Optical Devices MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Optical Devices - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

उत्तर (2)

हल:

p-n संधि डायोड का मुख्य अनुप्रयोग दिष्टकरण परिपथों में है। इन परिपथों का उपयोग ac सिग्नल को dc में बदलने के लिए विद्युत आपूर्ति में किया जाता है।

उत्तर (3)

A. सही है: अर्धचालक डायोड में, वाहक वास्तव में प्रकाश-उत्तेजन द्वारा उत्पन्न किए जा सकते हैं, विशेष रूप से फोटोडायोड या सौर सेलों जैसे उपकरणों में जहाँ प्रकाश इलेक्ट्रॉन-होल युग्म उत्पन्न करता है।

B. सही है: जब एक फोटोडायोड को प्रकाश के संपर्क में लाया जाता है जिसकी ऊर्जा अर्धचालक के बैंड अंतराल (E > E_g) से अधिक होती है, तो फोटॉन अवशोषण के कारण इलेक्ट्रॉन-होल युग्म बनते हैं। यह प्रकाश संसूचक संचालन में एक मानक सिद्धांत है।

C. गलत है: प्रकाश-वोल्टीय उपकरण विद्युत को प्रकाश विकिरण में नहीं बदलते हैं। इसके बजाय, वे प्रकाश विकिरण (प्रकाश) को विद्युत में परिवर्तित करते हैं, जैसा कि सौर सेलों में देखा जाता है। इसलिए, यह कथन गलत है।

D. सही है: एक फोटोडायोड का उपयोग एक प्रकाश संसूचक के रूप में किया जा सकता है, जो एक ऐसा उपकरण है जो प्रकाश संकेतों (प्रकाश) का पता लगाता है और उन्हें विद्युत संकेतों में परिवर्तित करता है। यह एक सुस्थापित अनुप्रयोग है।

E. गलत है: जबकि ज़ेनर डायोड विनिर्देश वोल्टेज विनियमन से संबंधित हैं, यह कथन अन्य विकल्पों में चर्चा किए गए फोटोनी उपकरणों के संदर्भ से बाहर है और यहाँ तुलना के लिए प्रासंगिक नहीं है।

इसलिए, सही कथन A, B, D, और E हैं, जो विकल्प 3 से मेल खाते हैं।

सही उत्तर अर्धचालक है। 

Important Points 

• सौर सेल अर्धचालक से बने होते हैं।
• दो प्रकार के अर्धचालक, जिन्हें पी-प्रकार और एन-प्रकार सिलिकॉन कहा जाता है, एक सौर सेल बनाते हैं।
• पी-प्रकार के सिलिकॉन परमाणुओं की अधिकता, जैसे कि बोरॉन या गैलियम द्वारा बनाया गया होता है, जिनके बाहरी ऊर्जा स्तर में सिलिकॉन की तुलना में एक कम इलेक्ट्रॉन होता है।
• चूँकि बोरोन में एक से भी कम इलेक्ट्रॉन होते हैं, एक इलेक्ट्रॉन रिक्ति या "होल" का निर्माण आसपास के सिलिकॉन परमाणुओं के साथ बंधन बनाने के लिए किया जाता है।
• एक सौर सेल में एक पी-प्रकार की सिलिकॉन परत होती है, जो एक एन-प्रकार सिलिकॉन परत के साथ होती है।

Key Points 

• एक विद्युत रोधक एक पदार्थ है जिसके माध्यम से इलेक्ट्रॉन स्वतंत्र रूप से प्रवाह नहीं करता है या आइसोलेटर परमाणु में इलेक्ट्रॉनों को बारीकी से बांधता है जिनके आंतरिक विद्युत प्रभार स्वतंत्र रूप से प्रवाह नहीं करते हैं; एक विद्युत क्षेत्र के नियंत्रण में, बहुत कम विद्युत प्रवाह इसके माध्यम से प्रवाह कर सकता है।
• एक अतिचालक एक सतह है जो ठंडी हो जाती है तो एक "क्रांतिक तापमान" प्रतिरोध के बिना बिजली का संचालन करता है।
• चालक वे संरचनाएं या वस्तुएं हैं जिनके कारण बिजली प्रवाह होती है।

LCD का लाभ:

• उनमें बिजली की खपत निम्न होती है; सप्तखंड प्रदर्श को लगभग 140 μW (20 μW / खंड) की आवश्यकता होती है; यह LED की तुलना में एक बड़ा लाभ है जिसे लगभग 40 mW प्रति अंक की आवश्यकता होती है
• उनकी लागत निम्न होती है

LCD के नुकसान:

• LCD बहुत धीमे उपकरण हैं; चालू और बंद होने का समय काफी अधिक होता है
• चालू होने का समय विशेष रूप से कुछ मिलीसेकेंड होता है जबकि बंद होने का समय दस मिलीसेकेंड का होता है
• जब इनका प्रयोग DC पर किया जाता है, तो उनकी अवधि काफी कम होती है, इसलिए, उनका प्रयोग 500 Hz से कम की आवृत्ति वाले AC आपूर्तियों पर किया जाता है
• वे अधिक स्थान अधिकृत करते हैं
• उन्हें एक अतिरिक्त प्रकाश स्रोत की आवश्यकता होती है

महत्वपूर्ण बिंदु:

• LED: प्रकाश-उत्सर्जन डायोड।
• लेज़र: विकिरण के उद्दीप्त उत्सर्जन द्वारा प्रकाश का प्रवर्धन।
• तापन समस्याएँ लेज़र प्रकाश की तुलना में LED प्रकाश में अधिक मौजूद होते हैं।

सही उत्‍तर है → इलेक्ट्रिकल करंट को ऑप्टिकल सिग्नल में बदलना

प्रमुख बिंदु

• एलईडी (प्रकाश उत्सर्जक डायोड)
  • LED (लाइट-एमिटिंग डायोड) एक PN जंक्शन डिवाइस है जो प्रकाश का उत्सर्जन करता है जब कोई करंट आगे की दिशा में गुजरता है, यानी जब LED फॉरवर्ड बायस्ड होता है, तो यह प्रकाश का उत्सर्जन करता है।
  • एक एलईडी में, यह ऊर्जा विद्युत चुम्बकीय विकिरण के दृश्य क्षेत्र में होती है, और जारी फोटॉन को प्रकाश के रूप में माना जाता है।
  • रिवर्स-बायस्ड मोड में, यह सामान्य डायोड की तरह काम करता है और प्रकाश का उत्सर्जन नहीं करता है।
  • यह एक ऑप्टिकल सेमीकंडक्टर डिवाइस है जो वोल्टेज लागू होने पर प्रकाश का उत्सर्जन करता है अर्थात यह विद्युत ऊर्जा को प्रकाश ऊर्जा में परिवर्तित करता है। अतः विकल्प 3 सही है।
  • जब लाइट एमिटिंग डायोड (एलईडी) फॉरवर्ड बायस्ड होता है, तो एन-साइड से मुक्त इलेक्ट्रॉन और पी-साइड से छेद जंक्शन की ओर धकेल दिए जाते हैं।
  • प्रकाश उत्सर्जक डायोड या तो दृश्यमान प्रकाश या अदृश्य अवरक्त प्रकाश का उत्सर्जन करते हैं जब आगे-पक्षपाती होते हैं।
  • एल ई डी जो अदृश्य अवरक्त प्रकाश का उत्सर्जन करते हैं, रिमोट कंट्रोल के लिए उपयोग किए जाते हैं ।
  • एलईडी जो लाल, पीले, नारंगी, हरे और नीले प्रकाश का उत्सर्जन कर सकते हैं, व्यावसायिक उपयोग के लिए उपलब्ध हैं।

उपरोक्त दर्शाये गए एक इन्वेर्टिंग ऐम्प्लीफायर के लिए वोल्टेज लाभ को निम्न द्वारा ज्ञात किया गया है:

\(A_v=\frac{V_{out}}{V_{in}}\)

आदर्श opamp में काल्पनिक भूयोजन होता है और op-amp में प्रवेश करने वाली धारा 0 होगी। 

इसलिए, opamp के विपरीत टर्मिनल पर KCL लागू करने पर हमें निम्न प्राप्त होता है:

\(\frac{V_{in}-0}{R_1}=\frac{0-V_{out}}{R_f}\)

\(\frac{V_{out}}{V_{in}}=-\frac{R_f}{R_i}\)

एक पिन डायोड में एक उच्च प्रतिरोधकता सामग्री द्वारा विलगित भारी डोप किए गए p और n क्षेत्र शामिल होते हैं।

PIN डायोड:

• एक PIN डायोड को स्विचन डायोड के रूप में अक्सर GHz श्रेणी तक की आवृत्तियों के लिए उपयोग किया जाता है, यह एक माइक्रोवेव स्विच है
• PIN डायोड में आंतरिक अर्धचालक को उच्च अपमिश्रित P और उच्च अपमिश्रित N क्षेत्रों के बीच में रखा जाता है
• PIN डायोड बहुत निम्न स्विचन समय प्रदान करते हैं
• एक आंतरिक परत की उच्च प्रतिरोधकता के कारण स्विचन समय निम्न होता है
• बढ़े हुए अवक्षय क्षेत्र के कारण, सहसंयोजक आबंध टूट जाते हैं और प्रकाश संवेदनशीलता के सतह क्षेत्र को बढ़ाते हैं
• यह विपरीत अभिनत में प्रकाशसंवेदी होते हैं
• इस गुणधर्म का उपयोग प्रकाश संवेदक, इमेज स्कैनर, कृत्रिम रेटिना प्रणालियों के क्षेत्रों में किया जाता है

इसे निम्न प्रतीक द्वारा दर्शाया गया है-

​

संकल्पना:

जब LED संचालित होता है, इसे इसके साथ श्रृंखला में संयोजित एक प्रतिबंधक प्रतिरोधक के साथ इसके विच्छेद वोल्टेज द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। 

\(R = {V_S - V_γ \over I}\)

जहाँ, V_S = स्रोत वोल्टेज

V_γ = विच्छेद वोल्टेज

R = प्रतिबंधक प्रतिरोधक

I = धारा

गणना:

दिया गया है, V_S = 10V

V_γ = 2V

I = 20mA

\(R = {10 - 2 \over 0.02}\)

R = 400 Ω

आम तौर पर, GaAs जैसे प्रत्यक्ष बैंडगैप अर्धचालकों का उपयोग करके ऑप्टिकल उपकरणों का निर्माण किया जाता है और सामान्य PN डायोड को Si का उपयोग करके बनाया जाता है। एक LED के निर्माण के लिए सबसे बुनियादी सामग्री GaAs (गैलियम आर्सेनाइड) है।

GaAs को मूल सामग्री के रूप में उपयोग करते हुए, GaAs विभिन्न रंगों के LED का उत्पादन करता है। यह इस प्रकार दिखाया गया है:

• एक प्रकाश-युग्मक (जिसे प्रकाशीय विगलक, फोटोयुग्मक, या प्रकाशीय-विगलक भी कहा जाता है) एक इलेक्ट्रॉनिक घटक है जो प्रकाश का उपयोग करके दो पृथक परिपथों के बीच विद्युत संकेतों को स्थानांतरित करता है।
• प्रकाश-विगलक सिग्नल प्राप्त करने वाले सिस्टम को उच्च वोल्टेज से प्रभावित होने से रोकते हैं।

आवश्यकताओं तथा स्विचनक्षमताओं के आधार पर विभिन्न प्रकार के प्रकाश-वियुग्मक उपलब्ध हैं। उपयोग के आधार मुख्य रूप से चार प्रकार के प्रकाश-वियुग्मक उपलब्ध हैं।

• ऐसा प्रकाश-वियुग्मक जो प्रकाश ट्रांजिस्टर का उपयोग करता है
• ऐसा प्रकाश-वियुग्मक जो प्रकाश डार्लिंगटन ट्रांजिस्टर का उपयोग करता है
• ऐसा प्रकाश-वियुग्मक जो प्रकाश TRIAC का उपयोग करता है
• ऐसा प्रकाश-वियुग्मक जो प्रकाश SCR का उपयोग करता है 

सही उत्तर अर्धचालक है। 

Important Points 

• सौर सेल अर्धचालक से बने होते हैं।
• दो प्रकार के अर्धचालक, जिन्हें पी-प्रकार और एन-प्रकार सिलिकॉन कहा जाता है, एक सौर सेल बनाते हैं।
• पी-प्रकार के सिलिकॉन परमाणुओं की अधिकता, जैसे कि बोरॉन या गैलियम द्वारा बनाया गया होता है, जिनके बाहरी ऊर्जा स्तर में सिलिकॉन की तुलना में एक कम इलेक्ट्रॉन होता है।
• चूँकि बोरोन में एक से भी कम इलेक्ट्रॉन होते हैं, एक इलेक्ट्रॉन रिक्ति या "होल" का निर्माण आसपास के सिलिकॉन परमाणुओं के साथ बंधन बनाने के लिए किया जाता है।
• एक सौर सेल में एक पी-प्रकार की सिलिकॉन परत होती है, जो एक एन-प्रकार सिलिकॉन परत के साथ होती है।

Key Points 

• एक विद्युत रोधक एक पदार्थ है जिसके माध्यम से इलेक्ट्रॉन स्वतंत्र रूप से प्रवाह नहीं करता है या आइसोलेटर परमाणु में इलेक्ट्रॉनों को बारीकी से बांधता है जिनके आंतरिक विद्युत प्रभार स्वतंत्र रूप से प्रवाह नहीं करते हैं; एक विद्युत क्षेत्र के नियंत्रण में, बहुत कम विद्युत प्रवाह इसके माध्यम से प्रवाह कर सकता है।
• एक अतिचालक एक सतह है जो ठंडी हो जाती है तो एक "क्रांतिक तापमान" प्रतिरोध के बिना बिजली का संचालन करता है।
• चालक वे संरचनाएं या वस्तुएं हैं जिनके कारण बिजली प्रवाह होती है।

फोटो-डायोड:

• एक फोटोडायोड एक अर्धचालक p–n जंक्शन उपकरण है जो प्रकाश को विद्युत प्रवाह में परिवर्तित करता है
• जब फोटॉन फोटोडायोड में अवशोषित होते हैं तो धारा उत्पन्न होती है।
• फोटोडायोड एक विशेष प्रकार का डायोड है जो पश्च अभिनत स्थितियों में संचालित होता है।
• जब फोटोडायोड पर आपतित प्रकाश बढ़ता है, तो फोटोडायोड में विपरीत धारा भी बढ़ जाती है।
• डायोड धारा n से p की ओर प्रवाहित होती है।
• शुद्ध धारा प्रवाह केवल अल्पांश आवेश वाहक के कारण होता है।
• फोटोडायोड में प्रवाहित धारा केवल विसरण धारा के कारण होती है।