પ્રશ્ન 1(અ) [3 ગુણ]

એક્ટિવ અને પેસિવ કમ્પોનન્ટ વચ્ચેનો તફાવત આપો.

જવાબ:

પેસિવ કમ્પોનન્ટ	એક્ટિવ કમ્પોનન્ટ
બાહ્ય પાવર સ્ત્રોતની જરૂર પડતી નથી	કાર્ય કરવા માટે બાહ્ય પાવર સ્ત્રોતની જરૂર પડે છે
સિગ્નલને એમ્પલિફાઈ કે પ્રોસેસ કરી શકતા નથી	સિગ્નલને એમ્પલિફાઈ, સ્વિચ કે પ્રોસેસ કરી શકે છે
ઉદાહરણ: રેઝિસ્ટર, કેપેસિટર, ઇન્ડક્ટર	ઉદાહરણ: ટ્રાન્ઝિસ્ટર, ડાયોડ, ICs
બીજા સિગ્નલ દ્વારા કરંટ ફ્લો કંટ્રોલ કરી શકતા નથી	બીજા સિગ્નલનો ઉપયોગ કરીને કરંટ ફ્લો કંટ્રોલ કરી શકે છે
ઊર્જાનો સંગ્રહ કે વ્યય કરે છે	ઊર્જા ઉત્પન્ન કરે છે અથવા ગેઈન પ્રદાન કરે છે

મેમરી ટ્રીક: "PAPER-A" - Passive Are Power-free, Energy-storing/Resistive; Active Are Amplifying

પ્રશ્ન 1(બ) [4 ગુણ]

આકૃતિ સહિત Light dependent resistor ની કામગીરી સમજાવો.

જવાબ:

graph LR
    A[પ્રકાશ] --> B[LDR]
    B --> C[રેઝિસ્ટન્સમાં ફેરફાર]
    style A fill:#lightblue
    style B fill:#lightgreen
    style C fill:#lightpink

LDR ની કાર્યપદ્ધતિ:

રચના: LDR અંધારામાં ઉચ્ચ રેઝિસ્ટન્સ ધરાવતા સેમિકન્ડક્ટર મટેરિયલ (સામાન્ય રીતે કેડમિયમ સલ્ફાઇડ) થી બનેલું હોય છે
ફોટોકન્ડક્ટિવિટી: જ્યારે સપાટી પર પ્રકાશ પડે છે, ત્યારે ફોટોન ઇલેક્ટ્રોન્સને ઊર્જા આપે છે, જેનાથી ફ્રી ઇલેક્ટ્રોન-હોલ જોડી બને છે
રેઝિસ્ટન્સમાં ફેરફાર: પ્રકાશની તીવ્રતા વધતાં રેઝિસ્ટન્સ નાટકીય રીતે ઘટે છે - અંધારામાં મેગાઓમ્સથી પ્રકાશમાં ફક્ત થોડાસો ઓમ્સ સુધી
ઉપયોગો: લાઇટ સેન્સિંગ સર્કિટ, ઓટોમેટિક સ્ટ્રીટ લાઇટ્સ, કેમેરા એક્સપોઝર કંટ્રોલમાં વપરાય છે

મેમરી ટ્રીક: "MILD" - More Illumination, Less resistance in Devices

પ્રશ્ન 1(ક) [7 ગુણ]

Intrinsic અને Extrinsic સેમિકન્ડક્ટર વ્યાખ્યાયિત કરો. P અને N પ્રકારના સેમીકન્ડક્ટરને સવિસ્તર સમજાવો.

જવાબ:

સેમિકન્ડક્ટર પ્રકાર	વર્ણન
Intrinsic	શુદ્ધ સેમિકન્ડક્ટર મટેરિયલ જેમાં કોઈ અશુદ્ધિઓ ઉમેરવામાં આવતી નથી
Extrinsic	ડોપિંગ દ્વારા નિયંત્રિત અશુદ્ધિઓ ઉમેરાયેલા સેમિકન્ડક્ટર

P-પ્રકારના સેમિકન્ડક્ટર:

ડોપિંગ: શુદ્ધ સિલિકોનમાં ત્રિ-સંયોજી અશુદ્ધિઓ (બોરોન, ગેલિયમ, ઇન્ડિયમ) ઉમેરીને બનાવવામાં આવે છે
હોલ ક્રિએશન: દરેક અશુદ્ધિ અણુ વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોન સ્વીકારીને એક હોલ બનાવે છે
મેજોરિટી કેરિયર્સ: હોલ મેજોરિટી કેરિયર છે
માઈનોરિટી કેરિયર્સ: ઇલેક્ટ્રોન્સ માઈનોરિટી કેરિયર છે
ઇલેક્ટ્રિકલ પ્રોપર્ટીઝ: પોઝિટિવ ચાર્જ કેરિયર્સ કન્ડક્શનમાં મુખ્ય ભાગ ભજવે છે

N-પ્રકારના સેમિકન્ડક્ટર:

ડોપિંગ: શુદ્ધ સિલિકોનમાં પંચ-સંયોજી અશુદ્ધિઓ (ફોસ્ફરસ, આર્સેનિક, એન્ટિમની) ઉમેરીને બનાવવામાં આવે છે
ઇલેક્ટ્રોન ક્રિએશન: દરેક અશુદ્ધિ અણુ એક વધારાનો ઇલેક્ટ્રોન આપે છે
મેજોરિટી કેરિયર્સ: ઇલેક્ટ્રોન મેજોરિટી કેરિયર છે
માઈનોરિટી કેરિયર્સ: હોલ માઈનોરિટી કેરિયર છે
ઇલેક્ટ્રિકલ પ્રોપર્ટીઝ: નેગેટિવ ચાર્જ કેરિયર્સ કન્ડક્શનમાં મુખ્ય ભાગ ભજવે છે

આકૃતિ:

+----------------+   +----------------+
| N-type         |   | P-type         |
|                |   |                |
| Si Si Si Si Si |   | Si Si Si Si Si |
|                |   |                |
| Si Si P  Si Si |   | Si Si B  Si Si |
|      |         |   |      |         |
| Si Si|Si Si Si |   | Si Si|Si Si Si |
|      v         |   |      v         |
| Si Si e- Si Si |   | Si Si h+ Si Si |
|                |   |                |
| Si Si Si Si Si |   | Si Si Si Si Si |
+----------------+   +----------------+
  Extra electron       Extra hole

મેમરી ટ્રીક: "PINE" - Positive Impurities make N-type Electrons, Pentavalent donors

પ્રશ્ન 1(ક) OR [7 ગુણ]

ફિલ્ટર સર્કિટ એટલે શું? તેના પ્રકાર અને જરૂરિયાત જણાવો અને "પાઇ" ફિલ્ટર સર્કિટને ટૂંકમાં સમજાવો.

જવાબ:

ફિલ્ટર સર્કિટ: ઇલેક્ટ્રોનિક સર્કિટ જે સિગ્નલમાંથી અવાંછિત ફ્રિક્વન્સી કમ્પોનન્ટ્સને દૂર કરે છે, અને ઇચ્છિત ફ્રિક્વન્સીને પસાર થવા દે છે.

ફિલ્ટરની જરૂરિયાત:

રિપલ ઘટાડવા: રેક્ટિફાયર આઉટપુટમાંથી AC રિપલ ઘટાડે છે
ક્લિન DC: વધુ સારી રીતે સ્મૂધ DC આઉટપુટ વોલ્ટેજ પ્રદાન કરે છે
કમ્પોનન્ટ સુરક્ષા: ડાઉનસ્ટ્રીમ કમ્પોનન્ટ્સને વોલ્ટેજ ફ્લક્ચ્યુએશનથી બચાવે છે
કાર્યક્ષમતા: સમગ્ર પાવર સપ્લાયની કાર્યક્ષમતા સુધારે છે

ફિલ્ટરના પ્રકાર:

ફિલ્ટરનો પ્રકાર	કમ્પોનન્ટ્સ	ઉપયોગ
શન્ટ કેપેસિટર	પેરેલલમાં એક કેપેસિટર	બેઝિક ફિલ્ટરિંગ
L-ટાઇપ	ઇન્ડક્ટર અને કેપેસિટર	બેટર ફિલ્ટરિંગ
π (પાઇ) ફિલ્ટર	બે કેપેસિટર અને એક ઇન્ડક્ટર	સુપિરિયર ફિલ્ટરિંગ
RC ફિલ્ટર	રેઝિસ્ટર અને કેપેસિટર	લો-પાવર એપ્લિકેશન

પાઇ (π) ફિલ્ટર:

graph LR
    A[ઇનપુટ] --> B[કેપેસિટર C1]
    B --> C[ઇન્ડક્ટર L]
    C --> D[કેપેસિટર C2]
    D --> E[આઉટપુટ]
    style A fill:#lightblue
    style B fill:#lightgreen
    style C fill:#lightpink
    style D fill:#lightgreen
    style E fill:#lightblue

કાર્યપદ્ધતિ: પ્રથમ કેપેસિટર (C1) પ્રારંભિક રિપલ ઘટાડે છે, ઇન્ડક્ટર (L) AC કમ્પોનન્ટને અવરોધે છે, બીજો કેપેસિટર (C2) બાકીના રિપલ્સને ફિલ્ટર કરે છે
ફાયદો: સાધારણ રીતે 0.5% થી નીચેના રિપલ ફેક્ટર સાથે સુપિરિયર ફિલ્ટરિંગ પ્રદાન કરે છે
ઉપયોગો: હાઇ-કરંટ પાવર સપ્લાયમાં વપરાય છે જ્યાં ક્લિન DC જરૂરી હોય

મેમરી ટ્રીક: "PIRO" - Pi filters Input Ripples Out effectively

પ્રશ્ન 2(અ) [3 ગુણ]

વિવિધ પ્રકારના કેપેસિટર લખો અને કોઈ પણ બે સમજાવો.

જવાબ:

કેપેસિટરના પ્રકાર:

સિરામિક કેપેસિટર
ઇલેક્ટ્રોલિટિક કેપેસિટર
ટેન્ટાલમ કેપેસિટર
ફિલ્મ કેપેસિટર
માઇકા કેપેસિટર
વેરિએબલ કેપેસિટર

સિરામિક કેપેસિટર:

રચના: ધાતુની પ્લેટો વચ્ચે ડાઇઇલેક્ટ્રિક તરીકે સિરામિક મટેરિયલથી બનેલા
કેપેસિટી: 1pF થી 1μF
ફાયદા: ઓછી કિંમત, ઉચ્ચ સ્થિરતા, નોન-પોલરાઈઝ્ડ
ઉપયોગો: હાઇ-ફ્રિક્વન્સી ફિલ્ટરિંગ

ઇલેક્ટ્રોલિટિક કેપેસિટર:

રચના: એલ્યુમિનિયમ ફોઇલ સાથે ડાઇઇલેક્ટ્રિક તરીકે ઓક્સાઇડ લેયર
કેપેસિટી: 1μF થી 10,000μF
લાક્ષણિકતાઓ: પોલરાઈઝ્ડ, ઉચ્ચ લીકેજ કરંટ
ઉપયોગો: પાવર સપ્લાય ફિલ્ટરિંગ, ઓડિયો કપલિંગ

મેમરી ટ્રીક: "CAPEX" - Ceramics Are Precise, Electrolytics Expand capacity

પ્રશ્ન 2(બ) [4 ગુણ]

એર કોર અને ટોરોઇડલ ઇન્ડક્ટર સમજાવો.

જવાબ:

એર કોર ઇન્ડક્ટર:

   +----------+
   |    Air   |
   |          |
 +-|----------|--+
 | |          |  |
 | |          |  |
 | |          |  |
 | |          |  |
 | |          |  |
 +-|----------|--+
   |          |
   +----------+
   Wire windings

રચના: નોન-મેગ્નેટિક મટેરિયલ (પ્લાસ્ટિક, એર) પર વાયર કોઇલ કરીને બનાવવામાં આવે છે
ગુણધર્મો: ઓછી ઇન્ડક્ટન્સ, મેગ્નેટિક કોર સેચ્યુરેશન નથી
ઉપયોગો: હાઇ-ફ્રિક્વન્સી સર્કિટ, RF એપ્લિકેશન
ફાયદા: કોર લોસેસ નથી, લિનિયર ઓપરેશન, સેચ્યુરેશન નથી

ટોરોઇડલ ઇન્ડક્ટર:

      +-------+
     /         \
    /           \
   /     Air     \
  |       +       |
  |      / \      |
  |     /   \     |
  |    +-----+    |
   \   |     |   /
    \  |     |  /
     \ |     | /
      ++-----++
     Wire windings
      around core

રચના: રિંગ-આકારના મેગ્નેટિક કોર પર વાયર વીંટાળીને બનાવવામાં આવે છે
ગુણધર્મો: ઉચ્ચ ઇન્ડક્ટન્સ, સેલ્ફ-શીલ્ડિંગ મેગ્નેટિક ફિલ્ડ
ઉપયોગો: પાવર સપ્લાય, ફિલ્ટર, ટ્રાન્સફોર્મર
ફાયદા: ઓછી ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ટરફેરન્સ, કાર્યક્ષમ ફ્લક્સ કન્ટેઇનમેન્ટ

મેમરી ટ્રીક: "TACO" - Toroids Are Contained, Omnidirectional field reduction

પ્રશ્ન 2(ક) [7 ગુણ]

હાફ વેવ રેક્ટિફાયર સમજાવો અને જુદા જુદા રેક્ટિફાયર સરખાવો.

જવાબ:

હાફ વેવ રેક્ટિફાયર:

graph LR
    A[AC ઇનપુટ] --> B[ટ્રાન્સફોર્મર]
    B --> C[ડાયોડ]
    C --> D[લોડ]
    C --> E[ગ્રાઉન્ડ]
    style A fill:#lightblue
    style B fill:#lightpink
    style C fill:#lightyellow
    style D fill:#lightgreen
    style E fill:#lightgray

કાર્યસિદ્ધાંત:

પોઝિટિવ હાફ-સાયકલ દરમિયાન: ડાયોડ કન્ડક્ટ કરે છે, કરંટ લોડ દ્વારા વહે છે
નેગેટિવ હાફ-સાયકલ દરમિયાન: ડાયોડ બ્લોક કરે છે, કરંટ વહેતો નથી
આઉટપુટમાં ફક્ત ઇનપુટ વેવફોર્મના પોઝિટિવ હાફ-સાયકલ હોય છે

રેક્ટિફાયરની સરખામણી:

પેરામીટર	હાફ વેવ	ફુલ વેવ (સેન્ટર-ટેપ)	બ્રિજ રેક્ટિફાયર
જરૂરી ડાયોડ	1	2	4
આઉટપુટ ફ્રિક્વન્સી	f₁ = f_in	f₂ = 2×f_in	f₂ = 2×f_in
રિપલ ફેક્ટર	1.21	0.48	0.48
કાર્યક્ષમતા	40.6%	81.2%	81.2%
PIV	2V_m	2V_m	V_m
TUF	0.287	0.693	0.812
DC આઉટપુટ	V_m/π	2V_m/π	2V_m/π

મેમરી ટ્રીક: "BRIEF" - Bridge Rectifiers Improve Efficiency Fundamentally

પ્રશ્ન 2(અ) OR [3 ગુણ]

વિવિધ કેપેસિટર સ્પષ્ટીકરણો લખો અને કોઈ પણ બે વિગતવાર સમજાવો.

જવાબ:

કેપેસિટર સ્પષ્ટીકરણો:

કેપેસિટન્સ વેલ્યુ
વોલ્ટેજ રેટિંગ
ટોલરન્સ
તાપમાન ગુણાંક
ESR (ઇક્વિવેલન્ટ સિરીઝ રેઝિસ્ટન્સ)
લીકેજ કરંટ
ડાઇઇલેક્ટ્રિક પ્રકાર

કેપેસિટન્સ વેલ્યુ:

વ્યાખ્યા: દર વોલ્ટે સંગ્રહિત ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જની માત્રા
એકમો: ફેરડ (F)માં માપવામાં આવે છે, સામાન્ય રીતે માઇક્રોફેરડ (μF), નેનોફેરડ (nF), અથવા પિકોફેરડ (pF)
મહત્વ: કપલિંગ, ફિલ્ટરિંગ, ટાઇમિંગ માટે એપ્લિકેશન યોગ્યતા નક્કી કરે છે
માર્કિંગ: સીધી રીતે પ્રિન્ટ કરેલી અથવા કમ્પોનન્ટ પર કલર-કોડેડ

વોલ્ટેજ રેટિંગ:

વ્યાખ્યા: બ્રેકડાઉન વગર લાગુ કરી શકાય તેવું મહત્તમ વોલ્ટેજ
સ્પેસિફિકેશન: વર્કિંગ વોલ્ટેજ (WVDC) અને સર્જ વોલ્ટેજ
મહત્વ: રેટિંગથી વધારે જવાથી ડાઇઇલેક્ટ્રિક બ્રેકડાઉન અને નિષ્ફળતા થાય છે
સેફ્ટી ફેક્ટર: સામાન્ય રીતે સર્કિટ વોલ્ટેજથી 50% વધુ રેટિંગવાળા કેપેસિટર વાપરવા જોઈએ

મેમરી ટ્રીક: "CAVERN" - Capacitance And Voltage Ensure Reliable Network

પ્રશ્ન 2(બ) OR [4 ગુણ]

સામગ્રીના આધારે રેઝિસ્ટરનું વર્ગીકરણ સમજાવો.

જવાબ:

રેઝિસ્ટર પ્રકાર	સામગ્રી	ગુણધર્મો	ઉપયોગો
કાર્બન કમ્પોઝિશન	કાર્બન પાર્ટિકલ્સ + સિરેમિક બાઇન્ડર	ઉચ્ચ તાપમાન ગુણાંક, નોઈઝી	સામાન્ય ઉપયોગ, સર્જ પ્રોટેક્શન
કાર્બન ફિલ્મ	સિરેમિક પર કાર્બન ફિલ્મ	કાર્બન કમ્પોઝિશન કરતાં વધુ સ્થિરતા	સામાન્ય ઉપયોગ સર્કિટ
મેટલ ફિલ્મ	સિરેમિક પર નિકલ ક્રોમિયમ ફિલ્મ	ઓછો નોઇઝ, સ્થિર, ચોક્કસ	ઓડિયો સર્કિટ, ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટેશન
વાયર વાઉન્ડ	સિરેમિક આસપાસ રેઝિસ્ટન્સ વાયર	હાઈ પાવર, લો તાપમાન ગુણાંક	પાવર સપ્લાય, હાઈ કરંટ એપ્લિકેશન
મેટલ ઓક્સાઇડ	સિરેમિક પર મેટલ ઓક્સાઇડ ફિલ્મ	સ્ટેબલ, હાઈ તાપમાન ટોલરન્સ	હાઈ સ્ટેબિલિટી એપ્લિકેશન, પાવર સપ્લાય

કાર્બન ફિલ્મ રેઝિસ્ટરની લાક્ષણિકતાઓ:

તાપમાન ગુણાંક: -250 થી 500 ppm/°C
ટોલરન્સ: 5% થી 10%
નોઇઝ: મધ્યમથી ઓછો

મેટલ ફિલ્મ રેઝિસ્ટરની લાક્ષણિકતાઓ:

તાપમાન ગુણાંક: 50 થી 100 ppm/°C
ટોલરન્સ: 0.1% થી 2%
નોઇઝ: ખૂબ જ ઓછો

મેમરી ટ્રીક: "COMFORT" - Carbon Offers Moderate Films, Others Resist Temperature better

પ્રશ્ન 2(ક) OR [7 ગુણ]

ફુલ વેવ બ્રિજ અને સેન્ટર ટેપ્ડ રેક્ટિફાયર આકૃતિ સાથે સમજાવો.

જવાબ:

ફુલ વેવ બ્રિજ રેક્ટિફાયર:

graph LR
    A[AC ઇનપુટ] --> B[ટ્રાન્સફોર્મર]
    B --> C[બ્રિજ<br>રેક્ટિફાયર]
    C --> D[D1]
    C --> E[D2]
    C --> F[D3]
    C --> G[D4]
    D & E & F & G --> H[લોડ]
    H --> I[ગ્રાઉન્ડ]
    style A fill:#lightblue
    style B fill:#lightpink
    style C fill:#lightyellow
    style H fill:#lightgreen
    style I fill:#lightgray

કાર્યપદ્ધતિ:

પોઝિટિવ હાફ-સાયકલ: D1 અને D3 કન્ડક્ટ કરે છે, કરંટ લોડ મારફતે વહે છે
નેગેટિવ હાફ-સાયકલ: D2 અને D4 કન્ડક્ટ કરે છે, કરંટ હજુ પણ એ જ દિશામાં લોડ મારફતે વહે છે
આઉટપુટ: ઇનપુટના બંને હાફ-સાયકલ પોઝિટિવ આઉટપુટમાં રૂપાંતરિત થાય છે

સેન્ટર ટેપ્ડ ફુલ વેવ રેક્ટિફાયર:

graph LR
    A[AC ઇનપુટ] --> B[સેન્ટર-ટેપ્ડ<br>ટ્રાન્સફોર્મર]
    B -->|ઉપર અર્ધો| C[D1]
    B -->|નીચે અર્ધો| D[D2]
    C & D --> E[લોડ]
    E --> F[ગ્રાઉન્ડ]
    F --> B
    style A fill:#lightblue
    style B fill:#lightpink
    style C fill:#lightyellow
    style D fill:#lightyellow
    style E fill:#lightgreen
    style F fill:#lightgray

કાર્યપદ્ધતિ:

પોઝિટિવ હાફ-સાયકલ: D1 કન્ડક્ટ કરે છે, D2 બ્લોક કરે છે
નેગેટિવ હાફ-સાયકલ: D2 કન્ડક્ટ કરે છે, D1 બ્લોક કરે છે
આઉટપુટ: ઇનપુટના બંને હાફ-સાયકલ પોઝિટિવ આઉટપુટમાં રૂપાંતરિત થાય છે

વેવફોર્મ:

Input:  ∿∿∿∿∿∿∿∿∿∿∿∿∿∿∿
         |
         v
Bridge: ∩∩∩∩∩∩∩∩∩∩∩∩∩∩∩
Rectifier
         |
         v
Output: ∩∩∩∩∩∩∩∩∩∩∩∩∩∩∩
(with filter)

મેમરી ટ્રીક: "FOUR-TWO" - FOUr diodes for Bridge, TWO diodes for Center-Tap

પ્રશ્ન 3(અ) [3 ગુણ]

વેરેક્ટર ડાયોડની લાક્ષણિકતા સમજાવો.

જવાબ:

વેરેક્ટર ડાયોડની લાક્ષણિકતાઓ:

graph LR
    A[રિવર્સ બાયસ<br>વોલ્ટેજ] --> B[ડિપ્લિશન<br>લેયર વિડ્થ]
    B --> C[જંક્શન<br>કેપેસિટન્સ]
    C --> D[ફ્રિક્વન્સી<br>ટ્યુનિંગ]
    style A fill:#lightblue
    style B fill:#lightpink
    style C fill:#lightgreen
    style D fill:#lightyellow

ઓપરેટિંગ સિદ્ધાંત: જંક્શન કેપેસિટન્સ રિવર્સ બાયસ વોલ્ટેજ સાથે બદલાય છે
C-V સંબંધ: રિવર્સ વોલ્ટેજ વધતાં કેપેસિટન્સ ઘટે છે
ટ્યુનિંગ રેશિયો: સામાન્ય રીતે 4:1 થી 10:1 કેપેસિટન્સ વેરિએશન
ઉપયોગો: વોલ્ટેજ-કંટ્રોલ્ડ ઓસિલેટર, FM મોડ્યુલેશન, ટ્યુનિંગ સર્કિટ

મેમરી ટ્રીક: "VARA" - Voltage Adjusts Reverse-biased capacitance Automatically

પ્રશ્ન 3(બ) [4 ગુણ]

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શનના ફેરાડેના નિયમો જણાવો અને સમજાવો.

જવાબ:

ફેરાડેના ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શનના નિયમો:

પ્રથમ નિયમ:

સ્ટેટમેન્ટ: જ્યારે પણ કન્ડક્ટર મેગ્નેટિક ફ્લક્સને કાપે છે, ત્યારે કન્ડક્ટરમાં EMF ઇન્ડ્યુસ થાય છે
ગણિતીય અભિવ્યક્તિ: EMF ∝ મેગ્નેટિક ફ્લક્સના પરિવર્તનનો દર
ઉપયોગ: જનરેટર, ટ્રાન્સફોર્મર, ઇન્ડક્ટરનો આધાર

બીજો નિયમ:

સ્ટેટમેન્ટ: ઇન્ડ્યુસ્ડ EMFનું પરિમાણ મેગ્નેટિક ફ્લક્સ લિંકેજના પરિવર્તનના દર સાથે સમાન છે
ગણિતીય અભિવ્યક્તિ: EMF = -N × (dΦ/dt)
- જ્યાં: N = લપેટાઓની સંખ્યા, dΦ/dt = ફ્લક્સના પરિવર્તનનો દર
નેગેટિવ ચિહ્ન: દિશા દર્શાવે છે (લેન્ઝનો નિયમ) - ઇન્ડ્યુસ્ડ કરંટ પરિવર્તનનો વિરોધ કરે છે

આકૃતિ:

    N     S       
    |     |       
    v     v       
  +---+ +---+     
  |   | |   |     
  |   | |   |     
  +---+ +---+     
    ^     ^       
    |     |       
    |     |       
  +----------+    
  |   Coil   |-----> Induced EMF
  +----------+

મેમરી ટ્રીક: "FACE" - Flux Alteration Creates Electricity

પ્રશ્ન 3(ક) [7 ગુણ]

વિવિધ ટ્રાન્ઝિસ્ટર રૂપરેખાંકનોની તુલના કરો.

જવાબ:

પેરામીટર	કોમન ઇમિટર (CE)	કોમન બેઝ (CB)	કોમન કલેક્ટર (CC)
ઇનપુટ ટર્મિનલ	બેઝ	ઇમિટર	બેઝ
આઉટપુટ ટર્મિનલ	કલેક્ટર	કલેક્ટર	ઇમિટર
કોમન ટર્મિનલ	ઇમિટર	બેઝ	કલેક્ટર
કરંટ ગેઇન (α, β, γ)	β = I_C/I_B (20-500)	α = I_C/I_E (0.95-0.99)	γ = I_E/I_B (β+1)
વોલ્ટેજ ગેઇન	હાઈ (250-1000)	મધ્યમ (150-800)	1 થી ઓછું
ઇનપુટ ઇમ્પિડન્સ	મધ્યમ (1-2kΩ)	લો (30-150Ω)	હાઈ (50-500kΩ)
આઉટપુટ ઇમ્પિડન્સ	હાઈ (30-50kΩ)	વેરી હાઈ (250kΩ-1MΩ)	લો (50-100Ω)
ફેઝ શિફ્ટ	180°	0°	0°
ઉપયોગો	એમ્પલિફાયર, ઓસિલેટર	RF એમ્પલિફાયર, હાઈ-ફ્રિક્વન્સી સર્કિટ	ઇમ્પિડન્સ મેચિંગ, બફર

α, β અને γ વચ્ચેનો સંબંધ:

β = α/(1-α)
α = β/(1+β)
γ = β+1

મેમરી ટ્રીક: "BEC" - Base input for Emitter output needs Collector as common terminal

પ્રશ્ન 3(અ) OR [3 ગુણ]

ફોરબિડન એનર્જી ગેપ શું છે? અવાહક, વાહક અને સેમીકન્ડક્ટર માટે એનર્જી બેન્ડ ડાયાગ્રામ દોરો.

જવાબ:

ફોરબિડન એનર્જી ગેપ: ઘન પદાર્થમાં એનર્જીની શ્રેણી જ્યાં કોઈ ઇલેક્ટ્રોન સ્ટેટ અસ્તિત્વમાં નથી, વેલેન્સ બેન્ડને કન્ડક્શન બેન્ડથી અલગ કરે છે.

એનર્જી બેન્ડ ડાયાગ્રામ:

+---------------+  +---------------+  +---------------+
|///////////////|  |///////////////|  |///////////////|
|/// Conduction |  |/// Conduction |  |/// Conduction |
|///////////////|  |///////////////|  |///////////////|
+---------------+  +---------------+  +---------------+
|               |  |///////////////|  |      |        |
|               |  |///////////////|  |      | Small  |
| Large         |  | Overlap       |  |      | Gap    |
| Forbidden     |  |///////////////|  |      |        |
| Gap (>5eV)    |  |///////////////|  |      | (~1eV) |
|               |  |///////////////|  |      |        |
+---------------+  +---------------+  +---------------+
|///////////////|  |///////////////|  |///////////////|
|/// Valence    |  |/// Valence    |  |/// Valence    |
|///////////////|  |///////////////|  |///////////////|
+---------------+  +---------------+  +---------------+
    Insulator          Conductor        Semiconductor

અવાહક (ઇન્સુલેટર): મોટો ફોરબિડન ગેપ (>5eV) ઇલેક્ટ્રોન્સને કન્ડક્શન બેન્ડ સુધી પહોંચતા અટકાવે છે
વાહક (કન્ડક્ટર): ઓવરલેપિંગ બેન્ડ મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન મૂવમેન્ટની મંજૂરી આપે છે
સેમિકન્ડક્ટર: નાનો ગેપ (~1eV) થોડા ઇલેક્ટ્રોન્સને રૂમ ટેમ્પરેચર પર અથવા ઉત્તેજિત થયા પછી ક્રોસ કરવાની મંજૂરી આપે છે

મેમરી ટ્રીક: "IBCS" - Insulators Block, Conductors Share, Semiconductors have gap Between

પ્રશ્ન 3(બ) OR [4 ગુણ]

ઝેનર વોલ્ટેજ રેગ્યુલેટર સર્કિટની કામગીરીનું વર્ણન કરો.

જવાબ:

graph LR
    A[અનરેગ્યુલેટેડ<br>DC ઇનપુટ] --> B[સિરીઝ<br>રેઝિસ્ટર]
    B --> C[લોડ]
    B --> D[ઝેનર<br>ડાયોડ]
    D --> E[ગ્રાઉન્ડ]
    style A fill:#lightblue
    style B fill:#lightpink
    style C fill:#lightgreen
    style D fill:#lightyellow
    style E fill:#lightgray

કાર્યસિદ્ધાંત:

સામાન્ય ઓપરેશન: ઝેનર ડાયોડ રિવર્સ બાયસ્ડ છે અને જ્યારે વોલ્ટેજ બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ સુધી પહોંચે ત્યારે કન્ડક્ટ કરે છે
વોલ્ટેજ રેગ્યુલેશન: જ્યારે ઇનપુટ વોલ્ટેજ વધે છે, ત્યારે ઝેનર ડાયોડ મારફતે વધુ કરંટ વહે છે, જેનાથી તેના પર સ્થિર વોલ્ટેજ જળવાઈ રહે છે
લોડ વેરિએશન: જ્યારે લોડ વધુ કરંટ લે છે, ત્યારે ઝેનર મારફતે ઓછો કરંટ વહે છે, જેનાથી વોલ્ટેજ સ્થિર રહે છે
સિરીઝ રેઝિસ્ટર: કરંટને મર્યાદિત કરે છે અને વધારાના વોલ્ટેજને ડ્રોપ કરે છે

સર્કિટ બિહેવિયર:

V_out = V_z (ઝેનર બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ)
I_z = (V_in - V_z)/R - I_L

મેમરી ટ્રીક: "SERZ" - Series resistor Enables Regulation with Zener

પ્રશ્ન 3(ક) OR [7 ગુણ]

P-N જંક્શન ડાયોડની V-I લાક્ષણિકતા સમજાવો અને P-N જંક્શન ડાયોડ અને ઝેનર ડાયોડ વચ્ચે સરખામણી આપો.

જવાબ:

P-N જંક્શન ડાયોડની V-I લાક્ષણિકતા:

                 I
                 ^
                 |              /
                 |             /
                 |            /
                 |           /
Forward current  |          /
                 |         /
                 |        /
                 |       /
                 |  Knee/
                 |     /
        -V <-----|----+---> +V
                 |   /|
                 |    |
                 |    |
Reverse current  |    |
                 |    |    Breakdown
                 |    |       |
                 |    |       v
                 |    |       ⌄_____

મુખ્ય પોઇન્ટ્સ:

ફોરવર્ડ બાયસ: ની વોલ્ટેજ (~0.7V સિલિકોન માટે) પછી સરળતાથી કન્ડક્ટ કરે છે
રિવર્સ બાયસ: બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ સુધી ખૂબ જ ઓછો લીકેજ કરંટ
બ્રેકડાઉન રીજન: ઉચ્ચ રિવર્સ વોલ્ટેજ પર થાય છે, સામાન્ય ડાયોડમાં નુકસાન કરે છે

P-N જંક્શન ડાયોડ અને ઝેનર ડાયોડ વચ્ચેની સરખામણી:

પેરામીટર	P-N જંક્શન ડાયોડ	ઝેનર ડાયોડ
સિમ્બોલ	▷\|—	▷\|—◁
ફોરવર્ડ ઓપરેશન	સરળતાથી કન્ડક્ટ કરે છે	સામાન્ય ડાયોડ જેવું જ
રિવર્સ બ્રેકડાઉન	ઉચ્ચ વોલ્ટેજ પર, નુકસાન કરે છે	નિયંત્રિત, નોન-ડિસ્ટ્રક્ટિવ
ડોપિંગ લેવલ	મધ્યમ	ભારે ડોપિંગ
ઓપરેટિંગ રીજન	ફોરવર્ડ બાયસ્ડ	રિવર્સ બાયસ્ડ (બ્રેકડાઉન રીજન)
ઉપયોગો	રેક્ટિફિકેશન, સ્વિચિંગ	વોલ્ટેજ રેગ્યુલેશન, રેફરન્સ
બ્રેકડાઉન મેકેનિઝમ	એવલાન્ચ	ઝેનર ઇફેક્ટ અને એવલાન્ચ
તાપમાન ગુણાંક	નેગેટિવ	પોઝિટિવ અથવા નેગેટિવ હોઈ શકે છે

મેમરી ટ્રીક: "FORD" - Forward Operation for Rectifiers, Diodes; reverse operation for Zeners

પ્રશ્ન 4(અ) [3 ગુણ]

ફોટો ડાયોડના કાર્ય સિદ્ધાંતનું વર્ણન કરો.

જવાબ:

ફોટોડાયોડના કાર્યસિદ્ધાંત:

graph LR
    A[પ્રકાશ] --> B[P-N જંક્શન]
    B --> C[ઇલેક્ટ્રોન-હોલ<br>જોડીઓ]
    C --> D[ફોટોકરંટ]
    style A fill:#lightyellow
    style B fill:#lightpink
    style C fill:#lightblue
    style D fill:#lightgreen

રચના: પારદર્શક વિન્ડો અથવા લેન્સ સાથેનો P-N જંક્શન ડાયોડ
ઓપરેશન: પ્રકાશ ડિટેક્શન માટે રિવર્સ બાયસ્ડ ઓપરેશન
ફોટોન એબ્સોર્પશન: આવતા ફોટોન્સ ડિપ્લિશન રીજનમાં ઇલેક્ટ્રોન-હોલ જોડીઓ બનાવે છે
કરંટ જનરેશન: ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ કેરિયર્સને તેમના સંબંધિત ટર્મિનલ તરફ મોકલે છે, જેનાથી ફોટોકરંટ બને છે
લાઇટ સેન્સિટિવિટી: કરંટ પ્રકાશની તીવ્રતાના પ્રમાણમાં હોય છે

મેમરી ટ્રીક: "LIGER" - Light Induces Generation of Electrons in Reverse-bias

પ્રશ્ન 4(બ) [4 ગુણ]

શોટકી બેરિયર ડાયોડની લાક્ષણિકતા સમજાવો.

જવાબ:

શોટકી બેરિયર ડાયોડની લાક્ષણિકતાઓ:

                 I
                 ^
                 |              /
                 |             / Schottky
                 |            /
                 |           /   PN Junction
Forward current  |          / ,/
                 |         / /
                 |        / /
                 |       / /
                 |      / /
                 |     //
        -V <-----|----|---> +V
                 |    |
                 |    |
                 |    |
Reverse current  |    |
                 |    |

ઓછો ફોરવર્ડ વોલ્ટેજ ડ્રોપ: સિલિકોન PN જંક્શનના 0.7V ની તુલનામાં 0.2-0.3V
ફાસ્ટ સ્વિચિંગ: કોઈ માઈનોરિટી કેરિયર સ્ટોરેજ નહીં, મિનિમલ રિવર્સ રિકવરી ટાઇમ
રચના: P-N જંક્શનને બદલે મેટલ-સેમિકન્ડક્ટર જંક્શન
કોઈ રિવર્સ રિકવરી ટાઇમ નહીં: મેજોરિટી કેરિયર ડિવાઇસ (કોઈ સ્ટોર્ડ ચાર્જ નહીં)
ઉપયોગો: હાઈ-ફ્રિક્વન્સી એપ્લિકેશન, પાવર સપ્લાયમાં રેક્ટિફાયર

મેમરી ટ્રીક: "FAST" - Forward voltage low, Allows Switching Timely

પ્રશ્ન 4(ક) [7 ગુણ]

PNP અને NPN ટ્રાન્ઝિસ્ટરના કાર્ય સિદ્ધાંતને સમજાવો.

જવાબ:

NPN ટ્રાન્ઝિસ્ટરની સ્ટ્રક્ચર અને કાર્યપદ્ધતિ:

    +-------+     +-------+     +-------+
    |       |     |       |     |       |
    |   N   |     |   P   |     |   N   |
    |       |     |       |     |       |
    +-------+     +-------+     +-------+
    Emitter        Base        Collector
        |            |            |
        |            |            |
        v            v            v
    Electron      Hole        Electron
     source    controller     collector

બાયસિંગ: ઇમિટર-બેઝ જંક્શન ફોરવર્ડ બાયસ્ડ, કલેક્ટર-બેઝ જંક્શન રિવર્સ બાયસ્ડ
કરંટ ફ્લો: ઇલેક્ટ્રોન્સ પાતળા બેઝ રીજન મારફતે ઇમિટરથી કલેક્ટર તરફ
એમ્પલિફિકેશન સિદ્ધાંત: નાનો બેઝ કરંટ મોટા કલેક્ટર કરંટને નિયંત્રિત કરે છે
કરંટ સંબંધ: I_E = I_B + I_C
મેજોરિટી કેરિયર્સ: ઇલેક્ટ્રોન્સ

PNP ટ્રાન્ઝિસ્ટરની સ્ટ્રક્ચર અને કાર્યપદ્ધતિ:

    +-------+     +-------+     +-------+
    |       |     |       |     |       |
    |   P   |     |   N   |     |   P   |
    |       |     |       |     |       |
    +-------+     +-------+     +-------+
    Emitter        Base        Collector
        |            |            |
        |            |            |
        v            v            v
     Hole         Electron        Hole
     source     controller     collector

બાયસિંગ: ઇમિટર-બેઝ જંક્શન ફોરવર્ડ બાયસ્ડ, કલેક્ટર-બેઝ જંક્શન રિવર્સ બાયસ્ડ
કરંટ ફ્લો: હોલ્સ પાતળા બેઝ રીજન મારફતે ઇમિટરથી કલેક્ટર તરફ
એમ્પલિફિકેશન સિદ્ધાંત: નાનો બેઝ કરંટ મોટા કલેક્ટર કરંટને નિયંત્રિત કરે છે
કરંટ સંબંધ: I_E = I_B + I_C
મેજોરિટી કેરિયર્સ: હોલ્સ
કરંટ દિશા: NPN કરતાં વિપરીત (કન્વેન્શનલ કરંટ ઇમિટરથી કલેક્ટર તરફ)

મેમરી ટ્રીક: "NPNP" - Negative carriers in NPN, Positive carriers in PNP

પ્રશ્ન 4(અ) OR [3 ગુણ]

LED ના કાર્ય સિદ્ધાંતનું વર્ણન કરો.

જવાબ:

LED (લાઇટ ઇમિટિંગ ડાયોડ)ના કાર્યસિદ્ધાંત:

graph LR
    A[ફોરવર્ડ બાયસ] --> B[ઇલેક્ટ્રોન-હોલ<br>રિકોમ્બિનેશન]
    B --> C[ફોટોન તરીકે<br>ઊર્જા મુક્ત થાય]
    C --> D[પ્રકાશ ઉત્સર્જન]
    style A fill:#lightblue
    style B fill:#lightpink
    style C fill:#lightyellow
    style D fill:#lightgreen

રચના: ડાયરેક્ટ બેન્ડગેપ સેમિકન્ડક્ટર મટેરિયલથી બનેલા P-N જંક્શન
ફોરવર્ડ બાયસિંગ: n-રીજનમાંથી ઇલેક્ટ્રોન્સ અને p-રીજનમાંથી હોલ્સ જંક્શન પર રિકોમ્બાઇન થાય છે
રિકોમ્બિનેશન: ઇલેક્ટ્રોન કન્ડક્શન બેન્ડમાંથી વેલેન્સ બેન્ડમાં પડે છે
ઊર્જા ઉત્સર્જન: રિકોમ્બિનેશન દરમિયાન છૂટી પડેલી ઊર્જા ફોટોન્સ (પ્રકાશ) ઉત્સર્જિત કરે છે
કલર ડિટરમિનેશન: બેન્ડગેપ ઊર્જા ઉત્સર્જિત પ્રકાશની તરંગલંબાઈ (રંગ) નક્કી કરે છે

મેમરી ટ્રીક: "REBEL" - Recombination of Electrons and holes By Energetic Light emission

પ્રશ્ન 4(બ) OR [4 ગુણ]

કટ ઓફ અને સેચ્યુરેશન રીજીયનમાં ટ્રાન્ઝિસ્ટરનું સ્વિચ તરીકે એપ્લિકેશન કાર્ય સમજાવો.

જવાબ:

ટ્રાન્ઝિસ્ટર એઝ અ સ્વિચ:

        Input                        Output
          |                            |
          |                            |
          v                            v
    +----------+                 +----------+
    |    R1    |                 |    RC    |
    +----------+                 +----------+
          |                            |
          |                            |
          |     +---------------+      |
          +---->|     B     C   |------+
                |       |       |
                |       |       |
                |     E         |
                +---------------+
                     |
                     |
                 Ground

કટ-ઓફ રીજન (સ્વિચ OFF):

બેઝ વોલ્ટેજ: 0.7V (સિલિકોન માટે) થી નીચે
બેઝ કરંટ: લગભગ શૂન્ય
કલેક્ટર કરંટ: લગભગ શૂન્ય
કલેક્ટર-ઇમિટર વોલ્ટેજ: સપ્લાય વોલ્ટેજના બરાબર
ઉપયોગો: લોજિક ગેટ્સ, ડિજિટલ સર્કિટ, રિલે ડ્રાઇવર

સેચ્યુરેશન રીજન (સ્વિચ ON):

બેઝ વોલ્ટેજ: 0.7V કરતાં ઘણું ઊંચું
બેઝ કરંટ: લઘુત્તમ V_CE સુનિશ્ચિત કરવા માટે પર્યાપ્ત
કલેક્ટર કરંટ: મહત્તમ (કલેક્ટર રેઝિસ્ટર દ્વારા મર્યાદિત)
કલેક્ટર-ઇમિટર વોલ્ટેજ: ખૂબ જ ઓછું (0.2V - 0.3V)
ઉપયોગો: ડિજિટલ સ્વીચ, મોટર ડ્રાઇવર, LED ડ્રાઇવર

મેમરી ટ્રીક: "COSI" - Cutoff Opens Switch, Input saturates to close

પ્રશ્ન 4(ક) OR [7 ગુણ]

C-E ટ્રાન્ઝિસ્ટર એમ્પ્લિફાયર રચના ટૂંકમાં સમજાવો. ટ્રાન્ઝિસ્ટર એમ્પ્લીફાયર માટે α અને β વચ્ચેનો સંબંધ મેળવો.

જવાબ:

કોમન ઇમિટર કોન્ફિગરેશન:

graph TB
    A[ઇનપુટ સિગ્નલ] --> B[બેઝ]
    C[આઉટપુટ સિગ્નલ] --> D[કલેક્ટર]
    E[ગ્રાઉન્ડ] --> F[ઇમિટર]
    style A fill:#lightblue
    style B fill:#lightpink
    style C fill:#lightgreen
    style D fill:#lightyellow
    style E fill:#lightgray
    style F fill:#lightcyan

કોમન ઇમિટર કોન્ફિગરેશનની લાક્ષણિકતાઓ:

ઇનપુટ ટર્મિનલ: બેઝ
આઉટપુટ ટર્મિનલ: કલેક્ટર
કોમન ટર્મિનલ: ઇમિટર (ગ્રાઉન્ડેડ)
કરંટ ગેઇન (β): હાઈ (20-500)
વોલ્ટેજ ગેઇન: હાઈ (250-1000)
ઇનપુટ ઇમ્પિડન્સ: મધ્યમ (1-2kΩ)
આઉટપુટ ઇમ્પિડન્સ: હાઈ (30-50kΩ)
ફેઝ શિફ્ટ: 180° (આઉટપુટ ઇનપુટથી ઇન્વર્ટેડ)

α અને β વચ્ચેનો સંબંધ:

વ્યાખ્યા પ્રમાણે:

α = I_C/I_E (કોમન બેઝ કરંટ ગેઇન)
β = I_C/I_B (કોમન ઇમિટર કરંટ ગેઇન)

કિરચોફના કરંટ લૉ પરથી:

I_E = I_B + I_C

બંને બાજુને I_E વડે ભાગીએ:

1 = I_B/I_E + I_C/I_E
1 = I_B/I_E + α

તેથી:

I_B/I_E = 1 - α

હવે, β = I_C/I_B = (I_C/I_E)/(I_B/I_E) = α/(1-α)

અને તેથી ઉલટું:

α = β/(1+β)

મેમરી ટ્રીક: "BEAR" - Beta Equals Alpha divided by (1-alpha) Relation

પ્રશ્ન 5(અ) [3 ગુણ]

ઇ-વેસ્ટનો અર્થ શું છે? ઇ-કચરાના નિકાલની વિવિધ પદ્ધતિઓ શું છે?

જવાબ:

ઇ-વેસ્ટ (ઇલેક્ટ્રોનિક વેસ્ટ): ત્યજાયેલા ઇલેક્ટ્રોનિક ડિવાઇસ અને કમ્પોનન્ટ્સ જે તેમના જીવનકાળનાં અંતે પહોંચ્યા છે અથવા હવે ઉપયોગી નથી.

ઇ-વેસ્ટ નિકાલની પદ્ધતિઓ:

નિકાલ પદ્ધતિ	વર્ણન
રિસાયક્લિંગ	મૂલ્યવાન સામગ્રી જેમ કે ધાતુઓ, પ્લાસ્ટિકને પુન:ઉપયોગ માટે અલગ કરવી
લેન્ડફિલિંગ	નિયુક્ત લેન્ડફિલ્સમાં નિકાલ (ભલામણ કરાતી નથી)
ઇન્સિનરેશન	ઉચ્ચ તાપમાને કચરાનું દહન (ઝેરી ઉત્સર્જન બનાવે છે)
રિયુઝ/રિફર્બિશમેન્ટ	વિસ્તારિત ઉપયોગ માટે રિપેરિંગ અને અપગ્રેડિંગ
ઇક્સટેન્ડેડ પ્રોડ્યુસર રિસ્પોન્સિબિલિટી	ઉત્પાદકો પાછા લે અને નિકાલ સંભાળે છે

મેમરી ટ્રીક: "RIPER" - Recycling Is Preferable to Environmentally-harmful Remedies

પ્રશ્ન 5(બ) [4 ગુણ]

ઉદાહરણો સાથે ઈલેક્ટ્રોનિક કચરાનું સંચાલન કરવાની પદ્ધતિઓ સમજાવો.

જવાબ:

ઇલેક્ટ્રોનિક વેસ્ટ હેન્ડલિંગની પદ્ધતિઓ:

graph LR
    A[ઇ-વેસ્ટ<br>કલેક્શન] --> B[સોર્ટિંગ]
    B --> C[ડિસમેન્ટલિંગ]
    C --> D[મટેરિયલ<br>રિકવરી]
    D --> E[સેફ<br>ડિસ્પોઝલ]
    style A fill:#lightblue
    style B fill:#lightpink
    style C fill:#lightyellow
    style D fill:#lightgreen
    style E fill:#lightgray

કલેક્શન અને સેગ્રિગેશન:

ઉદાહરણ: જાહેર સ્થળોએ સમર્પિત ઇ-વેસ્ટ બિન્સ, ઇ-વેસ્ટ કલેક્શન ડ્રાઇવ્સ
લાભ: સામાન્ય કચરા સાથે મિશ્રણ અટકાવે છે, યોગ્ય પ્રોસેસિંગ સક્ષમ કરે છે

ડિસમેન્ટલિંગ અને રિસોર્સ રિકવરી:

ઉદાહરણ: સર્કિટ બોર્ડ અને કનેક્ટર્સમાંથી સોનું, ચાંદી, કોપર રિકવર કરવા
લાભ: મૂલ્યવાન ધાતુઓ પુન:પ્રાપ્ત કરે છે, માઇનિંગની માંગ ઘટાડે છે

રિફર્બિશમેન્ટ અને રિયુઝ:

ઉદાહરણ: શૈક્ષણિક સંસ્થાઓ માટે જૂના કમ્પ્યુટર્સની મરામત
લાભ: પ્રોડક્ટ લાઇફસાયકલ વિસ્તૃત કરે છે, કચરા ઉત્પાદન ઘટાડે છે

હાનિકારક કમ્પોનન્ટ્સનો યોગ્ય નિકાલ:

ઉદાહરણ: મર્ક્યુરી-ધરાવતા કમ્પોનન્ટ્સ માટે સ્પેશિયલાઇઝ્ડ ટ્રીટમેન્ટ
લાભ: ઝેરી પદાર્થોને પર્યાવરણમાં પ્રવેશતા અટકાવે છે

મેમરી ટ્રીક: "CREED" - Collect, Recover, Extract, Extend, Dispose safely

પ્રશ્ન 5(ક) [7 ગુણ]

રિપલ ફેક્ટર શું છે? રેક્ટિફાયર માટે રિપલ ફેક્ટરનું સમીકરણ મેળવો.

જવાબ:

રિપલ ફેક્ટર: રેક્ટિફાયરની ફિલ્ટરિંગની અસરકારકતાનું માપ - આઉટપુટમાં AC કમ્પોનન્ટ (રિપલ)નો DC કમ્પોનન્ટ સાથેનો ગુણોત્તર.

વ્યાખ્યા:

રિપલ ફેક્ટર (γ) = AC કમ્પોનન્ટની RMS વેલ્યુ / DC વેલ્યુ
ઓછો રિપલ ફેક્ટર વધુ સારા ફિલ્ટરિંગનો સંકેત આપે છે

હાફ વેવ રેક્ટિફાયર માટે ડેરિવેશન:

ચાલો ધારીએ કે સાઇન્યુસોઇડલ ઇનપુટ: v = V_msinωt

હાફ વેવ રેક્ટિફાયર માટે:

આઉટપુટ v = V_msinωt જ્યારે 0 ≤ ωt ≤ π
આઉટપુટ v = 0 જ્યારે π ≤ ωt ≤ 2π

સ્ટેપ 1: DC કમ્પોનન્ટ (એવરેજ વેલ્યુ) શોધો

V_DC = (1/2π) ∫₀^2π v(ωt) d(ωt)
V_DC = (1/2π) ∫₀^π V_msinωt d(ωt)
V_DC = V_m/π

સ્ટેપ 2: RMS વેલ્યુ શોધો

V_RMS = √[(1/2π) ∫₀^2π v²(ωt) d(ωt)]
V_RMS = √[(1/2π) ∫₀^π V_m²sin²ωt d(ωt)]
V_RMS = V_m/2

સ્ટેપ 3: AC કમ્પોનન્ટ શોધો

V_AC² = V_RMS² - V_DC²
V_AC² = (V_m/2)² - (V_m/π)²
V_AC² = V_m²(1/4 - 1/π²)

સ્ટેપ 4: રિપલ ફેક્ટર ગણો

γ = V_AC/V_DC
γ = √(V_m²(1/4 - 1/π²))/(V_m/π)
γ = π√(1/4 - 1/π²)
γ = 1.21 (હાફ વેવ રેક્ટિફાયર માટે)

ફુલ વેવ રેક્ટિફાયર માટે: સમાન પગલાં અનુસરીને γ = 0.48 મળે છે

મેમરી ટ્રીક: "ROAD" - Ripple is Output's AC Divided by DC component

પ્રશ્ન 5(અ) OR [3 ગુણ]

ઈ-વેસ્ટમાં કયા ઝેરી પદાર્થો હોય છે?

જવાબ:

ઇ-વેસ્ટમાં ઝેરી પદાર્થો:

ઝેરી પદાર્થ	ઇલેક્ટ્રોનિક્સમાં સ્ત્રોત	આરોગ્ય/પર્યાવરણીય અસર
લેડ (Pb)	સોલ્ડર, CRT મોનિટર, બેટરીઓ	ન્યુરોલોજીકલ નુકસાન, વિકાસાત્મક સમસ્યાઓ
મર્ક્યુરી (Hg)	સ્વિચ, બેકલાઇટ્સ, બેટરીઓ	ન્યુરોલોજીકલ અને કિડનીને નુકસાન
કેડમિયમ (Cd)	રિચાર્જેબલ બેટરીઓ, સર્કિટ બોર્ડ	કિડનીને નુકસાન, હાડકાના રોગો
બ્રોમિનેટેડ ફ્લેમ રિટાર્ડન્ટ્સ	પ્લાસ્ટિક કેસિંગ, સર્કિટ બોર્ડ	એન્ડોક્રાઇન ડિસ્રપ્શન, બાયોએક્યુમ્યુલેશન
હેક્સાવેલેન્ટ ક્રોમિયમ	મેટલ પાર્ટ્સમાં કોરોઝન પ્રોટેક્શન	એલર્જીક રિએક્શન, DNA નુકસાન
બેરિલિયમ (Be)	કનેક્ટર્સ, સ્પ્રિંગ્સ	ફેફસાના રોગ, ત્વચાના વિકાર

મેમરી ટ્રીક: "LMBCHB" - Lead, Mercury, and Beryllium Cause Harmful Bodily effects

પ્રશ્ન 5(બ) OR [4 ગુણ]

તમારી એપ્લિકેશન માટે યોગ્ય ટ્રાન્ઝિસ્ટર પસંદ કરવા માટેના મહત્વપૂર્ણ પરિમાણો લખો અને કોઈપણ બે સમજાવો.

જવાબ:

મહત્વપૂર્ણ ટ્રાન્ઝિસ્ટર સિલેક્શન પેરામીટર્સ:

મહત્તમ કલેક્ટર કરંટ (I_C)
મહત્તમ કલેક્ટર-ઇમિટર વોલ્ટેજ (V_CEO)
મહત્તમ કલેક્ટર-બેઝ વોલ્ટેજ (V_CBO)
કરંટ ગેઇન (hFE અથવા β)
ફ્રિક્વન્સી રિસ્પોન્સ (f_T)
પાવર ડિસિપેશન (P_tot)
પેકેજ ટાઇપ (TO-3, SMT, વગેરે)
તાપમાન રેન્જ

મહત્તમ કલેક્ટર કરંટ (I_C):

વ્યાખ્યા: નુકસાન વિના કલેક્ટર મારફતે વહી શકે તેવો મહત્તમ કરંટ
મહત્વ: એપ્લિકેશનની પીક કરંટ જરૂરિયાતોને સેફ્ટી માર્જિન સાથે વટાવવો જોઈએ
સામાન્ય વેલ્યુ: ટ્રાન્ઝિસ્ટર પ્રકાર પર આધારિત 100mA થી 100A
એપ્લિકેશન કન્સિડરેશન: મહત્તમ જરૂરી કરંટ કરતાં 50% વધુ રેટિંગ પસંદ કરવી

કરંટ ગેઇન (hFE અથવા β):

વ્યાખ્યા: કલેક્ટર કરંટનો બેઝ કરંટ સાથેનો ગુણોત્તર
મહત્વ: એમ્પલિફિકેશન ક્ષમતા અને જરૂરી બેઝ ડ્રાઇવ નક્કી કરે છે
સામાન્ય વેલ્યુ: સામાન્ય-હેતુના ટ્રાન્ઝિસ્ટર માટે 20-500
એપ્લિકેશન કન્સિડરેશન: સ્વિચિંગ માટે, ઉચ્ચ ગેઇન બેઝ કરંટની જરૂરિયાત ઘટાડે છે; એમ્પલિફાયર માટે, ઓપરેટિંગ રેન્જમાં સુસંગત ગેઇન મહત્વપૂર્ણ છે

મેમરી ટ્રીક: "GIVE" - Gain and Ic are Very Essential parameters

પ્રશ્ન 5(ક) OR [7 ગુણ]

રેક્ટિફાયર કાર્યક્ષમતા શું છે? ફુલ વેવ રેક્ટિફાયરની કાર્યક્ષમતા શોધો.

જવાબ:

રેક્ટિફાયર કાર્યક્ષમતા: DC આઉટપુટ પાવરનો AC ઇનપુટ પાવર સાથેનો ગુણોત્તર, ટકાવારીમાં વ્યક્ત.

વ્યાખ્યા:

કાર્યક્ષમતા (η) = (P_DC/P_AC) × 100%
ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા એટલે AC થી DC માં વધુ સારું રૂપાંતરણ

ફુલ વેવ રેક્ટિફાયર માટે ડેરિવેશન:

સ્ટેપ 1: DC આઉટપુટ પાવર ગણો

I_DC = V_DC/R_L
P_DC = I_DC² × R_L = V_DC²/R_L
ફુલ વેવ માટે, V_DC = 2V_m/π
P_DC = (2V_m/π)²/R_L = 4V_m²/(π²R_L)

સ્ટેપ 2: AC ઇનપુટ પાવર ગણો

I_RMS = V_RMS/R_L
P_AC = I_RMS² × R_L = V_RMS²/R_L
સાઇન વેવ માટે, V_RMS = V_m/√2
P_AC = (V_m/√2)²/R_L = V_m²/(2R_L)

સ્ટેપ 3: કાર્યક્ષમતા ગણો

η = (P_DC/P_AC) × 100%
η = [4V_m²/(π²R_L)] / [V_m²/(2R_L)] × 100%
η = [4/(π²)] × 2 × 100%
η = 8/(π²) × 100%
η = 8/9.87 × 100%
η = 81.2%

ફુલ વેવ રેક્ટિફાયર કાર્યક્ષમતા = 81.2%

તુલના માટે:

હાફ વેવ રેક્ટિફાયર કાર્યક્ષમતા = 40.6%
બ્રિજ રેક્ટિફાયર કાર્યક્ષમતા = 81.2%

મેમરી ટ્રીક: "PIDE" - Power Input Determines Efficiency