ప్ర‌శ్న‌లు - జ‌వాబులు

దీర్ఘ సమాధాన ప్రశ్నలు (8 మార్కులు)

1. ఏకధిక్కారిణి అంటే ఏమిటి? సంధి డయోడ్‌తో అర్ధ తరంగ, పూర్ణ తరంగ ఏకధిక్కారిణులు పనిచేసే విధానాన్ని వివరించండి.
జ: ఏకధిక్కారిణి (Rectifier): ఏకాంతర విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని ఏకముఖ విద్యుత్ ప్రవాహంగా మార్చే ప్రక్రియనే ''ఏకధిక్కరణం''(rectification) అంటారు. ఇందుకు వాడే పరికరాన్ని ''ఏకధిక్కారిణి''(rectifier) అంటారు.
అర్ధతరంగ ఏకధిక్కారిణి (Halfwave rectifier)
(i) ఒకే డయోడ్‌తో (D) అర్ధతరంగ ఏకధిక్కారిణిని నిర్మిస్తారు. పటంలో చూపినట్లు ఏకధిక్కరణం చేయాల్సిన ac సప్లయ్‌ని డయోడ్ 'D' భారనిరోధం R_L లతో శ్రేణిలో కలుపుతారు. భార నిరోధం R_L చివర్ల నుంచి ఏకధిక్కరణం చెంది ఏకముఖి విద్యుత్ ప్రవాహం dc నిర్గమనం చెందుతుంది.

(ii) కలిపిన నివేశన ac తరంగంలో, ధనాత్మక అర్ధ చక్రానికి డయోడ్ 'D' పురోబయాస్‌లో ఉంటుంది. కాబట్టి భార నిరోధం ద్వారా విద్యుత్ ప్రవహిస్తుంది. రుణాత్మక అర్ధ చక్రానికి డయోడ్ 'D' తిరోబయాస్‌లో ఉంటుంది. కాబట్టి భారనిరోధం ద్వారా విద్యుత్ ప్రవహించదు. ఫలితంగా భార నిరోధం (R_L) లో విద్యుత్ ప్రవాహం ఒకే దిశలో ఉంటుంది. దీన్నే dc అంటారు.
(iii) నివేశిత ac లో అర్ధ చక్రం మాత్రమే ఏకధిక్కరణం చెందుతుంది. మిగిలిన అర్ధచక్రం అసలు నిర్గమనం కాదు. కాబట్టి దీన్ని అర్ధతరంగ ఏకధిక్కారిణి అంటారు.

  r_f = డయోడ్ పురోనిరోధం          R_L = భార నిరోధం.
 అర్ధతరంగ ఏకధిక్కరణి గరిష్ఠ దక్షత 40.6%

పూర్ణతరంగ ఏకధిక్కారిణి (Full wave rectifier)
(i) రెండు సంధి డయోడ్‌లను వలయంలో వాడి పూర్ణతరంగ ఏకధిక్కారిణిని సాధించవచ్చు. పటంలో చూపినట్లు
D₁, D₂ అనే రెండు డయోడ్‌లు, సెంటర్ ట్యాప్ పరివర్తకం, భార నిరోధం ఉంటాయి. ఈ పరివర్తకం గౌణవేష్టనంలో మధ్య బిందువు నుంచి ఉమ్మడిగా వోల్జేజిని తీసుకుంటారు. కాబట్టి దీన్ని సెంటర్ ట్యాప్ పరివర్తకం అంటారు.

                    
                                                           పూర్ణతరంగ ఏకధిక్కరణి       

(ii) ac నివేశన వోల్జేజి ధనాత్మక అర్ధచక్రానికి, డయోడ్ D₁ పురోబయాస్‌లో, డయోడ్ D₂ తిరోబయాస్‌లో ఉంటాయి. కాబట్టి D₁ డయోడ్, భార నిరోధం R_L ద్వారా విద్యుత్ ప్రవహిస్తుంది.
(iii) ac నివేశన వోల్జేజికి చెందిన రుణ అర్ధ చక్రానికి, డయోడ్ D₂ పురోబయాస్‌లో, డయోడ్ D₁ తిరోబయాస్‌లో ఉంటాయి. D₂ డయోడ్ భార నిరోధం ద్వారా విద్యుత్ ప్రవహిస్తుంది.
iv) నివేశిత ac రెండు అర్ధచక్రాలకు కూడా, భార నిరోధం ద్వారా ప్రవహించే విద్యుత్ ప్రవాహం ఒకేదిశలో మాత్రమే ఉంటుంది. కాబట్టి దీన్ని పూర్ణతరంగ ఏకధిక్కారిణి అంటారు. 

                     
  పూర్ణతరంగ గరిష్ఠ దక్షత 81.2%
 

2. వృద్ధికరణం అంటే ఏమిటి? ఒక రేఖాచిత్రం సాయంతో ఉమ్మడి ఉద్గారక వర్ధకం పని చేసే విధానాన్ని వివరించండి.
జ: వృద్ధికరణం (amplification): ''బలహీనమైన ఒక సంకేత బలాన్ని పెంచే ప్రక్రియనే వృద్ధికరణం లేదా వర్ధనం అంటారు.
               ఈ పని చేసే పరికరాన్ని ''వర్ధకం'' (amplifier) అంటారు.

                
''నిర్గమన వోల్జేజికి, నివేశన వోల్జేజికి ఉన్న నిష్పత్తిని వర్ధన గుణకం లేదా లాభం (gain) అంటారు.
ఉమ్మడి ఉద్గారక వర్ధకంగా n-p-n ట్రాన్సిస్టర్
(i) వృద్ధికరణం కోసం సాధారణంగా ట్రాన్సిస్టర్ ఉమ్మడి - ఉద్గారక విన్యాసంలో ఉపయోగిస్తారు. ఎందుకంటే, ఉమ్మడి ఉద్గారక విన్యాస విద్యుత్ ప్రవాహ వర్ధక గుణకం (β) చాలా ఎక్కువ.

       
(ii) వర్ధనం చెందాల్సిన నివేశన సంకేతాన్ని ఉద్గారకం - ఆధారం వలయంలో స్థిరమైన dc పొటెన్షియల్‌తో కలపాలి. నివేశన సంకేతం ఆధార పొటెన్షియల్  V_BE లో స్వల్ప మార్పు (V ± ∆V) ను కలిగిస్తుంది. ఆధార పొటెన్షియల్‌లో కలిగే ఈ మార్పు వల్ల ఆధార ప్రవాహం (I_b) కూడా బాగా మారుతుంది.

iii) ఆధార ప్రవాహం (I_b)లో కలిగే మార్పు వల్ల సేకరిణి ప్రవాహంలో (I_c) పెద్ద మార్పు వస్తుంది. పర్యవసానంగా, భారనిరోధం R_L కి సమాంతరంగా తీసుకునే నిర్గమన వోల్టేజిలో మార్పు ఉంటుంది. నిర్గమన వోల్టేజి
∆V_CE = -R_L.∆I_C. ఇలా వెలువడే నిర్గమన వోల్టేజి వర్ధనం చెంది ఉంటుంది. రుణగుర్తు, నివేశన వోల్టేజి పెరిగితే, నిర్గమన వోల్టేజి తగ్గుతుందని తెలియజేస్తుంది.

''సేకరణి ఉద్గారక వోల్టేజి స్థిరంగా ఉన్నప్పుడు, సేకరిణి విద్యుత్ ప్రవాహంలో కలిగే మార్పునకు, తదనుగుణంగా ఆధారం విద్యుత్ ప్రవాహంలో కలిగే మార్పుకు ఉన్న నిష్పత్తిని ఉమ్మడి ఉద్గారక విన్యాసం ప్రవాహ లాభం'' అంటారు.

             
''నిర్గమన వోల్టేజిలో వచ్చే మార్పు (∆V_CE) కి, నివేశన వోల్టేజిలో వచ్చే మార్పు (∆V_BE) కి ఉన్న నిష్పత్తిని వోల్టేజి లాభం'' అంటారు.
         సామర్థ్య లాభం (AP) = ప్రవాహ లాభం × వోల్టేజి లాభం

''నిర్గమన సామర్థ్యానికి, నివేశన సంకేత సామర్థ్యానికి ఉన్న నిష్పత్తిని సామర్థ్య లాభం'' అంటారు. ఇది ప్రవాహ లాభం, వోల్టేజి లాభాల లబ్ధానికి సమానం.
 

అతి స్వల్ప సమాధాన ప్రశ్నలు (2 Marks)
 

1. n- రకం అర్ధవాహకం అంటే ఏమిటి? దానిలోని అధిక సంఖ్యాక, అల్ప సంఖ్యాక ఆవేశ వాహకాలు ఏవి?
జ: పరిశుద్ధమైన Ge లేదా Si లో, పంచ సంయోజక మూలకాన్ని కలిపితే, వాటిని n- రకం అర్ధవాహకాలు అంటారు. వీటిలో అధిక సంఖ్యాక ఆవేశ వాహకాలు ఎలక్ట్రాన్‌లు, అల్ప సంఖ్యాక ఆవేశ వాహకాలు రంధ్రాలు.
 

2. p- రకం అర్ధవాహకంలోని అధిక సంఖ్యాక, అల్ప సంఖ్యాక ఆవేశ వాహకాలు ఏమిటి?
జ: p- రకం అర్ధవాహకంలోని అధిక సంఖ్యాక ఆవేశ వాహకాలు రంధ్రాలు, అల్ప సంఖ్యాక ఆవేశ వాహకాలు ఎలక్ట్రాన్‌లు.
 

3. స్వభావజ, అస్వభావజ అర్ధవాహకాలు అంటే ఏమిటి?
జ: స్వభావజ అర్ధవాహకాలు: పరిశుద్ధమైన అర్ధవాహకాలను స్వభావజ అర్ధవాహకాలు అంటారు.
    ఉదా: జెర్మేనియం, సిలికాన్
అస్వభావజ అర్ధవాహకాలు: మాలిన్యాలు కలిపిన అర్ధవాహకాలను అస్వభావజ అర్ధవాహకాలు అంటారు.
 ఉదా: n- రకం, p రకం అర్ధవాహకాలు

4. జీనర్ వోల్టేజి (Vz) అంటే ఏమిటి? జీనర్ డయోడ్‌ను వలయంలో సాధారణంగా ఏ విధంగా కలుపుతారు?
జ: తిరోబయాస్‌లోని p-n సంధి డయోడ్‌లో ఏ పొటెన్షియల్ వద్ద అత్యధిక విద్యుత్ ప్రవహిస్తుందో ఆ వోల్టేజిని ''జీనర్ వోల్టేజి'' లేదా ''విచ్ఛేదన వోల్టేజి'' అంటారు. దీన్ని ఎల్లప్పుడూ తిరోబయాస్‌లో ఉపయోగిస్తారు.
 

5. ఒక అర్ధతరంగ ఏకధిక్కరణికి, ఒక పూర్ణతరంగ ఏకధిక్కరణికి సంబంధించిన దక్షతలను వివరించండి.

7. NAND ద్వారం సత్యపట్టికను రాయండి. దీనికి AND ద్వారానికి ఉన్న తేడా ఏమిటి?
జ: NAND ద్వారం సత్యపట్టిక:

 NAND ద్వారానికి, AND ద్వారానికి ఉన్న తేడా: NAND ద్వారం నిర్గమనంలో వచ్చే విలువలు AND ద్వార నిర్గమనంలో వచ్చే విలువలకు విరుద్ధంగా ఉంటాయి.