ශ්‍රේණිය 13 — වාරය 2

අර්ධ සන්නායක සහ p-n සන්ධි

අනිවාර්යයෙන් දැනගත යුතු කරුණු

• අභිලාෂණ බලපෑම: පෙර නැඹුරුව (p අග්‍රය + ට, n අග්‍රය - ට): බාධක ක්ෂේත්‍රය හීන වී ක්ෂය ස්ථරයේ පළල අඩුවී විශාල ධාරාවක් ගලයි; පසු නැඹුරුව: ක්ෂය ස්ථරය පළල් වී බහුතර වාහක ධාරාව සම්පූර්ණයෙන්ම අවහිර කරයි.
• පසු සංතෘප්ත ධාරාව (I_s): පසු නැඹුරුවේදී තාපජ සුළුතර වාහක නිසා ගලන ඉතා කුඩා කාන්දු ධාරාවකි (සිලිකන්වල nA අගයක්); උෂ්ණත්වය සමග සීඝ්‍රයෙන් වැඩිවේ.
• අර්ධ සන්නායකවල විද්‍යුත් උදාසීන බව: n-වර්ගය හෝ p-වර්ගය ලෙස හැඳින්වුවද, මුළු ස්ඵටිකයම සමස්තයක් ලෙස විද්‍යුත් උදාසීන වේ.

එක ප්‍රශ්නයක් උත්සාහ කරන්න

පරිශුද්ධ සිලිකන් ස්ඵටිකයකට (IV කාණ්ඩය) ඉන්ඩියම් හෝ බෝරෝන් (III කාණ්ඩය) වැනි ත්‍රිසංයුජ අපද්‍රව්‍ය පරමාණු මාත්‍රණය (doping) කළ විට සෑදෙන බාහිර අර්ධ සන්නායක වර්ගය කුමක්ද?

1. A. p-type semiconductor with holes as majority charge carriers
2. B. n-type semiconductor with conduction electrons as majority charge carriers
3. C. Intrinsic semiconductor with zero electrical conductivity
4. D. Superconducting ceramic compound

පිළිතුරු තේරීම් ඉංග්‍රීසි භාෂාවෙන් ඇත.

පිළිතුර බලන්න

පිළිතුර: A. p-type semiconductor with holes as majority charge carriers. III කාණ්ඩයේ ත්‍රිසංයුජ මූලද්‍රව්‍ය මඟින් සිලිකන් මාත්‍රණය කළ විට සහසංයුජ බන්ධනයක් සම්පූර්ණ කිරීමට ඉලෙක්ට්‍රෝනයක් මඳ වේ. එමඟින් කුහර (holes) බහුතර ආරෝපණ වාහකයන් බවට පත්වන අතර p-වර්ගයේ අර්ධ සන්නායකයක් සෑදේ.

ඉඩසර විසින් විභාග රටාවට අනුව ලියූ ආදර්ශ ප්‍රශ්නයකි. පසුගිය විභාග ප්‍රශ්න පත්‍රයකින් ගත් එකක් නොවේ.

ඩයෝඩ සහ ධාරා සෘජුකරණය

අනිවාර්යයෙන් දැනගත යුතු කරුණු

• ධාරිත්‍රක සුමටන පෙරහන: භාර ප්‍රතිරෝධයට සමාන්තරව සම්බන්ධ කළ ධාරිත්‍රකයක් මගින් රැළිති වෝල්ටීයතාව අඩු කර සිනිඳු DC ප්‍රතිදානයක් ලබාදෙයි (τ = RL · C).
• සේතු සෘජුකාරකයේ ධාරා මාර්ගය: ධන අර්ධයේදී D1 හා D3 සන්නයනය වේ; සෘණ අර්ධයේදී D2 හා D4 සන්නයනය වේ; අවස්ථා දෙකේදීම භාර ප්‍රතිරෝධය හරහා ධාරාව ගලන්නේ එකම දිශාවටයි.
• ඩයෝඩ ආරක්ෂාව: පෙර නැඹුරුවේදී ඩයෝඩය දැවී යාම වැළැක්වීමට නිරතුරුව ශ්‍රේණිගතව ධාරා සීමාකාරී ප්‍රතිරෝධකයක් සම්බන්ධ කළ යුතුය.

එක ප්‍රශ්නයක් උත්සාහ කරන්න

ප්‍රශස්ථ p-n සන්ධි ඩයෝඩ හතරක් භාවිත කරන පූර්ණ තරංග සේතු සෘජුකාරකයක් සඳහා 50 Hz සයින් ආකාර ප්‍රත්‍යාවර්ත ධාරා සැපයුමක් ලබාදේ. සෘජුකාරකයෙන් ලැබෙන සරල ධාරා ප්‍රතිදාන වෝල්ටීයතාවයේ මූලික රළැලි සංඛ්‍යාතය (ripple frequency) කුමක්ද?

1. A. 200 Hz
2. B. 25 Hz
3. C. 50 Hz
4. D. 100 Hz

පිළිතුර බලන්න

පිළිතුර: D. 100 Hz. පූර්ණ තරංග සෘජුකාරකයකදී ආදාන AC තරංගයේ ධන හා සෘණ අර්ධ චක්‍ර දෙකම එකම දිශාවට හරවනු ලැබේ. ආදාන එක් චක්‍රයකට ප්‍රතිදාන ස්පන්දන දෙකක් ලැබෙන බැවින් රළැලි සංඛ්‍යාතය ආදාන සංඛ්‍යාතය මෙන් දෙගුණයකි: f_ripple = 2 × 50 = 100 Hz වේ.

ඉඩසර විසින් විභාග රටාවට අනුව ලියූ ආදර්ශ ප්‍රශ්නයකි. පසුගිය විභාග ප්‍රශ්න පත්‍රයකින් ගත් එකක් නොවේ.

සෙනර් ඩයෝඩ සහ වෝල්ටීයතා නියාමනය

අනිවාර්යයෙන් දැනගත යුතු කරුණු

• ශ්‍රේණිගත ප්‍රතිරෝධකය තෝරාගැනීම (Rs): Rs = (Vin - Vz) / (Iz + IL); භාරය ඉවත් කළ විටද සීනර් ජව හානිය උපරිම Pz_max අගය නොඉක්මවිය යුතුය.
• නියාමන කොන්දේසිය: Vin > Vz වන තාක් සහ සීනර් ධාරාව Iz_min සහ Iz_max අතර පවතින තාක් පමණක් වෝල්ටීයතා නියාමනය පවතී.
• ගතික ප්‍රතිරෝධය rz: rz = ΔVz / ΔIz; පරිපූර්ණ සීනර් ඩයෝඩයක rz = 0 වේ.

එක ප්‍රශ්නයක් උත්සාහ කරන්න

වෝල්ටීයතා නියාමක පරිපථයකදී, අක්‍රමවත් DC ආදාන වෝල්ටීයතාවයට සාපේක්ෂව සෙනර් ඩයෝඩයක් සම්බන්ධ කළ යුත්තේ කෙසේද සහ එය නියත වෝල්ටීයතාවයක් පවත්වා ගන්නේ කුමන මෙහෙයුම් කලාපයේදීද?

1. A. In forward bias in series with the load, operating in the forward conduction region
2. B. In forward bias across the load, operating in the saturation region
3. C. In reverse bias in series with the load, operating below the knee voltage
4. D. In reverse bias across the load, operating in the reverse breakdown (Zener breakdown) region

පිළිතුරු තේරීම් ඉංග්‍රීසි භාෂාවෙන් ඇත.

පිළිතුර බලන්න

පිළිතුර: D. In reverse bias across the load, operating in the reverse breakdown (Zener breakdown) region. සෙනර් ඩයෝඩයක් වෝල්ටීයතා නියාමනය සඳහා භාරයට සමාන්තරගතව පසු නැඹුරු (reverse bias) ලෙස සම්බන්ධ කරනු ලබන අතර, එය පසු බිඳවැටුම් (reverse breakdown) කලාපයේ ක්‍රියාත්මක වෙමින් නියත වෝල්ටීයතාවයක් සපයයි.

ඉඩසර විසින් විභාග රටාවට අනුව ලියූ ආදර්ශ ප්‍රශ්නයකි. පසුගිය විභාග ප්‍රශ්න පත්‍රයකින් ගත් එකක් නොවේ.

ද්විධ්‍රැව සන්ධි ට්‍රාන්සිස්ටර (BJT)

අනිවාර්යයෙන් දැනගත යුතු කරුණු

• පොදු විමෝචක (CE) වෝල්ටීයතා වර්ධකය: ආදානය පාදමට ද ප්‍රතිදානය සංග්‍රාහකයෙන් ද ගනී; ඉහළ වෝල්ටීයතා ලාභයක් ලබාදෙන අතර ආදානය සහ ප්‍රතිදානය අතර 180° ක කලා ආපසු හැරවීමක් සිදු කරයි.
• පාදම-විමෝචක වෝල්ටීයතාව: සක්‍රීය හෝ සංතෘප්ත තත්වයේදී සිලිකන් BJT සඳහා Vbe ≈ 0.7 V වේ.
• ස්විචයක් ලෙස ට්‍රාන්සිස්ටරය: කපාහැරුම් (විවෘත ස්විචය, OFF) සහ සංතෘප්ත (වැසුණු ස්විචය, ON) කලාප අතර ක්‍රියාත්මක කෙරේ.

එක ප්‍රශ්නයක් උත්සාහ කරන්න

පොදු විමෝචක (CE) BJT ට්‍රාන්සිස්ටර වර්ධක පරිපථයක, පාදම ධාරාවේ කුඩා වෙනසක් ΔI_B = 20 μA මඟින් සංග්‍රාහක ධාරාවේ ΔI_C = 2.0 mA අනුරූප වෙනසක් ඇති කරයි. පොදු විමෝචක ධාරා ලාභය (β) කුමක්ද?

1. A. 50
2. B. 200
3. C. 100
4. D. 0.99

පිළිතුර බලන්න

පිළිතුර: C. 100. පොදු විමෝචක ධාරා ලාභය β = ΔI_C / ΔI_B වේ. β = (2.0 × 10⁻³ A) / (20 × 10⁻⁶ A) = 2000 / 20 = 100 වේ.

ඉඩසර විසින් විභාග රටාවට අනුව ලියූ ආදර්ශ ප්‍රශ්නයකි. පසුගිය විභාග ප්‍රශ්න පත්‍රයකින් ගත් එකක් නොවේ.

ක්ෂේත්‍ර බලපෑම් ට්‍රාන්සිස්ටර (FET / MOSFET)

අනිවාර්යයෙන් දැනගත යුතු කරුණු

• BJT සහ FET වෙනස්කම්: BJT ධාරා පාලිත ද්විධ්‍රැව උපාංගයකි; FET වෝල්ටීයතා පාලිත ඒකධ්‍රැව උපාංගයක් වන අතර ඉතා ඉහළ ආදාන ප්‍රතිරෝධයක් සහ අඩු තාප ඝෝෂාවක් ඇත.
• JFET සඳහා ෂොක්ලිගේ සමීකරණය: Id = Idss · [1 - (Vgs / Vp)]².
• MOSFET ස්ථිති විද්‍යුත් සංවේදීතාව: සිහින් SiO2 ස්ථරය ස්ථිති විද්‍යුත් විසර්ජන මගින් පහසුවෙන් විනාශ විය හැකි බැවින් ප්‍රතිස්ථිතික ආවරණවල ගබඩා කරයි.

එක ප්‍රශ්නයක් උත්සාහ කරන්න

ක්ෂේත්‍ර බලපෑම් ට්‍රාන්සිස්ටරයක් (FET) සහ ද්විධ්‍රැව සන්ධි ට්‍රාන්සිස්ටරයක් (BJT) අතර මූලික මෙහෙයුම් වෙනස කුමක්ද?

1. A. FET is a unipolar voltage-controlled device with extremely high input impedance, whereas BJT is a bipolar current-controlled device
2. B. FET has zero pinch-off voltage and negative breakdown resistance
3. C. BJT utilizes only majority carriers, whereas FET utilizes both electrons and holes simultaneously
4. D. BJT has infinite gate resistance, whereas FET requires high continuous gate current

පිළිතුරු තේරීම් ඉංග්‍රීසි භාෂාවෙන් ඇත.

පිළිතුර බලන්න

පිළිතුර: A. FET is a unipolar voltage-controlled device with extremely high input impedance, whereas BJT is a bipolar current-controlled device. FET යනු වෝල්ටීයතාව මඟින් පාලනය වන ඒකධ්‍රැව උපාංගයකි (unipolar voltage-controlled). එහි ආදාන ප්‍රතිබාධනය අතිශය ඉහළය. BJT යනු ධාරාව මඟින් පාලනය වන ද්විධ්‍රැව උපාංගයකි (current-controlled bipolar).

ඉඩසර විසින් විභාග රටාවට අනුව ලියූ ආදර්ශ ප්‍රශ්නයකි. පසුගිය විභාග ප්‍රශ්න පත්‍රයකින් ගත් එකක් නොවේ.

ක්‍රියාකාරී විස්තාරක (Op-Amps)

අනිවාර්යයෙන් දැනගත යුතු කරුණු

• සංසන්දකය (Open-Loop Comparator): ප්‍රතිපෝෂණ නොමැති විට: V+ > V- නම් Vout = +Vsat; V+ < V- නම් Vout = -Vsat; ආලෝක සහ උෂ්ණත්ව පාලක ස්විචවල භාවිත වේ.
• අතථ්‍ය භූගත සංකල්පය (Virtual Ground): (+) අග්‍රය භූගතව ඇති විට (-) අග්‍රයේ විභවයද ශූන්‍ය වේ (V- = 0 V).
• ප්‍රතිදාන සීමාව: ප්‍රතිදාන වෝල්ටීයතාව කිසිවිටෙක සැපයුම් වෝල්ටීයතා සීමාවන් ඉක්මවා යා නොහැක (-Vcc ≤ Vout ≤ +Vcc).

එක ප්‍රශ්නයක් උත්සාහ කරන්න

ප්‍රතිලෝමක වර්ධක ආකාරයෙන් සම්බන්ධ කර ඇති ප්‍රශස්ථ ක්‍රියාකාරී වර්ධකයක (op-amp), ආදාන ප්‍රතිරෝධකය R_in = 10 kΩ සහ ප්‍රතිපෝෂණ ප්‍රතිරෝධකය R_f = 100 kΩ වේ. වර්ධකයේ සංවෘත ලූප වෝල්ටීයතා ලාභය (A_v) කුමක්ද?

1. A. +10
2. B. -10
3. C. -0.1
4. D. +11

පිළිතුර බලන්න

පිළිතුර: B. -10. ප්‍රතිලෝමක ක්‍රියාකාරී වර්ධකයක සංවෘත ලූප වෝල්ටීයතා ලාභය A_v = - R_f / R_in සූත්‍රයෙන් ලැබේ. A_v = - 100 kΩ / 10 kΩ = -10 වේ (ඍණ ලකුණෙන් 180° ක කලා පෙරළියක් පෙන්නුම් කරයි).

ඉඩසර විසින් විභාග රටාවට අනුව ලියූ ආදර්ශ ප්‍රශ්නයකි. පසුගිය විභාග ප්‍රශ්න පත්‍රයකින් ගත් එකක් නොවේ.

තර්ක ද්වාර සහ බූලීය වීජ ගණිතය

අනිවාර්යයෙන් දැනගත යුතු කරුණු

• XOR සහ XNOR ද්වාර: XOR ද්වාරය Y = Ā B + A B̄ (ආදාන දෙක එකිනෙකට වෙනස් විට ප්‍රතිදානය 1 වේ); XNOR ද්වාරය Y = A B + Ā B̄ (ආදාන සමාන විට ප්‍රතිදානය 1 වේ).
• NAND මගින් NOT සෑදීම: NAND ද්වාරයක ආදාන දෙක එකට සම්බන්ධ කළ විට: Y = (A · A)̄ = Ā.
• බූලීය සරල කිරීමේ නීති: A + A·B = A; A + Ā·B = A + B.

එක ප්‍රශ්නයක් උත්සාහ කරන්න

බූලීය වීජ ගණිතයේ ඩිමෝර්ගන්ගේ පළමු ප්‍රමේයයට අනුව, තාර්කික ඓක්‍යයක අනුපූරකය වන NOT(A OR B) හෙවත් (A + B)' හි සරල කළ සමක ප්‍රකාශනය කුමක්ද?

1. A. A' · B' (NOT A AND NOT B)
2. B. A + B
3. C. A · B
4. D. A' + B' (NOT A OR NOT B)

පිළිතුරු තේරීම් ඉංග්‍රීසි භාෂාවෙන් ඇත.

පිළිතුර බලන්න

පිළිතුර: A. A' · B' (NOT A AND NOT B). ඩිමෝර්ගන්ගේ 1 වන ප්‍රමේයය අනුව: (A + B)' = A' · B' වේ. එනම් OR සංයෝජනයේ අනුපූරකය එක් එක් විචල්‍යයන්ගේ අනුපූරකවල AND සංයෝජනයට සමාන වේ.

ඉඩසර විසින් විභාග රටාවට අනුව ලියූ ආදර්ශ ප්‍රශ්නයකි. පසුගිය විභාග ප්‍රශ්න පත්‍රයකින් ගත් එකක් නොවේ.

ෆ්ලිප්-ෆ්ලොප් සහ අනුක්‍රමික තර්ක පරිපථ

අනිවාර්යයෙන් දැනගත යුතු කරුණු

• දාර ප්‍රේරණය එදිරිව මට්ටම් ප්‍රේරණය: දාර ප්‍රේරිත (Edge-triggered) ෆ්ලිප්-ෆ්ලොප් ප්‍රතිචාර දක්වන්නේ ඝටිකා ස්පන්දයේ නැගුම් හෝ බැසුම් දාරයේදී පමණි.
• සංඛ්‍යාත බෙදීම: JK ෆ්ලිප්-ෆ්ලොප් එකක් ටොගල් ආකාරයට (J = K = 1) සම්බන්ධ කළ විට සංඛ්‍යාතය 2 න් බෙදේ: f_out = f_clock / 2; ෆ්ලිප්-ෆ්ලොප් N ප්‍රමාණයක් ශ්‍රේණිගත කළ විට 2^N න් බෙදේ.
• විස්ථාපන රෙජිස්ටර (Shift Registers): ද්විමය දත්ත බිටුවෙන් බිටුව ඉදිරියට ගෙනයාමට භාවිත වේ.

එක ප්‍රශ්නයක් උත්සාහ කරන්න

ඩිජිටල් ඉලෙක්ට්‍රොනික්ස් විද්‍යාවේදී, අනුක්‍රමික තාර්කික පරිපථ (flip-flops සහ registers වැනි) සංයෝජක තාර්කික පරිපථවලින් (combinational circuits) පැහැදිලිව වෙන්කරන මූලික ලක්ෂණය කුමක්ද?

1. A. Sequential circuits can only be constructed using vacuum tubes rather than semiconductor transistors
2. B. Sequential circuits contain memory elements whose current output depends on both current inputs and past states
3. C. Sequential circuits have zero propagation delay and infinite frequency response
4. D. Sequential circuits depend solely on present instantaneous inputs without any feedback or clock signals

පිළිතුරු තේරීම් ඉංග්‍රීසි භාෂාවෙන් ඇත.

පිළිතුර බලන්න

පිළිතුර: B. Sequential circuits contain memory elements whose current output depends on both current inputs and past states. සංයෝජක පරිපථවල ප්‍රතිදානය තීරණය වන්නේ එම මොහොතේ පවතින ආදාන මත පමණි (මතකයක් නැත). අනුක්‍රමික පරිපථවල මතක මූලද්‍රව්‍ය (flip-flops) සහ ප්‍රතිපෝෂණ ඇති බැවින්, ප්‍රතිදානය තීරණය වන්නේ වත්මන් ආදාන මෙන්ම පූර්ව අවස්ථා (ඉතිහාසය) මතය.

ඉඩසර විසින් විභාග රටාවට අනුව ලියූ ආදර්ශ ප්‍රශ්නයකි. පසුගිය විභාග ප්‍රශ්න පත්‍රයකින් ගත් එකක් නොවේ.