అర్థవాహకాలు

భావన కోర్

అర్థవాహకాలు — రకాలు మరియు లక్షణాలు

రకం	అపవిత్రత	మెజారిటీ వాహకాలు	ఉదా
n-రకం	Group V (P, As, Sb)	ఎలక్ట్రాన్లు	Si+P
p-రకం	Group III (B, Ga, In)	రంధ్రాలు (holes)	Si+B
అంతర్గత (intrinsic)	లేదు	e⁻ = holes	స్వచ్ఛ Si, Ge

వాహకత: ఉష్ణోగ్రత పెరిగినప్పుడు అర్థవాహకాలలో పెరుగుతుంది (లోహాలలో తగ్గుతుంది)

p-n సంధి (Junction) డయోడ్

Forward Bias: p కు ధనాత్మకం → ప్రవాహం వెళ్తుంది (ఆన్ స్థితి)

Reverse Bias: p కు ఋణాత్మకం → చాలా తక్కువ ప్రవాహం (ఆఫ్ స్థితి)

Depletion region: p-n సంధి వద్ద వాహకాలు లేని జోన్

Barrier potential: Si ≈ 0.7V, Ge ≈ 0.3V

రెక్టిఫికేషన్

అర్ధ తరంగ: ఒక అర్ధ చక్రంలో మాత్రమే ప్రవాహం

పూర్ణ తరంగ (Bridge): రెండు అర్ధ చక్రాలలో ప్రవాహం; 4 డయోడ్లు

DC output frequency: అర్ధ తరంగ = f; పూర్ణ తరంగ = 2f

ట్రాన్సిస్టర్

npn/pnp: E (emitter), B (base), C (collector) మూడు ప్రదేశాలు

I_E = I_B + I_C (KCL). β = I_C/I_B (కరెంట్ లాభం)

Amplifier గా: CE configuration అత్యంత ఉపయోగం. Gain = β(R_c/R_i)

Switch గా: Saturation (on) మరియు Cut-off (off)

లాజిక్ గేట్లు

గేటు	సంకేతం	బూలియన్	లక్షణం
AND	·	Y = A·B	రెండూ 1 → 1
OR	+	Y = A+B	ఒకటి 1 → 1
NOT	¬	Y = Ā	విలువ తిరగేయడం
NAND	↑	Y = (A·B)̄	AND + NOT
NOR	↓	Y = (A+B)̄	OR + NOT
XOR	⊕	Y = A⊕B	వేర్వేరు → 1

ముఖ్య అర్థవాహక పరికరాలు

Zener డయోడ్: Reverse bias లో స్థిర వోల్టేజ్ — వోల్టేజ్ స్థిరీకరణకు

LED: Forward bias లో కాంతి వెలువడుతుంది (Band gap = photon energy)

Solar Cell: కాంతి → ఎలక్ట్రికల్ శక్తి (ఫోటో వోల్టాయిక్)

Photodiode: Reverse bias లో కాంతి → ప్రవాహం

సూత్ర వాల్ట్

ట్రాన్సిస్టర్ KCL

I_E = I_B + I_C

ఎమిటర్ = బేస్+కలెక్టర్

β (DC gain)

β = I_C / I_B

సాధారణంగా 20-200

α = I_C/I_E = β/(1+β)

α < 1 ఎల్లప్పుడూ

AND గేటు

Y = A·B

రెండూ HIGH: output HIGH

NAND గేటు

Y = (AB)̄

Universal gate

NOR గేటు

Y = (A+B)̄

Universal gate

Zener breakdown

V ≥ V_Z → స్థిర V

వోల్టేజ్ స్థిరీకరణ

LED శక్తి

E = hf = E_g (band gap)

కాంతి రంగు band gap పై

పరిష్కృత ఉదాహరణలు

సులభం I_B=50μA, β=100 అయిన I_C మరియు I_E▾

I_B=50μA, β=100. I_C మరియు I_E?

I_C = β×I_B = 100×50μA = 5000μA = 5mA

I_E = I_B+I_C = 50μA+5mA = 5.05mA

✓ I_C = 5mA, I_E = 5.05mA

మధ్యస్థం A=1, B=0 అయిన NAND, NOR, XOR output▾

A=1, B=0. NAND, NOR, XOR output లు?

NAND: Y=(A·B)̄=(1·0)̄=0̄=1

NOR: Y=(A+B)̄=(1+0)̄=1̄=0

XOR: Y=A⊕B=1⊕0=1 (వేర్వేరు → 1)

✓ NAND=1, NOR=0, XOR=1

ఉచ్చు ప్రశ్న n-రకం అర్థవాహకంలో ఏ రకం వాహకాలు మైనారిటీ?▾

n-రకం Si లో మైనారిటీ వాహకాలు ఏమిటి?

n-రకం: Group V అపవిత్రత → అదనపు ఎలక్ట్రాన్లు → మెజారిటీ = ఎలక్ట్రాన్లు

మైనారిటీ వాహకాలు = రంధ్రాలు (holes) — ఉష్ణ ఉద్వేగం నుండి

✓ n-రకంలో మైనారిటీ = రంధ్రాలు (holes)

తప్పుల విశ్లేషణ

💡

Forward bias లో n-వైపు ధనాత్మకం అని అనుకోవడం

❌ తప్పు

Forward bias: n→+ ✗

✓ సరైనది

Forward bias: p→+ ✓
n→- ✓
ప్రవాహం అనుమతించబడుతుంది

💡 Forward bias: p-వైపు ధనాత్మకం, n-వైపు ఋణాత్మకం. విద్యుత్ ప్రవాహం p→n (బాహ్య), ఎలక్ట్రాన్లు n→p.

🔌

NAND మరియు NOR universal gates అని తెలియకపోవడం

❌ తప్పు

AND gate universal ✗

✓ సరైనది

NAND మరియు NOR
universal gates ✓
ఇవి అన్ని గేట్లు చేయగలవు

💡 NAND మరియు NOR universal — వీటితో AND, OR, NOT, XOR అన్ని చేయవచ్చు.

🌡️

అర్థవాహకాలలో ఉష్ణోగ్రత పెరిగినప్పుడు R పెరుగుతుందని

❌ తప్పు

T ↑ → R ↑ (లోహం లాగా) ✗

✓ సరైనది

T ↑ → వాహకత ↑ → R ↓ ✓
అర్థవాహకంలో
లోహానికి విరుద్ధం

💡 అర్థవాహకాలు: T పెరిగితే R తగ్గుతుంది. లోహాలు: T పెరిగితే R పెరుగుతుంది. వ్యతిరేక ప్రవర్తన.

📊

β = I_C + I_B అని రాయడం

❌ తప్పు

β = I_C + I_B ✗

✓ సరైనది

β = I_C/I_B ✓
I_E = I_B + I_C ✓
(KCL — కూడిక)

💡 β = I_C/I_B (నిష్పత్తి). I_E = I_B+I_C (కూడిక). రెండూ వేర్వేరు సంబంధాలు.

అధ్యాయ తెలివిడి

EAPCET వెయిటేజ్

p-n సంధి లక్షణాలు

లాజిక్ గేట్ output

ట్రాన్సిస్టర్ I_C, β

PYQ నమూనాలు

n/p-రకం మెజారిటీβ = I_C/I_B NAND/NOR truth tableForward/Reverse bias

పరీక్షా వ్యూహం

n-రకం: Group V అపవిత్రత, ఎలక్ట్రాన్లు మెజారిటీ. p-రకం: Group III, holes మెజారిటీ.
Forward bias: p→+, n→-. Reverse bias: p→-, n→+.
β = I_C/I_B. I_E = I_B+I_C. NAND/NOR universal gates.

భావన కోర్

సూత్ర వాల్ట్

పరిష్కృత ఉదాహరణలు

తప్పుల విశ్లేషణ

అధ్యాయ తెలివిడి

💡 Suggestions & Feedback

Thank you!