எலக்ட்ரானியல் மற்றும் தகவல் தொடர்பு அமைப்புகள் (12ஆம் வகுப்பு இயற்பியல், சமச்சீர் கல்வி) அத்தியாயத்திற்கான, பாடநூலில் இல்லாத 15 கூடுதல் வினாக்கள் — ஒவ்வொன்றிலும் சரியான விடை தனித்துக் காட்டப்பட்டு, தெளிவான படிப்படியான விளக்கத்துடன். தமிழிலும் ஆங்கிலத்திலும் இலவசமாகப் படிக்கலாம்.
Q1
பொதுத் தேர்வில் கேட்கப்பட்டது:
மார்ச் 2023
அறை வெப்பநிலையில், சிலிக்கான் மற்றும் ஜெர்மானியத்தின் விலக்கப்பட்ட ஆற்றல் இடைவெளி (Forbidden energy gap) மதிப்புகள் முறையே
- A. 0.7 eV மற்றும் 1.1 eV
- B. 1.1 eV மற்றும் 0.7 eVசரி
- C. 6 eV மற்றும் 1 eV
- D. 1 eV மற்றும் 6 eV
விளக்கம். அறை வெப்பநிலையில் சிலிக்கானின் ஆற்றல் இடைவெளி 1.1 eV; இது ஜெர்மானியத்தின் 0.7 eV ஐ விட அதிகம். இம்மதிப்புகளே இப்பொருட்களில் எலக்ட்ரான்கள் இணைதிறன் பட்டையிலிருந்து கடத்துப் பட்டைக்கு எவ்வளவு எளிதாகச் செல்லும் என்பதைத் தீர்மானிக்கின்றன.
Q2
குறைக்கடத்திகள் எதிர்க்குறி வெப்பநிலை மின்தடை எண் கொண்டவை என ஏன் கூறப்படுகின்றன?
- A. வெப்பநிலை உயரும்போது மின்தடை அதிகரிக்கிறது
- B. வெப்பநிலை உயரும்போது மின்தடை குறைகிறதுசரி
- C. வெப்பநிலை எதுவாயினும் மின்தடை மாறாமல் இருக்கும்
- D. வெப்பநிலை உயரும்போது மின்கடத்துத்திறன் குறைகிறது
விளக்கம். குறைக்கடத்தியின் வெப்பநிலை உயரும்போது அதிக சகப்பிணைப்புகள் உடைந்து மின்னூட்ட ஊர்திகள் விடுவிக்கப்படுகின்றன. எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் துளைகளின் எண்ணிக்கை அதிகரிப்பதால் மின்தடை குறைகிறது; எனவே வெப்பநிலை மின்தடை எண் எதிர்க்குறியாகும்.
Q3
அறை வெப்பநிலையில் உள்ள ஓர் உள்ளார்ந்த குறைக்கடத்தியில் (Intrinsic semiconductor), கடத்துப் பட்டையில் உள்ள எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கைக்கும் இணைதிறன் பட்டையில் உள்ள துளைகளின் எண்ணிக்கைக்கும் இடையேயான தொடர்பு என்ன?
- A. துளைகளை விட எலக்ட்ரான்கள் அதிகம்
- B. எலக்ட்ரான்களை விட துளைகள் அதிகம்
- C. எலக்ட்ரான்களும் துளைகளும் சம எண்ணிக்கையில் உள்ளனசரி
- D. துளைகள் எதுவும் இல்லை
விளக்கம். தூய குறைக்கடத்தியில், போதுமான வெப்ப ஆற்றல் பெற்று கடத்துப் பட்டைக்குச் செல்லும் ஒவ்வொரு எலக்ட்ரானும் இணைதிறன் பட்டையில் ஒரு காலியிடத்தை, அதாவது ஒரு துளையை விட்டுச் செல்கிறது. எனவே இவ்விரு மின்னூட்ட ஊர்திகளின் செறிவும் எப்போதும் சமமாக இருக்கும்.
Q4
தூய சிலிக்கானிலிருந்து n-வகை புறவியலான குறைக்கடத்தியை உருவாக்க மாசூட்டியாகப் பயன்படுத்தப்படும் தனிமங்களின் தொகுதி எது?
- A. III ஆம் தொகுதி மூவிணைதிறன் தனிமங்கள்
- B. V ஆம் தொகுதி ஐந்திணைதிறன் தனிமங்கள்சரி
- C. IV ஆம் தொகுதி நான்கிணைதிறன் தனிமங்கள்
- D. மந்த வாயுக்கள்
விளக்கம். n-வகை பொருளை உருவாக்க, சிலிக்கானுடன் பாஸ்பரஸ் அல்லது ஆர்செனிக் போன்ற ஐந்திணைதிறன் அணுக்கள் மாசூட்டப்படுகின்றன. நான்கு இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள் சிலிக்கானுடன் பிணைப்பை உருவாக்க, ஐந்தாவது எலக்ட்ரான் கட்டுறா நிலையில் இருந்து மின்கடத்தலுக்கு உதவுகிறது.
Q5
p-n சந்தியின் அருகே இயக்கமில்லாப் பகுதி (Depletion region) உருவாவதற்கு முதன்மைக் காரணம் என்ன?
- A. முன்னோக்குச் சார்பு அளித்தல்
- B. பெரும்பான்மை மின்னூட்ட ஊர்திகளின் விரவல்சரி
- C. பின்னோக்குச் சார்பு அளித்தல்
- D. நடுநிலை அணுக்களைக் கொண்டு மாசூட்டுதல்
விளக்கம். p-வகை மற்றும் n-வகை பொருட்கள் இணையும்போது n-பகுதியிலிருந்து எலக்ட்ரான்களும் p-பகுதியிலிருந்து துளைகளும் எல்லையைக் கடந்து விரவுகின்றன. சந்தியின் அருகே நிகழும் இந்த மறுஇணைவால், நகரும் மின்னூட்ட ஊர்திகள் இல்லாத ஒரு பகுதி உருவாகிறது; இதுவே இயக்கமில்லாப் பகுதி ஆகும்.
Q6
வெப்பநிலை ஒவ்வொரு 10 டிகிரி செல்சியஸ் உயரும்போதும், சிலிக்கான் டையோடின் பின்னோக்கு செறிவு மின்னோட்டம் (Reverse saturation current) எந்த அளவு அதிகரிக்கிறது?
- A. மாறாமல் இருக்கும்
- B. பாதியாகக் குறைகிறது
- C. இரு மடங்காகிறதுசரி
- D. மூன்று மடங்காகிறது
விளக்கம். பின்னோக்கு செறிவு மின்னோட்டம் வெப்பத்தால் உருவாகும் சிறுபான்மை மின்னூட்ட ஊர்திகளைச் சார்ந்திருப்பதால், வெப்பநிலை மாற்றத்திற்கு மிகுந்த உணர்திறன் கொண்டது. சிலிக்கான் டையோடில் வெப்பநிலை ஒவ்வொரு 10 டிகிரி உயர்வுக்கும் இந்தக் கசிவு மின்னோட்டம் இரு மடங்காகிறது.
Q7
ஒரு முழு அலைதிருத்திச் சுற்றின் கொள்கை அளவிலான பெரும பயனுறுதிறன் என்ன?
- A. 40.6 சதவீதம்
- B. 50 சதவீதம்
- C. 81.2 சதவீதம்சரி
- D. 100 சதவீதம்
விளக்கம். முழு அலைதிருத்தி மாறுதிசை உள்ளீட்டின் இரு அரைச் சுற்றுகளையும் திருத்துகிறது. அதன் கொள்கை அளவிலான பெரும பயனுறுதிறன் அரை அலைதிருத்தியின் பயனுறுதிறனைப் போல இரு மடங்கு, அதாவது 81.2 சதவீதம் ஆகும்; இது மாறுதிசை மின்திறன் நேர்திசை மின்திறனாக மாற்றப்படும் விகிதத்தைக் குறிக்கிறது.
Q8
செனார் டையோடு மின்னழுத்தச் சீரமைப்பிற்காக அதன் V-I சிறப்பியல்பு வரைகோட்டின் எந்தப் பகுதியில் முதன்மையாகச் செயல்படுத்தப்படுகிறது?
- A. முன்னோக்குச் சார்புப் பகுதி
- B. முறிவுப் பகுதிசரி
- C. தெவிட்டு நிலைப் பகுதி
- D. வெட்டு நிலைப் பகுதி
விளக்கம். செனார் டையோடுகள் பின்னோக்கு முறிவுப் பகுதியில் செயல்படுமாறு அதிக அளவில் மாசூட்டப்பட்டுள்ளன. இந்நிலையில் மின்னோட்டம் பெருமளவு மாறினாலும் டையோடின் குறுக்கே உள்ள மின்னழுத்தம் மாறாமல் இருப்பதால், வெளியீட்டு மின்னழுத்தத்தைச் சீரமைக்க முடிகிறது.
Q9
ஒளி உமிழ் டையோடு (LED) உமிழும் ஒளியின் குறிப்பிட்ட நிறத்தைக் குறைக்கடத்திப் பொருளின் எந்த இயற்பியல் பண்பு தீர்மானிக்கிறது?
- A. டையோடின் அளவு
- B. முன்னோக்கு மின்னோட்டத்தின் அளவு
- C. பொருளின் ஆற்றல் பட்டை இடைவெளிசரி
- D. பயன்படுத்தப்படும் உறையின் வகை
விளக்கம். LED இல் மின்னூட்ட ஊர்திகள் மறுஇணைவு அடையும்போது ஆற்றல் ஃபோட்டான்களாக வெளியிடப்படுகிறது. இந்த ஒளியின் அலைநீளமும், அதனால் அதன் நிறமும், பயன்படுத்தப்படும் குறைக்கடத்திப் பொருளின் ஆற்றல் பட்டை இடைவெளியை நேரடியாகச் சார்ந்துள்ளன.
Q10
இருமுனை சந்தி டிரான்சிஸ்டருக்கு (BJT) கிர்ச்சாஃப் விதியைப் பயன்படுத்தும்போது, உமிழ்ப்பான் (IE), அடிவாய் (IB), ஏற்பான் (IC) மின்னோட்டங்கள் எவ்வாறு தொடர்புடையவை?
- A. IB = IE + IC
- B. IC = IE + IB
- C. IE = IB + ICசரி
- D. IE = IB - IC
விளக்கம். உமிழ்ப்பான் மின்னோட்டம் டிரான்சிஸ்டருக்குள் செல்லும் மொத்த மின்னூட்ட ஊர்திகளின் பாய்வைக் குறிக்கிறது. இம்மின்னோட்டம் பிரிந்து, மிகச் சிறிய பகுதி அடிவாய் மின்னோட்டமாகவும், பெரும்பகுதி ஏற்பான் மின்னோட்டமாகவும் வெளியேறுகிறது. எனவே IE = IB + IC.
Q11
பொது உமிழ்ப்பான் நிலை அமைப்பில் டிரான்சிஸ்டர் பெருக்கியாகப் பயன்படுத்தப்படும்போது, உள்ளீட்டுச் சைகைக்கும் வெளியீட்டுச் சைகைக்கும் இடையேயான கட்டத் தொடர்பு என்ன?
- A. இரண்டும் ஒரே கட்டத்தில் உள்ளன
- B. வெளியீடு 90 டிகிரி பின்தங்குகிறது
- C. வெளியீடு 180 டிகிரி தலைகீழாக மாறுகிறதுசரி
- D. வெளியீடு 270 டிகிரி முந்துகிறது
விளக்கம். பொது உமிழ்ப்பான் பெருக்கியில் உள்ளீட்டுச் சைகை அதிகரிக்கும்போது ஏற்பான் மின்னோட்டம் அதிகரிக்கிறது; இதனால் வெளியீட்டு ஏற்பான்-உமிழ்ப்பான் மின்னழுத்தம் குறைகிறது. இந்த எதிர்த் தொடர்பின் காரணமாக உள்ளீட்டுக்கும் பெருக்கப்பட்ட வெளியீட்டுக்கும் இடையே 180 டிகிரி கட்டமாற்றம் ஏற்படுகிறது.
Q12
டிரான்சிஸ்டர் சுற்று தொடர்ச்சியான அலைவுகளைப் பராமரிக்க எந்தப் பர்க்கௌசன் (Barkhausen) நிபந்தனை நிறைவு செய்யப்பட வேண்டும்?
- A. எதிர்ப் பின்னூட்டம் பயன்படுத்தப்பட வேண்டும்
- B. சுற்றுப் பெருக்கம் ஒன்றாக இருக்க வேண்டும்சரி
- C. கட்டமாற்றம் 90 டிகிரியாக இருக்க வேண்டும்
- D. சுற்றுப் பெருக்கம் சுழியாக இருக்க வேண்டும்
விளக்கம். வெளிப்புற உள்ளீடு இன்றி ஓர் அலை இயற்றி மாறாத வெளியீட்டைத் தர, பெருக்கியின் பெருக்கம் மற்றும் பின்னூட்ட விகிதம் ஆகியவற்றின் பெருக்கற்பலன் ஒன்றுக்குச் சமமாக இருக்க வேண்டும். இந்தச் சுற்றுப் பெருக்க நிபந்தனை இழப்புகள் முழுமையாக ஈடுசெய்யப்படுவதை உறுதி செய்கிறது.
Q13
இலக்க மின்னணுவியலில், எல்லா உள்ளீடுகளும் உயர் நிலையில் இருக்கும்போது மட்டுமே உயர் வெளியீட்டை (1) தரும் லாஜிக் கேட் எது?
- A. OR கேட்
- B. AND கேட்சரி
- C. NAND கேட்
- D. XOR கேட்
விளக்கம். AND கேட் லாஜிக் பெருக்கலைச் செய்கிறது. அதன் உண்மை அட்டவணையின்படி, ஏதேனும் ஒரு உள்ளீடு 0 ஆக இருந்தாலும் வெளியீடு தாழ் நிலையிலேயே இருக்கும்; அனைத்து உள்ளீடுகளும் லாஜிக் நிலை 1 இல் இருக்கும்போது மட்டுமே வெளியீடு உயர் நிலைக்கு மாறும்.
Q14
டி மார்கனின் முதல் தேற்றத்தின்படி, NOR கேட் லாஜிக் அடிப்படையில் பின்வரும் எந்த அமைப்பிற்குச் சமமானது?
- A. குமிழ் OR கேட் (Bubbled OR gate)
- B. குமிழ் AND கேட் (Bubbled AND gate)சரி
- C. NAND கேட்டைத் தொடர்ந்து NOT
- D. XOR கேட்
விளக்கம். டி மார்கனின் முதல் தேற்றத்தின்படி, ஒரு கூட்டலின் நிரப்பி, நிரப்பிகளின் பெருக்கலுக்குச் சமம். எனவே NOR கேட்டின் செயல்பாடு, ஒவ்வொரு உள்ளீடும் தலைகீழாக்கப்பட்ட AND கேட்டின் செயல்பாட்டிற்கு ஒத்ததாகும்.
Q15
அயனி மண்டலத்திலிருந்து சைகைகளை எதிரொளிப்பதன் மூலம் 3 MHz முதல் 30 MHz வரையிலான ரேடியோ அதிர்வெண்களுக்குப் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் மின்காந்த அலைப் பரவல் முறை எது?
- A. தரை அலைப் பரவல்
- B. வான் அலைப் பரவல்சரி
- C. வெளி அலைப் பரவல்
- D. செயற்கைக்கோள் தகவல்தொடர்பு
விளக்கம். உயர் அதிர்வெண் நெடுக்கத்தில் உள்ள அலைகள் புவிப்பரப்பிற்கும் வளிமண்டலத்தின் அயனியாக்கப்பட்ட அடுக்குகளுக்கும் இடையே எதிரொளிக்கப்பட்டு நீண்ட தொலைவு பயணிக்கின்றன. அயனி மண்டல எதிரொளிப்பைப் பயன்படுத்தும் இம்முறை வான் அலைப் பரவல் எனப்படும்.
