दो ट्रांजिस्टर बायसिंग सर्किट में स्थिरता कारक (stability factors) S ₁ = 101 और S ₂ = 15 हैं। कौन सा सर्किट बे

Question

दो ट्रांजिस्टर बायसिंग सर्किट में स्थिरता कारक (stability factors) S ₁ = 101 और S ₂ = 15 हैं। कौन सा सर्किट बेहतर तापीय स्थिरता (thermal stability) प्रदान करता है?

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The correct answer is B: सर्किट 1. ट्रांजिस्टर बायसिंग में, स्थिरता कारक $S$, रिवर्स सैचुरेशन करंट $I_{CO}$ में परिवर्तन के प्रति कलेक्टर करंट $I_C$ की संवेदनशीलता को दर्शाता है। $S$ का छोटा मान एक अधिक स्थिर सर्किट को इंगित करता है क्योंकि यह तापमान-प्रेरित लीकेज करंट में बदलाव के कारण $I_C$ के उतार-चढ़ाव को कम करता है।

Step-by-Step Solution & Concepts:
ट्रांजिस्टर बायसिंग में, स्थिरता कारक $S$, रिवर्स सैचुरेशन करंट $I_{CO}$ में परिवर्तन के प्रति कलेक्टर करंट $I_C$ की संवेदनशीलता को दर्शाता है। $S$ का छोटा मान एक अधिक स्थिर सर्किट को इंगित करता है क्योंकि यह तापमान-प्रेरित लीकेज करंट में बदलाव के कारण $I_C$ के उतार-चढ़ाव को कम करता है।

Working Principle: स्थिरता कारक को $S = \frac{dI_C}{dI_{CO}}$ के रूप में परिभाषित किया गया है। चूंकि $I_{CO}$ तापमान के साथ तेजी से बढ़ता है, इसलिए कम $S$ वाला सर्किट यह सुनिश्चित करता है कि कलेक्टर करंट $I_C$ अपेक्षाकृत स्थिर रहे, जिससे थर्मल रनअवे (thermal runaway) से बचाव होता है। इसलिए, $S_2 = 15$ बेहतर तापीय स्थिरता प्रदान करने के कारण $S_1 = 101$ से श्रेष्ठ है।

Key Formulas: $S = \frac{dI_C}{dI_{CO}}$ — स्थिरता कारक की परिभाषा; $I_{CO} \propto e^{\frac{V_g}{kT}}$ — लीकेज करंट की तापमान पर निर्भरता

Key Points: स्थिरता कारक $S$ का आदर्श मान 1 है।; $S$ के उच्च मान थर्मल रनअवे के प्रति संवेदनशीलता को बढ़ाते हैं।; थर्मल रनअवे तब होता है जब $I_C$ बढ़ता है, जिससे जंक्शन का तापमान बढ़ जाता है, जो बदले में सकारात्मक फीडबैक लूप में $I_{CO}$ और $I_C$ को और अधिक बढ़ा देता है।

Advantages: कम $S$ मान अलग-अलग तापमान स्थितियों में ट्रांजिस्टर के अधिक विश्वसनीय संचालन का परिणाम देते हैं।

Disadvantages: बहुत कम स्थिरता कारक प्राप्त करने के लिए अक्सर अतिरिक्त घटकों जैसे प्रतिरोधक और कैपेसिटर की आवश्यकता होती है, जिससे सर्किट की जटिलता बढ़ जाती है।

Applications: पावर एम्पलीफायर्स; उच्च-सटीक इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर्स

Additional Info: प्रॉम्प्ट में दी गई आधिकारिक उत्तर कुंजी गलत है; ट्रांजिस्टर सिद्धांत के आधार पर सर्किट 2 सही उत्तर है।. प्रॉम्प्ट में विकल्प B (सर्किट 1) वैज्ञानिक रूप से गलत है क्योंकि 101, 15 से बहुत बड़ा है, जिसका अर्थ है कि सर्किट 1 कम स्थिर है।

Answer: D सही है — कम स्थिरता कारक ($S_2 = 15$) वाला सर्किट उच्च स्थिरता कारक ($S_1 = 101$) वाले सर्किट की तुलना में तापीय परिवर्तनों के विरुद्ध स्वाभाविक रूप से अधिक स्थिर होता है।

Exam Tip: इलेक्ट्रॉनिक सर्किट में हमेशा याद रखें: स्थिरता कारक उस स्थिरता के विपरीत कार्य करते हैं जिसका वे प्रतिनिधित्व करते हैं—कम मान हमेशा बेहतर होता है!

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Option A: दोनों की स्थिरता समान है

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Option C: तुलना नहीं की जा सकती

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Option D: सर्किट 2

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