁkZpkyd orZeku Bksl voLFkk vŁkZpkyd bysDV“kWfud ;qfDr;ksa_ tSlsµ Mk;ksM] V“kafkLVj],dhÑr ifjiFk bR;kfn esa iz;qDr ewy inkFkZ gSaA

2. vo;o rRoksa dh tkyd lajpuk ,oa ijek.kq lajpuk lqfuf’pr djrh gS fd fn;k x;k fo’ks"kinkFkZ fo|qrjksŁkh] Łkkrq vFkok vŁkZpkyd gksxkA

3. Łkkrqvksa dh izfrjksŁkdrk cgqr de (10–2 ls 10–8 Ωm) gS] fo|qrjksŁkh inkFkks– dh izfrjksŁkdrkcgqr vfŁkd (>108 Ωm–1) gS] tcfd vŁkZpkydksa dh izfrjksŁkdrk Łkkrqvksa vkSj fo|qrjksŁkhinkFkks– osQ eŁ; gksrh gSA

4. vŁkZpkyd rkfRod (Si, Ge) lkFk gh lkFk ;kSfxd (GaAs, CdS bR;kfn) gSaA5. ’kq… vŁkZpkyd ^uSt vŁkZpkyd* dgykrs gSaA vkos’k okgdksa (bysDV“kWu vkSj gksy) dh

mifLFkfr inkFkZ dk uSt* xq.k gS vkSj ;s mQ"eh; mÙkstu osQ ifj.kkeLo:i izkIr gksrs gSaA uStvŁkZpkydksa esa bysDV“kWuksa dh la[;k (n

e) gksyksa dh la[;k n

h leku gksrh gSA gksy vko’;d

:i ls izHkkoh Łkukos’k ;qDr bysDV“kWu fjfDr;k¡ gSaA6. ’kq… vŁkZpkydksa esa mi;qDr vinzO; osQ vifeJ.k* ls vkos’k okgdksa dh la[;k ifjofrZr dh

tk ldrh gSA ,sls vŁkZpkydksa dks vinzO;h vŁkZpkyd dgrs gSaA ;s nks izdkj (n- izdkj vkSjp- izdkj) osQ gksrs gSaA

7. n- izdkj osQ vŁkZpkyd esa ne >> n

h tcfd p- izdkj osQ vŁkZpkyd esa n

h>> n

e

gksrk gSA8. n- izdkj osQ vŁkZpkyd esa Si vFkok Ge dks iapla;ksth ijek.kq (nkrk) tSls As, Sb, P

bR;kfn osQ lkFk vifeJ.k ls izkIr fd;k tkrk gS] tcfd p- izdkj dk vŁkZpkyd Si vFkokGe dks f=kla;ksth ijek.kq (xzkgh) tSls B, Al, In bR;kfn osQ vifeJ.k ls izkIr fd;ktkrk gSA

9. lHkh n’kkvksa esa nen

n = n

i2A blosQ vfrfjDr inkFkZ iw.kZr;k fo|qr mnklhu gksrk gSA

10. inkFkZ osQ nks fHkUu mQtkZ cSaM (la;kstdrk cSaM vkSj pkyu cSaM) gksrs gSa] ftuesa bysDV“kWujgrs gSaA la;kstdrk cSaM dh mQtkZ pkyu cSaM dh mQtkZ dh viskk de gSA la;kstdrk cSaMesa lHkh mQtkZ Lrj iw.kZ gSa tcfd pkyu cSaM iw.kZr;k fjDr vFkok vkaf’kd :i ls iwfjr gksldrs gSaA fdlh Bksl osQ pkyu cSaM esa bysDV“kWu xfr djus osQ fy, eqDr gksrs gSa vkSjpkydrk osQ fy, mÙkjnk;h gksrs gSaA pkydrk dh lhek la;kstdrk cSaM (E

v) osQ ’kh"kZ vkSj

pkyu cSaM (Ec) osQ ry osQ eŁ; mQtkZ&varjky E

g ij fuHkZj djrh gSA la;kstdrk cSaM ls

bysDV“kWu mQ"ek] izdk’k vFkok fo|qr mQtkZ kjk pkyu cSaM esa mÙksftr fd, tk ldrs gSa]tks vŁkZpkyd esa izokfgr Łkkjk esa ifjorZu mRiUu djrs gSaA

11. fo|qr&jksŁkh gsrq Eg> 3 eV] vŁkZpkyd gsrq E

g = 0.2 eV ls 3 eV, tcfd Łkkrqvksa osQ fy,

Eg

≈ 0 gSA12. p-n lafŁk lHkh vŁkZpkyd ;qfDr;ksa dh ewy gSA tc ,slh lafŁk curh gS rks bysDV“kWu vFkok

gksy jfgr vpy vk;u ØksM+ dh ,d ^ßklh Lrj* cu tkrk gS tks lafŁk foHko jks/d* gsrqmÙkjnk;h gSA

13. ckg~; vuqiz;qDr oksYVrk dks ifjofrZr djosQ lafŁk foHko jks/d dks ifjofrZr fd;k tk ldrkgSA vxzfnf’kd ck;l (n- iQyd cSVjh osQ ‰.kkRed fljs ls vkSj p- iQyd cSVjh osQ ŁkukRedfljs ls lac… gS) esa jksfŁkdk de gks tkrh gS] tcfd i’pfnf’kd ck;l esa o‘f… gks tkrh gSAvr% fdlh p-n lafŁk Mk;ksM esa vxzfnf’kd ck;l Łkkjk dk eku vfŁkd (mA esa ) gksrk gStcfd i’pfnf’kd ck;l Łkkjk dk eku cgqr de (µA esa ) gksrk gSA

510

HkkSfrdh

14. Mk;ksM dks izR;korhZ (ac) oksYVrk osQ fn"Vdj.k (izR;korhZ Łkkjk dks ,d fn’kk esa izfrcafŁkrdjus) gsrq iz;ksx esa yk;k tk ldrk gSA laŁkkfj=k vFkok mi;qDr fiQYVj osQ iz;ksx ls fn"V Łkkjkdc oksYVrk izkIr dh tk ldrh gSA

15. oqQN fof’k"V iz;kstu Mk;ksM Hkh gksrs gSaA16. ts+uj Mk;ksM ,d ,slk gh fof’k"V iz;kstu Mk;ksM gSA ksuj Mk;ksM esa] i’pfnf’kd ck;l esa

,d fuf’pr oksYVrk osQ i’pkr Łkkjk ,dk,d c<+rh gS (Hkatu oksYVrk)A tsuj Mk;ksM dk ;gxq.k oksYVrk fu;a=kd osQ :i esa iz;ksx fd;k tkrk gSA

17. p-n lafŁk dks cgqr lh I+kQksVkWuh vFkok izdk’k bysDV“kWfud ;qfDr;k¡ izkIr djus gsrq Hkh iz;ksx fd;kx;k gS] tgk¡ Hkkx ysus okys rÙoksa esa ls ,d rÙo I+kQksVkWu gSA (a) I+kQksVksMk;ksM] ftlesa I+kQksVkWu mÙkstudk ifj.kke izrhi lar‘Ir Łkkjk ifjorZu gS] izdk’k dh rhozrk ekiu esa lgk;d gksrk gSA (b) lkSjlsy I+kQksVkWu mQtkZ dks fo|qr&mQtkZ esa ifjofrZr djrk gSA (c) izdk’k mRltZd Mk;ksM vkSj Mk;ksMyslj ftuesa ck;l oksYVrk kjk bysDV“kWu mÙkstu osQ dkj.k izdk’k dk mRiknu gksrk gSA

18. V“kafkLVj ,d n-p-n vFkok p-n-p lafŁk ;qfDr gSA eŁ; V“kafkLVj CykWd (iryk vkSj vYiekfnr) vkŁkkj* tcfd vU; nwljs bysDV“ksM mRltZd* vkSj laxzkgd* dgykrs gSaA mRltZd&vkŁkkjlafŁk] vxzfnf’kd ck;flr] tcfd laxzkgd&vkŁkkj lafŁk i’pfnf’kd ck;flr gksrk gSA

19. V“kafkLVj bl izdkj ls la;ksftr fd;k tkrk gS fd C vFkok E vFkok B fuos’k vkSj fuxZrnksuksa osQ mHk;fu"B gks ldrk gSA vr%] V“kafkLVj rhu foU;klksa esa iz;qDr fd;k tk ldrk gS& mHk;fu"B mRltZd (CE), mHk;fu"B laxzkgd (CC) vkSj mHk;fu"B vkŁkkj (CB)A fu;rIB osQ fy, I

C vkSj V

CE osQ eŁ; vkys[k fuxZr vfHkykkf.kd dgykrk gS] tcfd fu;r V

CE

osQ fy, IB vkSj V

BE osQ eŁ; vkys[k fuos’kh vfHkykkf.kd dgykrk gSA CE&foU;kl gsrq

egRoiw.kZ V“kafkLVj izkpy gSa%

fuos’kh izfrjksŁk]CE

B

BE

V

i I

Vr

∆∆

=

fuxZr izfrjksŁk]B

C

CE

I

o I

Vr

∆∆

=

Łkkjk izoŁkZu xq.kd]CE

B

C

VI

I

∆∆

=β

20. V“kafkLVj dks ,d izoŁkZd vkSj nksfy=k dh Hkk¡fr iz;ksx fd;k tk ldrk gSA okLro esa] nksfy=kdks ,d ,sls Loiks"kh izoŁkZd dh Hkk¡fr Hkh ekuk tk ldrk gS ftlesa fuxZr osQ va’k fdlh dksfuos’k esa leku dyk (ŁkukRed iquHkZj.k) esa iquHkZj.k fd;k tkrk gSA mHk;fu"B mRltZd

foU;kl esa V“kafkLVj izoŁkZd dh oksYVrk yfCŁk gS %B

C

i

ov R

RA β=

=

vv

, tgk¡ RC vkSj R

B

Øe’k% ifjiFk osQ laxzkgd vkSj vkŁkkj dh vksj osQ izfrjksŁk gSaA21. tc V“kafkLVj dk mi;ksx vard vFkok lar‘Ir voLFkk esa djrs gSa rks og fLop dh Hkk¡fr dk;Z

djrk gSA22. oqQN fo’ks"k ifjiFk gSa tks 0 vkSj 1 Lrj ls cus gq, vadh; MkVk dk lapkyu djrs gSaA ;g

vadh; bysDV“kWfud osQ fo"k; dk l‘tu djrk gSA23. fo’ks"k roZQ lafØ;k ikyu djus okys egRoiw.kZ vadh; ifjiFk roZQ kj (Logic gates)

dgykrs gSaA ;s OR, AND, NOT, NAND vkSj NOR xsV gSaA24. vkŁkqfud ;qx osQ ifjiFk esa] dbZ roZQlaxr xsV vFkok ifjiFkksa dks ,d ,dy fpi* esa ,dhÑr

djrs gSa] ftUgsa ,dhÑr ifjiFk (IC) dgrs gSaA

511


vH;kl

14.1 fdlh n- izdkj osQ flfydkWu esa fuEufyf[kr esa ls dkSu&lk izdFku lR; gS \(a) bysDV“kWu cgqla[;d okgd gSa vkSj f=kla;ksth ijek.kq vifeJd gSaA(b) bysDV“kWu vYila[;d okgd gSa vkSj iapla;ksth ijek.kq vifeJd gSaA(c) gksy (fooj) vYila[;d okgd gSa vkSj iapla;ksth ijek.kq vifeJd gSaA(d) gksy (fooj) cgqla[;d okgd gSa vkSj f=kla;ksth ijek.kq vifeJd gSaA

14.2 vH;kl 14.1 esa fn, x, dFkuksa esa ls dkSu&lk p-izdkj osQ vŁkZpkydksa osQ fy, lR; gS\14.3 dkcZu] flfydkWu vkSj tesZfu;e] izR;sd esa pkj la;kstd bysDV“kWu gSaA budh fo’ks"krk mQtkZ

cSaM varjky kjk i‘FkDÑr la;kstdrk vkSj pkyu cSaM kjk nh xbZ gSa] tks Øe’k% (Eg)C, (E

g)Si

rFkk (Eg)Ge osQ cjkcj gSaA fuEufyf[kr esa ls dkSu&lk izdFku lR; gS\

(a) (Eg)Si < (Eg)Ge < (Eg)C(b) (Eg)C < (Eg)Ge > (Eg)Si(c) (Eg)C > (Eg)Si > (Eg)Ge(d) (Eg)C = (Eg)Si = (Eg)Ge

14.4 fcuk ck;l p-n lafŁk ls] gksy p- ks=k esa n- ks=k dh vksj folfjr gksrs gSa] D;ksafd(a) n- ks=k esa eqDr bysDV“kWu mUgsa vkdf"kZr djrs gSaA(b) ;s foHkokarj osQ dkj.k lafŁk osQ ikj xfr djrs gSaA(c) p- ks=k esa gksy&lakærk] n- ks=k esa budh lkaærk ls vfŁkd gSA(d) mijksDr lHkhA

fopkj.kh; fo"k;1. vŁkZpkydksa esa mQtkZ cSaM (E

C vFkok E

V) fno~QfoLFkkfur gSa] ftldk rkRi;Z gS fd ;s Bksl esa

fdlh fof’k"V LFkku esa fLFkr ugha gSaA mQtkZ,¡ lexz ekŁ; gSaA tc vki ,d fp=k ns[krs gSa ftlesaE

C vFkok E

V ljy js[kk,¡ [khaph xbZ gSa rc mUgsa Øe’k% pkyu cSaM mQtkZ Lrj osQ ry ij vkSj

la;kstdrk cSaM mQtkZ Lrj osQ ’kh"kZ ij ysuk pkfg,A

2. rkfRod vŁkZpkydksa (Si vFkok Ge) esa vkSj p- vŁkZpkydksa esa vifeJdksa dks nks"k osQ :iesa lfUufo"V djosQ izkIr djrs gSaA ;kSfxd vŁkZpkydksa esa lkisk jllehdj.kferh; vuqikr esaifjorZu vŁkZpkyd osQ izdkj esa Hkh ifjorZu dj ldrk gSA mnkgj.kkFkZ] vkn’kZ GaAs esa Ga

vkSj As dk vuqikr 1 : 1 gS] ijarq GaAs esa Ga&izpqj okyk vFkok As-izpqj okyk Øe’k%Ga

1.1 As

0.9 vFkok Ga

0.9 As

1.1 gks ldrk gSA lkekU;r% nks"kksa dh mifLFkfr vŁkZpkydksa osQ

xq.kksa dks dbZ izdkj ls fu;af=kr djrh gSA

3. V“kafkLVj esa vkŁkkj ks=k ckjhd vkSj vYi ekfnr gksrk gS] vU;Fkk fuos’k dh vksj ls vkus okysbysDV“kWu vFkok gksy (eku yhft, CE&foU;kl esa mRltZd) laxzkgd rd igq¡p ugha ldrsA

4. geus nksfy=k dk ,d ŁkukRed iquHkZj.k izoŁkZd osQ :i esa mYys[k fd;k gSA LFkk;h nksyuksa gsrq]fuxZe oksYVrk (V

O) ls oksYVrk iquHkZj.k (V

fb) bl izdkj gksuk pkfg, fd izoŁkZu (A) osQ i’pkr

;g iqu% VO gks tkuk pkfg,A ;fn dksbZ va’k β′ dk iquHkZj.k gks rc V

fb = V

O. β′ vkSj izoŁkZu

osQ i’pkr bldk eku A(vo.β′) osQ cjkcj gksuk pkfg,A bldk vFkZ gS fd LFkk;h nksyuksa osQ

izfrikyu gsrq dlkSVh A β′ = 1 gSA ;g ckoZQgkmksu dlkSVh dgykrh gSA

5. nksfy=k esa iquHkZj.k leku dyk (ŁkukRed iquHkZj.k) esa gSA ;fn iquHkZj.k oksYVrk foijhr dyk(‰.kkRed iquHkZj.k) esa gS] rks yfCŁk 1 ls de gS vkSj ;g dHkh Hkh nksfy=k dh Hkk¡fr dk;Zugha dj ldrk gSA vfirq ;g ,d de yfCŁk okyk izoŁkZd gksxkA ;|fi] ‰.kkRed iquHkZj.kizoŁkZd esa ukW;t (jo) vkSj fo:i.k dks Hkh de djrk gS] tks ,d ykHknk;d yk.k gSA

512

HkkSfrdh14.5 tc p-n lafŁk ij vxzfnf’kd ck;l vuqiz;qDr fd;k tkrk gS] rc ;g

(a) foHko jks/d c<+krk gSA(b) cgqla[;d okgd Łkkjk dks ’kwU; dj nsrk gSA(c) foHko jks/d dks de dj nsrk gSA(d) mijksDr esa ls dksbZ ughaA

14.6 V“kafkLVj dh fØ;k gsrq fuEufyf[kr esa ls dkSu&ls dFku lgh gSa &(a) vkŁkkj] mRltZd vkSj laxzkgd ks=kksa dh vkeki vkSj vifeJ.k lkanzrk leku gksuh

pkfg,A(b) vkŁkkj ks=k cgqr ckjhd vkSj de vifefJr gksuk pkfg,A(c) mRltZd lafŁk vxzfnf’kd ck;l gS vkSj laxzkgd lafŁk i’pfnf’kd ck;l gSA(d) mRltZd lafŁk vkSj laxzkgd lafŁk nksuksa gh vxzfnf’kd ck;l gSaA

14.7 fdlh V“kafkLVj izoŁkZd osQ fy, oksYVrk yfCŁk(a) lHkh vko‘fÙk;ksa osQ fy, leku jgrh gSA(b) mPp vkSj fuEu vko‘fÙk;ksa ij mPp gksrh gS rFkk eŁ; vko‘fÙk ifjlj esa vpj jgrh gSA(c) mPp vkSj fuEu vko‘fÙk;ksa ij de gksrh gS vkSj eŁ; vko‘fÙk;ksa ij vpj jgrh gSA(d) mijksDr esa ls dksbZ ughaA

14.8 vŁkZ&rjaxh fn"Vdj.k esa] ;fn fuos’k vko‘fÙk 50 Hz gS rks fuxZe vko‘fÙk D;k gS\ leku fuos’kvko‘fÙk gsrq iw.kZ rjax fn"Vdkjh dh fuxZe vko‘fÙk D;k gS\

14.9 CE&V“kafkLVj izoŁkZd gsrq] 2 kΩ osQ laxzkgd izfrjksŁk osQ fljksa ij Łofu oksYVrk 2 V gSA ekuyhft, fd V“kafkLVj dk Łkkjk izoŁkZu xq.kd 100 gSA ;fn vkŁkkj izfrjksŁk 1 kΩ gS rks fuos’klaosQr (signal) oksYVrk vkSj vkŁkkj Łkkjk ifjdfyr dhft,A

14.10 ,d osQ i’pkr ,d Js.khØe lksikfur esa nks izoŁkZd la;ksftr fd, x, gSaA izFke izoŁkZd dhoksYVrk yfCŁk 10 vkSj frh; dh oksYVrk yfCŁk 20 gSA ;fn fuos’k laosQr 0.01 oksYV gS rksfuxZe izR;korhZ laosQr dk ifjdyu dhft,A

14.11 dksbZ p-n I+kQksVksMk;ksM 2.8 eV cSaM varjky okys vŁkZpkyd ls lafojfpr gSA D;k ;g6000 nm dh rjaxnSŁ;Z dk lalwpu dj ldrk gS\

vfrfjDr vH;kl14.12 flfydkWu ijek.kqvksa dh la[;k 5 × 1028 izfr m3 gSA ;g lkFk gh lkFk vklsZfud osQ

5 × 1022 ijek.kq izfr m3 vkSj bfM;e osQ 5 × 1020 ijek.kq izfr m3 ls vifefJr fd;k x;kgSA bysDV“kWu vkSj gksy dh la[;k dk ifjdyu dhft,A fn;k gS fd n

i = 1.5 × 1016 m–3A fn;k

x;k inkFkZ n- izdkj dk gS ;k p- izdkj dk\14.13 fdlh uSt v/Zpkyd esa tkZ varjky Eg dk eku 1.2eV gSA bldh gksy xfr’khyrk bysDV“kWu

xfr’khyrk dh rqyuk esa dkI+kQh de gS rFkk rki ij fuHkZj ugha gSA bldh 600 K rFkk300 K ij pkydrkvksa dk D;k vuqikr gS\ ;g ekfu, fd uSt okgd lkaærk ni dh rkifuHkZjrk bl izdkj O;Dr gksrh gS &

0 exp2

gi

B

En n

k T

=

tgk¡ n0 ,d fLFkjkad gSA14.14 fdlh p-n laf/ Mk;ksM esa /kjk I dks bl izdkj O;Dr fd;k tk ldrk gS

0 exp 12 B

eVI I

k T

=

513


tgk¡ I0 dks mRØfer lar‘Ir /kjk dgrs gSa] V Mk;ksM osQ fljksa ij oksYVrk gS rFkk ;g vxzfnf’kdck;l osQ fy, /ukRed rFkk i’pfnf’kd ck;l osQ fy, ‰.kkRed gSA I Mk;ksM ls izokfgr/kjk gS] kB cksYV~teku fu;rkad (8.6×10–5 eV/K) gS rFkk T ije rki gSA ;fn fdlh fn,x, Mk;ksM osQ fy, I0 = 5 × 10–12 A rFkk T = 300 K gS] rc(a) 0.6 V vxzfnf’kd oksYVrk osQ fy, vxzfnf’kd /kjk D;k gksxh?(b) ;fn Mk;ksM osQ fljksa ij oksYVrk dks c<+kdj 0.7 V dj nsa rks /kjk esa fdruh o‘f… gks

tk,xh?(c) xfrd izfrjks/ fdruk gS?(d) ;fn i’pfnf’kd oksYVrk dks 1 V ls 2 V dj nsa rks /kjk dk eku D;k gksxk?

14.15 vkidks fp=k 14.44 esa nks ifjiFk fn, x, gSaSA ;g n’kkZb, fd ifjiFk (a) OR xsV dh Hkk¡frO;ogkj djrk gS tcfd ifjiFk (b) AND xsV dh Hkk¡fr dk;Z djrk gSA

fp=k 14.44

14.16 uhps fn, x, fp=k 14.45 esa la;ksftr NAND xsV la;ksftr ifjiFk dh lR;eku lkj.khcukb,A

fp=k 14.45

vr% bl ifjiFk kjk dh tkus okyh ;FkkFkZ roZQ lafØ;k dk vfHkfuŁkkZj.k dhft,A14.17 vkidks fuEu fp=k 14.46 esa n’kkZ, vuqlkj ifjiFk fn, x, gSa ftuesa NAND xsV tqM+s gSaA

bu nksuksa ifjiFkksa kjk dh tkus okyh roZQ lafØ;kvksa dk vfHkfuŁkkZj.k dhft,A

fp=k 14.46

14.18 fp=k 14.47 esa fn, x, NOR xsV ;qDr ifjiFk dh lR;eku lkj.kh fyf[k, vkSj bl ifjiFkkjk vuqikfyr roZQ lafØ;kvksa (OR, AND, NOT) dks vfHkfuŁkkZfjr dhft,A(laosQr & A = 0, B = 1 rc nwljs NOR xsV osQ fuos’k A vkSj B, 0 gksaxs vkSj bl izdkjY = 1 gksxkA blh izdkj A vkSj B osQ nwljs la;kstuksa osQ fy, Y osQ eku izkIr dhft,A OR,

AND, NOT kjksa dh lR;eku lkj.kh ls rqyuk dhft, vkSj lgh fodYi izkIr dhft,A)

fp=k 14.47

514

HkkSfrdh

14.19 fp=k 14.48 esa n’kkZ, x, osQoy NOR xsVksa ls cus ifjiFk dh lR;eku lkj.kh cukb,A nksuksaifjiFkksa kjk vuqikfyr roZQ lafØ;kvksa (OR, AND, NOT) dks vfHkfuŁkkZfjr dhft,A

fp=k 14.48

v/Zpkyd bysDV“kWfudh& inkFkZ] ;qfDr;k¡ rFkk ljy...

Documents

Transcript of v/Zpkyd bysDV“kWfudh& inkFkZ] ;qfDr;k¡ rFkk ljy...