|
Bajardi: S. J. Asrorov Tekshirdi: A. X. Axmedova Toshkent -2024 Mavzu: Sirt effekti Reja
|
| Sana | 17.05.2024 | | Hajmi | 294,97 Kb. | | #240443 |
Bog'liq sirt
O‘ZBEKISTON RESPUBLIKASI AXBOROT TEXNOLOGIYALARI VA KOMMUNIKATSIYALARINI RIVOJLANTIRISH VAZIRLIGI
MUHAMMAD AL-XORAZMIY NOMIDAGI TOSHKENT AXBOROT TEXNOLOGIYALARI UNIVERSITETI
Mustaqil ish
Mavzu: SIRT EFFEKTI
Guruh: 0140-22
Bajardi: S.J.Asrorov
Tekshirdi: A.X. Axmedova
Toshkent -2024
Mavzu: Sirt effekti
Reja:
1. Yarim o’tkazgichlar sirt holatlari nazariyasi
2. Sirt effekti qo’llaniladigan sohalar
3. Sirtning qalinligi
4.Sirt effektining fizik tasviri
5. Sirt effektining ta’siri
Xulosa
Foydalanilgan adabiyotlar
YARIM O’TKAZGICHLAR SIRT HOLATLARI NAZARIYASI
Yarimo‘tkazgichlar sirti fizikasiga qiziqishning paydo bo‘lishi sirtda yuz beradigan hodisalarning yarim o‘tkazgich hajmidagi jarayonlarga, shuningdek, ko‘pchilik yarim o‘tkazgichli asboblar ishiga ta’siri aniqlanganligi bo‘ldi. Hozirda yarim o‘tkazgichlar elektronikasida kichik hajmli tranzistor, sig'im, induktivlik va boshqa elementlarni ko‘p miqdorda o‘z ichiga olgan integral mikrosxemalardan iborat bo‘lgan tuzilmalar keng miqyosda ishlab chiqarilishi, ularning turli sohalarga (kompyuterlar, televizorlar, aloqa va energetik qurilmalar) joriy qili- nishi yarim o‘tkazgichlar sirti fizikasini astoydil o ‘rganish masalasini dolzarb qilib qo’ymoqda.
1932-yilda I.E. T am m cheksiz va chekli kristallda elektronlarning energetik spektri muhim darajada turlicha bo‘lishligini ko‘rsatgan. Cheksiz kristalldagi elektronlarning ruxsat etilgan energiyalari sohalaridan boshqa chekli kristallda uning uzilishi natijasida elektronlar uchun yangi energetik holatlar paydo b o‘ladi. Bu holatlarga mos keladigan to‘lqin funksiyalari kristall chegarasida eng katta (maksimal) bo’lib, kristallning ichiga va vakuum tomonga o‘tgan sari so‘nib boradi.Agar kristall chegaralangan va chetki elem entar yacheykadagi potensial to‘siq kristall ichidagisidan farqli b o ‘lsa, cheksiz kristall ichida taqiqlangan holatlar o‘rniga chekli kristallar sirtida ruxsat etilgan energetik holatlar vujudga kelishi mumkin. Ma’lumki, har qanday kvant tizimning energetik spektirini hosil qilish uchun Shredinger tenglamasini yechish kerak. Buning uchun to‘lqin funksiya tanlashdan tashqari kristall ichidagi potensial o ‘zgarishini bilish kifoya (1.1-rasm).
E .I.T amm o‘zining birinchi hisobida bir o’lchovli masalani yechishda Kronig-Pennining kuchsiz bog'langan elektronlar modelini qabul qilgan. Bunda eng chetki potensialning ichki to‘siqlardan farqi bo'lgan. Shu tarzda Tamm sathlar energiyasini aniqlash uchun tenglama yaratdi.
Sirtdagi mahalhy energetik sathlar va ulardagi sirtdagi zaryadi sirt yuqinida energiya sohalarini egadi. Bu esa kristallar elektr o ‘tkazuvchanligini, chiqish ishini, fotoelektrik xossalarini o‘zgartirib yuboradi. Yarimo‘tkazgichlar sirti ta’sirini o ‘rganish ko‘pgina hodisalami aniqlanshga yordam beradi. Sirtning holati kristall hajm ida sodir bo‘ladigan jarayonlar qanday borishini ko‘rsatadi.
Sirt elektron holatlar nazariyasining keyingi rivojida nazariya uch o'lchovli fazo holini umumlashtirishi, tadqiqlashi, shuningdek, kristall ichidagi davriy potensialning turli ko‘rinish hollari qarab chiqildi. Chekli muntazam kristall sirtida kristall atomlarining davriy joylashishi kesilganligi oqibatida uzuq-uzuq elektron energiyalari holatlari spektri vujudga keladi. Bu holatlar Tamm holatlari (sathlari) deyiladi.Tamm holatlari zichligi (konsentratsiyasi) sirtdagi atomlar zichligi yordamida aniqlanadi, ya’ni bu zichlik ~ 1 0 15 sm ~2 tartibda bo‘ladi. Buday zichlik mavjud bo’lganida sirtdagi energetik sohalar paydo bo’ladi. ( 1 .2 -rasm ).
SIRT EFFEKTI
Sirt effekti - elektromagnit to'lqinlarning o'tkazuvchan muhitga chuqur kirib borishi bilan amplitudasining pasayishi ta'siri. Bunday ta'sir natijasida, masalan, yuqori chastotali o'zgaruvchan tok o'tkazgichdan o'tayotganda asosan sirt qatlamida kesma bo'ylab bir tekis taqsimlanmaydi. Metall ichidagi o'zgaruvchan elektromagnit maydonning intensivligi va oqim zichligi (j = E) interfeysdan masofa bo’yicha eksponent ravishda kamayadi. Yuqori chastotalarda barcha oqim aslida o'tkazgich yuzasi yaqinida to'plangan. Bu hodisa sirt effekti deb ataladi. Sirt effekti natijasida simning kesimi pasayganga o'xshaydi: bu simning faol qarshiligining oshishiga olib keladi.
Bundan tashqari, sirt effekti o'tkazgichning ichida to'plangan magnit energiyani kamaytiradi, bu esa simning ichki induksion pasayishiga olib keladi. Ko'rinib turibdiki, simning radiusi qanchalik katta bo'lsa,sirtning ta'siri shunchalik sezilarli bo'ladi. Sirt ta'siri tufayli simning markaziy qismi asosan metallni tejash va og'irlikni kamaytirish uchun yuqori chastotalarda ishlatilmaganligi sababli, qattiq simlar ko'pincha ichi bo'sh simlar bilan almashtiriladi. Sirt effekti hodisasi elektr zanjirlarining turli elementlarini ularga o'zgaruvchan elektr maydoni ta'siridan himoya qilish uchun metall ekranlardan foydalanishga imkon beradi.
Agar ekran ob'ektni to'liq qoplasa va uning qalinligi bir necha penetratsion chuqurlikka ega bo'lsa, tashqi elektromagnit maydon u orqali deyarli o'tmaydi. Agar himoyalangan ob'ekt ekran bilan to'liq qoplanmagan bo'lsa, u holda elektromagnit maydon to'lqin diffraktsiyasi natijasida qisman ekranga kiradi. Shuni ta'kidlash kerakki, doimiy va past chastotali maydonlarda metall ekran elektr maydonini o'tkazmaydi, lekin u paramagnit yoki diamagnit metalldan yasalgan bo'lsa, magnitni uzatadi.
Sirt effekti ko'plab joylarda, masalan, antennalarda muhim ahamiyatga ega. Bundan tashqari, yorug'lik va sirt plazmalari o'rtasidagi o'zaro ta'sir namunaning sinishi indeksidagi kichik o'zgarishlarni aniqlash uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan plazmonik sensorlar kabi optik qurilmalarda ham muhimdir. Umuman olganda, sirt effekti elektromagnit to'lqinlar va moddiy chegaralar yaqinidagi elektr maydonlarining xatti-harakatlarida hal qiluvchi rol o'ynaydi. Uni tushunish antennalardan tortib optik sensorlargacha bo'lgan ko'plab zamonaviy texnologiyalarni loyihalash va optimallashtirish uchun zarurdir.
Kesmada silindrsimon o'tkazgichda oqim zichligi taqsimoti. O'zgaruvchan tok uchun oqim zichligi o'tkazgichning chuqurligidan sirtdan eksponent ravishda kamayadi. Sirtning qalinligi - oqim zichligi pasayadigan sirtdan chuqurlik sifatida aniqlanadi. 1/e sirt qiymati. Bu qalinlik oqimning chastotasiga va o'tkazgichning elektr va magnit xususiyatlariga bog'liq.
Yassi chegara bilan cheksiz o'tkazgichdagi sirt effekti.
Agar muhit o'tkazuvchan bo'lsa, elektromagnit to'lqin muhitga chuqur tarqalayotganda susayadi, ya'ni uning elektr va magnit maydonlarining amplitudalari nolga moyil bo'ladi. Ushbu pasayish to'lqinning elektromagnit maydonining quvvat oqimining nolga zaiflashishi bilan birga bo'ladi. Shunday qilib, to'lqinning tarqalishining ma'lum bir uzunligidagi zaiflashuv darajasiga qarab, to'lqin maydonlarining amplitudalarini nolga teng deb hisoblash mumkin. Bu shuni anglatadiki, elektromagnit maydon cheklangan chuqurlikdagi yo'qotishlar bilan muhitga kiradi. Elektromagnit maydonning cheklangan chuqurlikdagi yo'qotishlarga ega bo'lgan muhitga kirishining ta'siri sirt effektining mohiyatidir. Sirt ta'sirining miqdoriy xarakteristikasi elektromagnit maydonning sirt qatlamining qalinligi deb ataladigan yo'qolgan muhitga kirib borish chuqurligidir.
Supero'tkazuvchilar o'qiga yaqinroq joylarda induksiya maydonining intensivlik vektori, oqim hosil qiluvchi elektr maydonining intensivlik vektoriga qarama-qarshi yo'naltiriladi va uzoqroq joylarda u bilan mos keladi. Natijada, oqim zichligi uzoqroq hududlarda pasayadi va o'tkazgich yuzasi yaqinida ortadi, ya'ni sirt effekti paydo bo'ladi.
Sirtga ta'sir qilish mexanizmi. Supero'tkazuvchilardagi o'zgaruvchan tok o'zgaruvchan girdob magnit maydonini hosil qiladi, uning kuch chiziqlari o'tkazgichning o'qiga perpendikulyar. Elektromagnit induksiya tufayli o'zgaruvchan magnit maydon girdobli elektr maydonini hosil qiladi, bu esa Fuko oqimini keltirib chiqaradi. , va o'tkazgichning yuzasida, girdob oqimi o'tkazgichning oqimi yo'nalishi bo'yicha, o'tkazgichning ichida esa - qarama-qarshi yo’nalishda o’tkazadi. Ushbu hodisa o'tkazgichning yadrosidagi oqimni pasaytiradi va sirt oqimini oshiradi.
Sirtning qalinligi: O'tkazgich yuzasida oqim zichligi maksimaldir. Sirtdan uzoqlashganda, u eksponent va chuqurlikda kamayadi faktoriga kichrayadi. Bu chuqurlik sirtning qalinligi deb ataladi va quyidagicha asoslanadi: Shubhasiz, yetarlicha yuqori chastotada w sirt qalinligi juda kichik bo'lishi mumkin. Bundan tashqari, oqim zichligining eksponentsial pasayishidan kelib chiqadiki, deyarli barcha oqim bir necha qalinlikdagi qatlamda to'plangan. Metalldagi sirt qatlamining qalinligini hisoblash uchun quyidagi taxminiy formulalardan foydalanish mumkin:
Hodisaning fizik tasviri: Oqim o'tkazuvchi silindrsimon o'tkazgichni ko'rib chiqsak: Oqimli o'tkazgich atrofida magnit maydon mavjud bo'lib, uning kuch chiziqlari o'tkazgichning o'qiga markazlashtirilgan konsentrik doiralardir. Tok kuchining oshishi natijasida magnit maydon induksiyasi kuchayadi, kuch chiziqlarining shakli esa bir xil bo'lib qoladi. Shuning uchun, o'tkazgich ichidagi har bir nuqtada, magnit maydonning induksiya chizig'iga tangensial yo'naltirilgan va shuning uchun chiziq ham magnit maydon chiziqlariga to'g'ri keladigan doiralardir. Elektromagnit induksiya qonuniga ko'ra magnit maydonning o'zgarishi: rot E= - elektr induksiya maydonini hosil qiladi, uning kuch chiziqlari magnit maydon induksiyasi chizig'i atrofida yopiq egri chiziqlar bo’lishi kerak.
Sirtning tasiri: Belgilangan nazariya sirt qatlamining qalinligi elektronlarning o'rtacha erkin yo'lidan ancha katta bo'lgan sharoitda amal qiladi, chunki biz o'z harakati davomida elektron doimiy ravishda o'tkazgichning oniy qarshiligini engish uchun energiyani yo'qotadi, deb hisoblaymiz. Joule issiqligini chiqarishda. Bu nisbat juda keng diapazonda amal qiladi, ammo, hatto xona haroratida ham, metallar uchun elektronning o'rtacha erkin yo'li sirt qatlamining chuqurligi bilan taqqoslanadi, bu ta'sirning anomal xarakterini ko'rsatadi. Juda past haroratlarda vaziyat faqat og'irlashadi : o'tkazuvchanlik sezilarli darajada oshadi va shuning uchun o'rtacha erkin yo'l ortadi va sirt qatlamining qalinligi kamayadi. Bunday sharoitda sirt effektining shakllanishiga olib keladigan mexanizm endi ishlamaydi. Oqim to'plangan qatlamning samarali qalinligi o'zgaradi. Ushbu hodisa anomal sirt effekti deb ataladi.
Texnologiyadagi ta'sirni hisobga olish va unga qarshi kurashish Sirt ta'siri o'zgaruvchan tokning chastotasining ortishi bilan sezilarli darajada namoyon bo'ladi va o'zgaruvchan va impulsli oqimlarda ishlaydigan elektr davrlarini loyihalash va hisoblashda hisobga olinadi. Yuqori chastotali oqim o'tkazgichning nozik sirt qatlamidan oqib o'tganligi sababli, o'tkazgichning umumiy faol qarshiligi ortadi, bu esa yuqori chastotali tebranishlarning tez susaytirilishiga olib keladi. Sirt ta'siri induktorlar va tebranish davrlarining sifat koeffitsienti, uzatish liniyalarida zaiflashuv, filtrlarning xarakteristikalari, issiqlik yo'qotishlari va samaradorligini hisoblash, o'tkazgichlar kesimlarini tanlash kabi xususiyatlariga ta'sir qiladi. Sirt ta'sirining ta'sirini kamaytirish uchun turli bo'limlarning o'tkazgichlari qo'llaniladi: tekis (lentalar shaklida), quvurli (ichTeri ta'sirining ta'sirini kamaytirish uchun turli bo'limlarning o'tkazgichlari qo'llaniladi: tekis (lentalar shaklida), quvurli (ichki bo'sh), o'tkazgich yuzasiga nisbatan past qarshilikka ega bo'lgan metall qatlami qo'llaniladi.i bo'sh), o'tkazgich yuzasiga nisbatan past qarshilikka ega bo'lgan metall qatlami qo'llaniladi.
Misol uchun, kumush barcha metallar orasida eng yuqori o'tkazuvchanlikka ega va metall yuzalarga cho'kish uchun qayta ishlanadi. Uning nozik qatlami, sirtning ta'siri tufayli oqimning ko'p qismi oqadi, o'tkazgichning faol qarshiligida sezilarli pasayish (10% gacha). Shu bilan birga, kumush yuzasida hosil bo'lgan sulfid qatlami sezilarli o'tkazuvchanlikka ega bo'lgan va yarimo'tkazgich xususiyatlariga ega bo'lgan mis yuzasida oksid-oksid qatlamidan farqli o'laroq, tokni o'tkazmaydi va sirt effektida ishtirok etmaydi. va yuqori chastotalarda qo'shimcha yo'qotishlarni keltirib chiqaradi. Kumush qoplama, shuningdek, mikroto'lqinli uskunada maxsus shaklli tebranish sxemalari yordamida qo'llaniladi: bo'shliq rezonatorlari va maxsus uzatish liniyalari - to'lqin uzatgichlari. Bundan tashqari, bunday chastotalarda oqimining uzunligini qisqartirish uchun sirt effektini kamaytirishga e'tibor beriladi.
Shunday qilib, uskunalarda kumush bilan qoplangan simdan o'ralgan induktorlar ishlatiladi. Simli o'tkazgichlar, ekran sirtlari va kondansator qoplamalari ko'pincha kumush bilan qoplanadi. Yuqori kuchlanishli elektr uzatish liniyalarida ba'zan po'lat yadroli mis yoki alyuminiy qobiqdagi sim ishlatiladi. Shuningdek, sirtning ta'sirini kamaytirish uchun bir nechta o'zaro bog'langan va izolyatsiyalangan simlar tizimi - ishlatiladi. Katta quvvatlarni uzoq masofalarga uzatishda to'g'ridan-to'g'ri oqim elektr uzatish liniyalari qo'llaniladi - to'g'ridan-to'g'ri oqim sirt effekti ta'siriga olib kelmaydi.
Xulosa: Telekommunikatsiyada elektromagnit maydonlar va to'lqinlarning sirt ta'siri aloqa tizimlarining sifati va ishonchliligiga ta'sir qilishi mumkin bo'lgan shovqin va signalning yo'qolishiga olib kelishi mumkin. Elektr uzatishda elektromagnit maydonlar va to'lqinlar elektr uzatish liniyalari va transformatorlarda oqimlarni keltirib chiqarishi mumkin, bu esa energiya yo'qolishiga va uskunaning potentsial shikastlanishiga olib keladi. Atrof-muhit monitoringi elektromagnit to'lqinlardan Yer magnit maydonidagi o'zgarishlarni aniqlash va o'lchash uchun foydalanadi, bu geologik yoki ekologik faollikni ko'rsatishi mumkin. Umuman olganda, elektromagnit maydonlar va to'lqinlarning sirt ta'sirini tushunish turli texnologiyalar xavfsizligi va samaradorligini ta'minlash uchun juda muhimdir.
|
| |
