15 அமைப்புள்ள கேள்வி — அலகு 9-இன் ஒவ்வொரு பகுதியிலிருந்தும், முழுச் செயல்படுத்தப்பட்ட விடைகளுடன். ஒவ்வொரு கேள்வியின் "காட்டு விடை"-ஐ அழுத்தி விடையை வெளிப்படுத்துங்கள்.
கட்டமைப்பு வினா U9-S1
8 புள்ளி
அரைக்கடத்திகள் & மாசேற்றம்.
(a) தூய (intrinsic) அரைக்கடத்தியில் மின் கடத்தல் எவ்வாறு நிகழ்கிறது எனக் கூறுக.
விடை
வெப்ப ஆற்றல் சில இணைதிறன் இலத்திரன்களை விடுவித்து இலத்திரன்-துளை சோடிகளை உருவாக்குகிறது; கட்டற்ற இலத்திரன்களும் (எதிர்மறை) துளைகளும் (நேர்மறை) மின்னோட்டத்தைக் கடத்துகின்றன. n = p.
(b) n-வகை & p-வகை எவ்வாறு உருவாக்கப்படுகின்றன, பெரும்பான்மை சுமைக்கேற்பி யாது எனக் கூறுக.
விடை
n-வகை: குழு-V (P) மாசேற்றம் → கூடுதல் இலத்திரன்கள் → பெரும்பான்மை இலத்திரன்கள். p-வகை: குழு-III (B) மாசேற்றம் → துளைகள் → பெரும்பான்மை துளைகள். இரண்டும் மொத்தம் நடுநிலை.
கட்டமைப்பு வினா U9-S2
6 புள்ளி
p-n சந்தி டயோடு.
(a) குறையழிந்த பகுதி (depletion region) எவ்வாறு உருவாகிறது எனக் கூறுக.
விடை
சந்தியில் n-பக்க இலத்திரன்கள் p-பக்கம் பரவி துளைகளுடன் மீளிணைகின்றன; கட்டற்ற சுமைக்கேற்பிகள் இல்லாமல், நிலையான அயனிகள் மட்டுமுள்ள பகுதி உருவாகி ஒரு உள் தடை மின்னழுத்தம் (≈0.7 V Si) ஏற்படுகிறது.
(b) முன்னோக்கு & எதிர்நோக்கு சார்பின் விளைவைக் கூறுக.
விடை
முன்னோக்கு: தடையைக் குறைத்து (>0.7 V) பெரிய மின்னோட்டம் கடத்தும். எதிர்நோக்கு: தடையை விரிவாக்கி மின்னோட்டத்தைத் தடுக்கும் (சிறு கசிவு மட்டும்).
கட்டமைப்பு வினா U9-S3
5 புள்ளி
வெப்பநிலை சார்பு.
(a) அரைக்கடத்தியின் & உலோகத்தின் மின்தடை வெப்பநிலையுடன் எவ்வாறு மாறுகின்றன, ஏன் எனக் கூறுக.
விடை
அரைக்கடத்தி: வெப்பநிலை↑ → அதிக இலத்திரன்-துளை சோடிகள் → சுமைக்கேற்பிகள்↑ → R↓ (NTC). உலோகம்: வெப்பநிலை↑ → அயனி அதிர்வு↑ → இலத்திரன் மோதல்↑ → R↑.
(b) தெர்மிஸ்டர் இக்குணத்தை எவ்வாறு பயன்படுத்துகிறது எனக் கூறுக.
விடை
தெர்மிஸ்டர் (NTC) வெப்பம்↑ → R↓; ஒரு பிரிப்பானில் வைத்தால் வெளியீட்டு மின்னழுத்தம் வெப்பநிலையுடன் மாறி, தீ-அலாரம்/வெப்பக் கட்டுப்பாட்டுச் சுற்றை இயக்கும்.
கட்டமைப்பு வினா U9-S4
8 புள்ளி
நேராக்கல் (rectification).
(a) அரை-அலை நேராக்கியின் செயல்பாட்டை விளக்குக.
விடை
ஒரு டயோடு AC-இன் முன்னோக்கு பாதியில் கடத்தி (சுமை வழியே மின்னோட்டம்), எதிர்நோக்கு பாதியில் தடுக்கிறது → வெளியீடு ஒரு திசை (துடிப்பு) DC; ஒரு உள்ளீட்டுச் சுழற்சிக்கு ஒரு துடிப்பு.
(b) முழு-அலை பாலம் நேராக்கி இதைவிட ஏன் சிறந்தது எனக் கூறுக.
விடை
4 டயோடு இரு பாதிகளையும் சுமை வழியே ஒரே திசையில் செலுத்துகின்றன → அதிக சராசரி DC, இரட்டிப்பு அலைவெண் (100 Hz), குறை அலைவு, எளிய மென்மையாக்கம்.
(c) மென்மையாக்கம் எவ்வாறு செயல்படுகிறது எனக் கூறுக.
விடை
சுமைக்குச் சமாந்தர மின்தேக்கி உச்சத்தில் ஏற்றமடைந்து, வீழ்ச்சியில் வெளியேற்றி இடைவெளியை நிரப்பி அலைவைக் குறைக்கிறது; பெரிய C → குறை அலைவு.
கட்டமைப்பு வினா U9-S5
6 புள்ளி
ஒரு மின்மாற்றி வெளியீடு 12 V_rms ஒரு பாலம் நேராக்கி + பெரிய மென்மையாக்கி மின்தேக்கிக்கு உள்ளிடப்படுகிறது.
(a) மென்மையாக்கப்பட்ட DC மின்னழுத்தம் (தோராயம், டயோடு வீழ்ச்சி புறக்கணி)?
விடை
V_DC ≈ உச்சம் = V_rms×√2 = 12×1.414 ≈ 17 V
(b) இரு சிலிக்கான் டயோடுகள் வழியே கடத்துவதால் உண்மை வெளியீடு (≈)?
விடை
V ≈ 17 − 2×0.7 = 17 − 1.4 ≈ 15.6 V
கட்டமைப்பு வினா U9-S6
5 புள்ளி
டயோடு சார்பு.
(a) முன்னோக்கு & எதிர்நோக்கு சார்பை வேறுபடுத்தி, ஒவ்வொன்றிலும் மின்னோட்டத்தைக் கூறுக.
விடை
முன்னோக்கு (p→+, n→−): தடை குறைந்து >0.7 V-இல் பெரிய மின்னோட்டம். எதிர்நோக்கு (p→−, n→+): தடை விரிந்து மின்னோட்டத்தைத் தடுக்கும் (சிறு கசிவு).
(b) ஒரு சீனர் டயோடு எவ்வாறு மின்னழுத்த ஒழுங்குபடுத்தியாகச் செயல்படுகிறது எனக் கூறுக.
விடை
சீனர் எதிர்நோக்கு முறிவில் நிலையான மின்னழுத்தத்தைத் தக்கவைப்பதால், சுமைக்குச் சமாந்தரமாக இணைத்தால் உள்ளீடு/சுமை மாறினாலும் சுமை மின்னழுத்தம் மாறாமல் இருக்கும்.
கட்டமைப்பு வினா U9-S7
8 புள்ளி
NPN டிரான்சிஸ்டர் amplifier: V_CC = 9 V, R_C = 1 kΩ, β = 100, I_B = 30 μA.
(a) I_C-ஐக் கணக்கிடுக.
விடை
I_C = βI_B = 100 × 30×10⁻⁶ = 3 mA = 3×10⁻³ A
(b) V_CE-ஐக் கணக்கிடுக.
விடை
V_CE = V_CC − I_C R_C = 9 − (3 mA × 1 kΩ) = 9 − 3 = 6 V
(c) டிரான்சிஸ்டர் எந்தப் பகுதியில் (active/saturation/cut-off) எனக் காட்டுக.
விடை
0 < V_CE (=6 V) < V_CC (=9 V) → active பகுதி (amplification).
கட்டமைப்பு வினா U9-S8
6 புள்ளி
டிரான்சிஸ்டர் சுவிட்ச்: 12 V மூலம், collector-இல் 60 mA-LED-உடன் சுருளில் இணைக்கப்பட்ட 12 V ரிலே; β=150.
(a) நிறைவு நிலையில் தேவையான குறைந்தபட்ச I_B?
விடை
I_B(min) = I_C/β = 60 mA/150 = 0.4 mA = 400 μA
(b) பாதுகாப்புக்கு பொதுவாக I_B ≈ 5×I_B(min) → I_B = 2 mA. 5 V base மூலத்திற்கு தொடர் R_B கணக்கிடுக (V_BE=0.7 V கணக்கில் கொள்).
விடை
R_B = (V_in − V_BE)/I_B = (5 − 0.7)/2 mA = 4.3/0.002 ≈ 2.15 kΩ (≈ 2.2 kΩ நிலை மதிப்பு)
கட்டமைப்பு வினா U9-S9
5 புள்ளி
அடிப்படை.
(a) I_E = I_B + I_C எனத் தருவித்து, β & α-ஐ வரையறுக்க.
விடை
டிரான்சிஸ்டர் = ஒரு கிளைப்புள்ளி; கிர்க்கொஃப் சந்தி விதி: emitter-இல் உள்வரும் I_E = வெளி (base + collector) → I_E = I_B + I_C. β = I_C/I_B (50–500); α = I_C/I_E ≈ 1. தொடர்பு: β = α/(1−α).
(b) சுவிட்சாகவும் amplifier-ஆகவும் டிரான்சிஸ்டர் எவ்வாறு மாறுபட்டுச் செயல்படுகிறது எனக் கூறுக.
விடை
சுவிட்ச்: cut-off (OFF) & saturation (ON) மட்டுமே — இரு நிலை. amplifier: active பகுதியில் Q-point நிலைப்படுத்தப்பட்டு, I_C = βI_B சார்பாக சமிக்ஞையை பெருக்குகிறது (சார்பான மாற்றம்).
கட்டமைப்பு வினா U9-S10
8 புள்ளி
Op-amp அமைப்புகள்.
(a) தலைகீழ் பெருக்கியின் சுற்றை வரைந்து, V_out = −(R_f/R_in)V_in எனத் தருவிக்க (இலட்சியம்).
விடை
V_+ = 0 (நிலம்). Virtual short → V_− = 0 (virtual ground). உள்ளீட்டு மின்னோட்டம் = 0 → R_in வழியே I = (V_in − 0)/R_in; அதே I R_f வழியே (0 − V_out)/R_f. சமப்படுத்த: V_in/R_in = −V_out/R_f → V_out = −(R_f/R_in)V_in.
(b) R_f = 50 kΩ, R_in = 5 kΩ, V_in = 0.3 V எனில் V_out.
விடை
V_out = −(50/5)(0.3) = −10×0.3 = −3 V
(c) அதே V_in-க்கு தலைகீழ் அல்லாத பெருக்கி (1+R_f/R_in) வெளியீடு?
விடை
A = 1 + R_f/R_in = 1 + 10 = 11; V_out = 11×0.3 = +3.3 V
கட்டமைப்பு வினா U9-S11
6 புள்ளி
ஒரு கூட்டி (summer): R_1=R_2=R_3=10 kΩ, R_f=20 kΩ, V_1=0.5 V, V_2=−0.3 V, V_3=0.1 V.
(a) V_out-ஐக் கணக்கிடுக.
விடை
V_out = −R_f(V_1/R_1 + V_2/R_2 + V_3/R_3)
= −20(0.5/10 + (−0.3)/10 + 0.1/10) = −20×0.03 = −0.6 V
(b) பயன்பாட்டை ஒன்று கூறுக.
விடை
Audio mixer (பல சேனல்களைக் கூட்டுதல்), DAC (digital → analog), analog கணினி.
கட்டமைப்பு வினா U9-S12
5 புள்ளி
Op-amp அடிப்படை.
(a) இலட்சிய op-amp-இன் நான்கு பண்புகளைக் கூறுக.
விடை
(1) A = ∞; (2) Z_in = ∞ (உள்ளீட்டு மின்னோட்டம் 0); (3) Z_out = 0; (4) Bandwidth = ∞; (போனஸ்: CMRR = ∞).
(b) "Virtual short" எவ்வாறு எதிர் மீள்-உள்ளீட்டில் ஏற்படுகிறது எனக் கூறுக.
விடை
V_out = A(V_+−V_−), A→∞. வெளியீடு ஒரு வரம்பிற்குள் இருக்க V_+−V_− ≈ 0 → V_+ ≈ V_−. மீள்-உள்ளீடு வெளியீட்டை இந்நிலையை அடையுமாறு கட்டுப்படுத்துகிறது.
கட்டமைப்பு வினா U9-S13
8 புள்ளி
அடிப்படை கேட்கள் & உண்மை அட்டவணை.
(a) AND, OR, NOT-க்கான உண்மை அட்டவணைகளை எழுதுக.
விடை
AND: 00→0, 01→0, 10→0, 11→1. OR: 00→0, 01→1, 10→1, 11→1. NOT: 0→1, 1→0.
(b) NAND-க்கான உண்மை அட்டவணை & ஏன் இது universal எனக் கூறுக.
விடை
NAND: 00→1, 01→1, 10→1, 11→0. Universal: இரு உள்ளீடுகளையும் சேர்த்தால் NOT; NAND-ஐ NOT செய்தால் AND; இரு NOT-ஐ NAND செய்தால் OR (De Morgan) → அனைத்து தர்க்கச் சுற்றுகளையும் NAND-இல் கட்டலாம்.
(c) A·B + A·B̄ எளிமைப்படுத்துக.
விடை
A·B + A·B̄ = A(B + B̄) = A·1 = A
கட்டமைப்பு வினா U9-S14
6 புள்ளி
பாதி-கூட்டி (half-adder).
(a) Sum & Carry-க்கான Boolean தோற்றங்களைக் கூறுக; உண்மை அட்டவணை எழுதுக.
விடை
Sum = A⊕B, Carry = A·B. அட்டவணை: 00→S=0 C=0; 01→S=1 C=0; 10→S=1 C=0; 11→S=0 C=1 (1+1=10).
(b) எந்த இரு கேட்களைப் பயன்படுத்தி இதை அமைப்பீர்கள் எனக் கூறுக.
விடை
XOR (Sum-க்கு) + AND (Carry-க்கு). அல்லது XOR இல்லாமல்: A·B̄ + Ā·B (Sum) + A·B (Carry) — பல AND, OR, NOT-உடன்.
கட்டமைப்பு வினா U9-S15
5 புள்ளி
எண்ணிம தர்க்கத்தின் நன்மை.
(a) எண்ணிமம் ஏன் analog-ஐ விட சத்தத்தைத் தாங்கும் என விளக்குக.
விடை
எண்ணிமத்தில் இரு நிலைகளே (0, 1); இடைய மண்டலம் "தடை". கம்பியில் சத்தம் சேர்ந்தாலும் வெளியீடு நிலையாக 0 அல்லது 1 ஆக மீட்கப்படுகிறது (regeneration). சத்தம் சேமிக்கப்படாது. Analog-இல் ஒவ்வொரு மட்டமும் தகவல் என்பதால் சத்தம் நேரடியாகச் சிதைக்கிறது.
(b) De Morgan விதி இரண்டையும் கூறுக.
விடை
(A·B)' = A' + B'; (A+B)' = A'·B'. தலைகீழ் AND/OR-ஐ ஒன்றுக்கொன்று மாற்றியமைக்கிறது.