MPPSC 2022 प्रारंभिक प्रश्नपत्र-I · प्रश्न 48 / 100

सही उत्तर — (C) टनल डायोड। अत्यंत सँकरे, भारी-डोप्ड p-n जंक्शन में क्वांटम टनलिंग के कारण, टनल डायोड (एसाकी डायोड) पिकोसेकंड में प्रतिक्रिया देता है और ऋणात्मक अवकल प्रतिरोध (negative differential resistance) दर्शाता है, जिससे यह अत्यंत-उच्च-गति स्विचिंग व माइक्रोवेव-आवृत्ति दोलक परिपथों के लिए उपयुक्त बनता है।

• (a)ज़ेनर डायोड — स्थिर वोल्टेज नियमन/संदर्भ हेतु रिवर्स ब्रेकडाउन में कार्य करने के लिए डिज़ाइन किया गया — एक स्विचिंग उपकरण नहीं।
• (b)वैरेक्टर डायोड — ट्यूनिंग परिपथों व दोलकों में एक वोल्टेज-नियंत्रित परिवर्तनीय संधारित्र (variable capacitor) के रूप में उपयोग होता है, स्विचिंग के लिए नहीं।
• (d)शॉट्की डायोड — यह भी तेज़ी से स्विच करता है (यह एक बहुसंख्यक-वाहक उपकरण है, जिसमें अल्पसंख्यक-वाहक भंडारण विलंब नहीं होता) और कम फॉरवर्ड-वोल्टेज-ड्रॉप रेक्टिफिकेशन व RF अनुप्रयोगों के लिए प्रशंसित है — परन्तु यहाँ श्रेय दी गई 'अत्यंत-उच्च-गति' (पिकोसेकंड-रेंज) स्विचिंग टनल डायोड के क्वांटम-टनलिंग तंत्र से आती है।

टनल डायोड (एसाकी डायोड) एक भारी-डोप्ड p-n जंक्शन डायोड है, जो इतना सँकरा बनाया जाता है कि इलेक्ट्रॉन बिना किसी अतिरिक्त सक्रियण ऊर्जा की आवश्यकता के, क्षय क्षेत्र (depletion region) के आर-पार क्वांटम-यांत्रिक रूप से 'टनल' कर सकते हैं। इससे एक ऋणात्मक अवकल प्रतिरोध क्षेत्र तथा अत्यंत तीव्र प्रतिक्रिया उत्पन्न होती है, जो इसे अत्यंत-उच्च-गति स्विचिंग व माइक्रोवेव दोलक परिपथों में उपयोगी बनाती है।

परीक्षा-जाल यह है कि प्रत्येक डायोड प्रकार को उसके एक हस्ताक्षर अनुप्रयोग से मिलाया जाए: ज़ेनर → वोल्टेज नियमन, वैरेक्टर → ट्यूनिंग/परिवर्तनीय संधारित्रता, टनल → अत्यंत-उच्च-गति स्विचिंग/दोलन, शॉट्की → कम-ड्रॉप रेक्टिफिकेशन। इनमें से कई डायोड किसी न किसी अर्थ में 'तेज़ी से स्विच' करते हैं, अतः यह सटीकता कि 'अत्यंत-उच्च-गति' का लेबल कौन-सा अर्जित करता है, महत्त्वपूर्ण है।

• टनल डायोड (एसाकी डायोड) — भारी-डोप्ड p-n जंक्शन, जो क्वांटम टनलिंग के ज़रिए ऋणात्मक प्रतिरोध दर्शाता है
• अत्यंत-उच्च-गति स्विचिंग व माइक्रोवेव दोलक परिपथों में उपयोग (प्रतिक्रिया-समय पिकोसेकंड में)
• आविष्कारक लियो एसाकी, जिन्हें टनलिंग शोध हेतु 1973 का भौतिकी नोबेल पुरस्कार साझा रूप से मिला
• ज़ेनर डायोड → वोल्टेज नियमन; वैरेक्टर डायोड → परिवर्तनीय संधारित्रता/ट्यूनिंग

• शॉट्की (तेज़ स्विचिंग, कम फॉरवर्ड ड्रॉप) को टनल (क्वांटम टनलिंग के ज़रिए अत्यंत-उच्च-गति स्विचिंग) के साथ भ्रमित करना — दोनों अलग-अलग भौतिक कारणों से 'तेज़' हैं
• यह मान लेना कि ज़ेनर डायोड का कोई स्विचिंग अनुप्रयोग है — यह वोल्टेज नियमन हेतु बनाया गया है

एक क्लासिक 'डायोड प्रकार → मुख्य अनुप्रयोग' मिलान MCQ; MPPSC/UPPSC इलेक्ट्रॉनिक्स प्रश्न प्रायः ज़ेनर बनाम वैरेक्टर बनाम टनल बनाम शॉट्की की भूमिकाएँ परखते हैं।

इस प्रश्न से सीधे संबंधित कोई पूर्व PYQ उपलब्ध नहीं।

• अभ्यास — वास्तविक PYQ नहीं

  कौन-सा डायोड मुख्यतः वोल्टेज नियमन के लिए, अपने रिवर्स ब्रेकडाउन क्षेत्र में कार्य करते हुए, उपयोग किया जाता है?

  • (a)टनल डायोड
  • (b)ज़ेनर डायोड
  • (c)वैरेक्टर डायोड
  • (d)शॉट्की डायोड

  उत्तर(b) ज़ेनर डायोड — एक स्थिर वोल्टेज संदर्भ हेतु रिवर्स ब्रेकडाउन में सुरक्षित रूप से कार्य करने के लिए डिज़ाइन किया गया।

• अभ्यास — वास्तविक PYQ नहीं

  टनल डायोड का आविष्कार किस वैज्ञानिक ने किया, जिन्हें बाद में संबंधित कार्य के लिए भौतिकी का नोबेल पुरस्कार साझा रूप से मिला?

  • (a)विलियम शॉक्ले
  • (b)लियो एसाकी
  • (c)जॉन बार्डीन
  • (d)वाल्टर ब्रैटन

  उत्तर(b) लियो एसाकी — जिन्होंने टनल डायोड (एसाकी डायोड) का आविष्कार किया व 1973 का भौतिकी नोबेल पुरस्कार साझा किया।