வகுப்பு 13 — தவணை 2

குறைக்கடத்திகளும் p-n சந்திகளும்

கட்டாயம் தெரிந்திருக்க வேண்டியவை

• முக்கோடலின் தாக்கம்: முன்னோக்குக் கோடல் (p இற்கு +, n இற்கு -): குறைப்புப் பிரதேசம் மெலிதாகி பெருமளவிலான மின்னோட்டம் பாயும்; பின்னோக்குக் கோடல்: குறைப்புப் பிரதேசம் விரிவடைந்து பெரும்பான்மைப் பாய்ச்சலைத் தடுக்கும்.
• பின்னோக்கு நிரம்பல் மின்னோட்டம் (I_s): பின்னோக்குக் கோடலில் சிறுபான்மைக் காவிகளால் உருவாகும் மிகச் சிறிய கசிவு மின்னோட்டம்; வெப்பநிலையுடன் அதிகரிக்கும்.
• குறைக்கடத்திகளின் நடுநிலைமை: n-வகை அல்லது p-வகை என அழைக்கப்பட்டாலும் மொத்தப் படிகமும் மின் நடுநிலையானதே.

ஒரு வினாவை முயன்று பாருங்கள்

தூய சிலிக்கன் படிகத்துடன் (Group IV) இண்டியம் அல்லது போரான் (Group III) போன்ற மூவலவளவு மாசூட்டல் அணுக்கள் சேர்க்கப்படும்போது உருவாக்கப்படும் புறவியலான குறைகடத்தி வகை எது?

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

விடைத் தேர்வுகள் ஆங்கிலத்தில் உள்ளன.

விடையைப் பார்க்க

விடை: A. p-type semiconductor with holes as majority charge carriers. III ஆம் கூட்ட அணுக்கள் சேரும்போது துளைகள் (holes) பெரும்பான்மை காவிகளாக உருவாகின்றன. இதனால் p-வகை குறைகடத்தி உருவாகிறது.

இது பரீட்சை முறைக்கு அமைய இடசர எழுதிய மாதிரி வினா. கடந்தகால வினாத்தாளில் இருந்து எடுக்கப்பட்டதல்ல.

இருமுனையங்களும் திருத்தலும்

கட்டாயம் தெரிந்திருக்க வேண்டியவை

• கொள்ளளவி மட்டப்படுத்தல் வடிப்பான்: RL இற்கு சமாந்தரமாக இணைக்கப்படும் கொள்ளளவி சிற்றலை வோல்ற்றளவைக் குறைத்து சீரான DC ஐ வழங்குகிறது (τ = RL · C).
• பாலம் திருத்தியின் கடத்துப் பாதை: நேர் அரையில் D1 மற்றும் D3 கடத்தும்; எதிர் அரையில் D2 மற்றும் D4 கடத்தும்; இரு நிலைகளிலும் RL வழியே ஒரே திசையில் மின்னோட்டம் பாயும்.
• இருமுனையப் பாதுகாப்பு: அதிக மின்னோட்டத்தால் இருமுனையம் சேதமடைவதைத் தடுக்க தொடராக மின்னோட்டத்தைக் கட்டுப்படுத்தும் தடை இணைக்கப்பட வேண்டும்.

ஒரு வினாவை முயன்று பாருங்கள்

நான்கு டையோட்டுகளைக் கொண்ட முழு அலை பாலத் திருத்தி ஒன்று 50 Hz ஆடலோட்ட மின்வழங்கலில் தொழிற்படுகிறது. திருத்தப்பட்ட வெளியீட்டு DC மின்னழுத்தத்தின் சிற்றலை அதிர்வெண் யாது?

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

விடையைப் பார்க்க

விடை: D. 100 Hz. முழு அலைத் திருத்தியில் இரு அரை வட்டங்களும் திருத்தப்படுவதால் வெளியீட்டு சிற்றலை அதிர்வெண் f = 2 × 50 = 100 Hz ஆகும்.

இது பரீட்சை முறைக்கு அமைய இடசர எழுதிய மாதிரி வினா. கடந்தகால வினாத்தாளில் இருந்து எடுக்கப்பட்டதல்ல.

செனார் இருமுனையங்களும் மின்னழுத்த ஒழுங்குபடுத்தலும்

கட்டாயம் தெரிந்திருக்க வேண்டியவை

• தொடர்த் தடை தெரிவு (Rs): Rs = (Vin - Vz) / (Iz + IL); சுமை நீக்கப்பட்டாலும் செனார் வலு விரயம் உச்ச வரம்பு Pz_max ஐ தாண்டக்கூடாது.
• ஒழுங்காக்கத்திற்கான நிபந்தனை: Vin > Vz ஆகவும் செனார் மின்னோட்டம் Iz_min மற்றும் Iz_max இற்கு இடையிலும் இருக்கும் வரை மட்டுமே ஒழுங்காக்கம் நீடிக்கும்.
• இயக்கவியல் தடை rz: rz = ΔVz / ΔIz; இலட்சிய செனார் இருமுனையத்திற்கு rz = 0.

ஒரு வினாவை முயன்று பாருங்கள்

மின்னழுத்த சீராக்கி சுற்றில் செனர் டையோடு எவ்வாறு இணைக்கப்பட வேண்டும், மற்றும் எந்த தொழிற்பாட்டு வலயத்தில் அது மாறா மின்னழுத்தத்தைப் பேணுகிறது?

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

விடைத் தேர்வுகள் ஆங்கிலத்தில் உள்ளன.

விடையைப் பார்க்க

விடை: D. In reverse bias across the load, operating in the reverse breakdown (Zener breakdown) region. செனர் டையோடு சுமைக்கு சமாந்தரமாக பின்னோக்குக் கோடலில் (reverse bias) இணைக்கப்பட்டு, அதன் முறிவு வலயத்தில் (breakdown region) மாறா மின்னழுத்தத்தை வழங்குகிறது.

இது பரீட்சை முறைக்கு அமைய இடசர எழுதிய மாதிரி வினா. கடந்தகால வினாத்தாளில் இருந்து எடுக்கப்பட்டதல்ல.

இருதுருவ சந்தி டிரான்சிஸ்டர்கள் (BJT)

கட்டாயம் தெரிந்திருக்க வேண்டியவை

• பொதுக் கால்ப்பான் (CE) பெருக்கி: உள்ளீடு அடிக்கும் வெளிப்பாடு திரட்டிக்கும் இடையில் பெறப்படும்; உயர் வோல்ற்றளவு பெருக்கம் மற்றும் 180° கட்ட மாற்றம் கொண்டது.
• அடி-கால்ப்பான் வோல்ற்றளவு: தொழிற்படு நிலையில் சிலிக்கனுக்கு Vbe ≈ 0.7 V நிலையாக இருக்கும்.
• ஆளியாக திரான்சிஸ்டர்: வெட்டு நிலை (OFF) மற்றும் நிரம்பல் நிலை (ON) ஆகியவற்றிற்கிடையே இயக்கப்படுகிறது.

ஒரு வினாவை முயன்று பாருங்கள்

பொது உமிழ்ப்பான் (CE) BJT பெருக்கி சுற்றில் அடி மின்னோட்ட மாற்றம் ΔI_B = 20 μA ஆனது திரட்டி மின்னோட்ட மாற்றம் ΔI_C = 2.0 mA ஐ ஏற்படுத்துகிறது. மின்னோட்டப் பெருக்கம் β யாது?

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

விடையைப் பார்க்க

விடை: C. 100. மின்னோட்டப் பெருக்கம் β = ΔI_C / ΔI_B = 2.0 × 10⁻³ / 20 × 10⁻⁶ = 100.

இது பரீட்சை முறைக்கு அமைய இடசர எழுதிய மாதிரி வினா. கடந்தகால வினாத்தாளில் இருந்து எடுக்கப்பட்டதல்ல.

புலவிளைவு டிரான்சிஸ்டர்கள் (FET / MOSFET)

கட்டாயம் தெரிந்திருக்க வேண்டியவை

• BJT vs FET ஒப்பீடு: BJT மின்னோட்டக் கட்டுப்பாடு மற்றும் இருமுனையம்; FET வோல்ற்றளவுக் கட்டுப்பாடு, ஒருமுனையம் மற்றும் மிக உயர் உள்ளீட்டுத் தடை கொண்டது.
• ஷாக்லியின் சமன்பாடு: Id = Idss · [1 - (Vgs / Vp)]².
• MOSFET நிலைமின் உணர்திறன்: மிக மெல்லிய SiO2 படலம் நிலைமின்னிறக்கத்தால் சேதமடையக்கூடும் என்பதால் நிலைமின் எதிர்ப்புப் பொருட்களில் வைக்கப்படும்.

ஒரு வினாவை முயன்று பாருங்கள்

புல விளைவு டிரான்சிஸ்டர் (FET) மற்றும் இருமுனைச் சந்தி டிரான்சிஸ்டர் (BJT) ஆகியவற்றுக்கிடையிலான பிரதான தொழிற்பாட்டு வேறுபாடு எது?

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

விடைத் தேர்வுகள் ஆங்கிலத்தில் உள்ளன.

விடையைப் பார்க்க

விடை: A. FET is a unipolar voltage-controlled device with extremely high input impedance, whereas BJT is a bipolar current-controlled device. FET என்பது மின்னழுத்தத்தால் கட்டுப்படுத்தப்படும் ஒருமுனை சாதனமாகும் (அதிஉயர் உள்ளீட்டுத் தடை உடையது). BJT என்பது மின்னோட்டத்தால் கட்டுப்படுத்தப்படும் இருமுனை சாதனமாகும்.

இது பரீட்சை முறைக்கு அமைய இடசர எழுதிய மாதிரி வினா. கடந்தகால வினாத்தாளில் இருந்து எடுக்கப்பட்டதல்ல.

செயற்பாட்டு பெருக்கிகள் (Op-Amps)

கட்டாயம் தெரிந்திருக்க வேண்டியவை

• ஒப்பீட்டாளர் (திறந்த-தடம்): பின்னூட்டம் அற்ற நிலையில்: V+ > V- எனின் Vout = +Vsat; V+ < V- எனின் Vout = -Vsat; உணரிகள் மற்றும் தானியங்கி ஆளிகளில் பயன்படும்.
• மெய்நிகர் தரை: மாற்றா முனை தரைமட்டத்திலிருக்கும் போது (0 V) மாற்றும் முனையும் 0 V ஆக அமையும்.
• வெளிப்பாட்டு எல்லை: வெளிப்பாட்டு வோல்ற்றளவு மின் வழங்கல் அளவுகளைத் தாண்ட முடியாது (-Vcc ≤ Vout ≤ +Vcc).

ஒரு வினாவை முயன்று பாருங்கள்

தலைகீழ் பெருக்கி சுற்றில் இணைக்கப்பட்டுள்ள இலட்சிய தொழிற்பாட்டுப் பெருக்கியில் (op-amp), உள்ளீட்டுத் தடை R_in = 10 kΩ மற்றும் பின்னூட்டத் தடை R_f = 100 kΩ ஆகும். சுற்றின் மூடிய சுற்று மின்னழுத்தப் பெருக்கம் A_v யாது?

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

விடையைப் பார்க்க

விடை: B. -10. தலைகீழ் பெருக்கியின் மின்னழுத்தப் பெருக்கம் A_v = - R_f / R_in = - 100 / 10 = -10.

இது பரீட்சை முறைக்கு அமைய இடசர எழுதிய மாதிரி வினா. கடந்தகால வினாத்தாளில் இருந்து எடுக்கப்பட்டதல்ல.

தருக்க வாயில்களும் பூலியன் அட்சரகணிதமும்

கட்டாயம் தெரிந்திருக்க வேண்டியவை

• XOR மற்றும் XNOR வாயில்கள்: XOR: Y = Ā B + A B̄ (உள்ளீடுகள் வேறுபடும் போது வெளியீடு 1); XNOR: Y = A B + Ā B̄ (உள்ளீடுகள் சமனாகும்போது வெளியீடு 1).
• NAND இலிருந்து NOT ஆக்கல்: NAND இன் இரு உள்ளீடுகளையும் ஒன்றாக இணைத்தல்: Y = Ā.
• பூலியன் சுருக்கல் விதிகள்: A + A·B = A; A + Ā·B = A + B.

ஒரு வினாவை முயன்று பாருங்கள்

பூலியன் இயற்கணிதத்தின் டி மோர்கனின் முதலாம் தேற்றத்தின்படி, NOT(A OR B) இற்கு சமனான கோவை எது?

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)

விடைத் தேர்வுகள் ஆங்கிலத்தில் உள்ளன.

விடையைப் பார்க்க

விடை: A. A' · B' (NOT A AND NOT B). டி மோர்கனின் முதலாம் விதி: (A + B)' = A' · B'.

இது பரீட்சை முறைக்கு அமைய இடசர எழுதிய மாதிரி வினா. கடந்தகால வினாத்தாளில் இருந்து எடுக்கப்பட்டதல்ல.

ஃபிளிப்-ஃப்ளாப்புகளும் தொடர்முறை தருக்கச் சுற்றுகளும்

கட்டாயம் தெரிந்திருக்க வேண்டியவை

• விளிம்புத் தூண்டல்: கடிகார சமிக்ஞையின் ஏறு விளிம்பு அல்லது இறங்கு விளிம்பில் மட்டுமே தரவு புதுப்பிக்கப்படும்.
• மீடிறன் பிரித்தல்: JK பிளிப்-பிளப்பை Toggle முறையில் (J=K=1) இணைக்கும் போது கடிகார மீடிறன் பாதியாகப் பிரிக்கப்படும்: f_out = f_clock / 2; N பிளிப்-பிளப்புகள் 2^N ஆல் பிரிக்கும்.
• இடம்பெயர்வுப் பதிவகங்கள் (Shift Registers): தொடர் மற்றும் சமாந்தர தரவுப் பரிமாற்றத்திற்கு பயன்படும்.

ஒரு வினாவை முயன்று பாருங்கள்

இலக்கமுறை மின்னணுவியலில், தொடர் தருக்கச் சுற்றுகளை (flip-flops) சேர்க்கைத் தருக்கச் சுற்றுகளிலிருந்து (combinational circuits) வேறுபடுத்தும் அடிப்படைப் பண்பு எது?

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

விடைத் தேர்வுகள் ஆங்கிலத்தில் உள்ளன.

விடையைப் பார்க்க

விடை: B. Sequential circuits contain memory elements whose current output depends on both current inputs and past states. தொடர் சுற்றுகள் நினைவகக் கூறுகளைக் கொண்டுள்ளன. அவற்றின் வெளியீடு தற்போதைய உள்ளீடுகள் மற்றும் கடந்தகால நிலைகளில் தங்கியுள்ளது.

இது பரீட்சை முறைக்கு அமைய இடசர எழுதிய மாதிரி வினா. கடந்தகால வினாத்தாளில் இருந்து எடுக்கப்பட்டதல்ல.