Mavzu: Qattiq jismlarning elektr o’tkazuvchanligi
Mavzu: Qattiq jismlarning elektr o’tkazuvchanligi.
Reja:
Qattiq jismlarning elektr o’tkazuvchanligi.
Elektr o’tkazuvchilarning turlari.
Qattiq jismlarning elektr o'tkazuvchanligi Qattiq jismlarning elektr o'tkazuvchanligi dielektrikning o'zi ionlarining ham, tasodifiy aralashmalar ionlarining ham harakati bilan belgilanadi va ba'zi materiallarda bu erkin elektronlar mavjudligidan kelib chiqishi mumkin. Elektron elektr o'tkazuvchanligi kuchli elektr maydonlarida eng sezilarli. Elektr o'tkazuvchanligining turi faraday qonuni yordamida eksperimental ravishda o'rnatiladi. Ion elektr o'tkazuvchanligi moddalarning uzatilishi bilan birga keladi. Elektron elektr o'tkazuvchanligi bilan bu hodisa kuzatilmaydi. Elektr tokining qattiq dielektrik orqali o'tishi paytida uning tarkibidagi nopok ionlar qisman olib tashlanishi mumkin, suyuqliklarda bo'lgani kabi elektrodlarga chiqariladi.
Qattiq ionli dielektriklarda elektr o'tkazuvchanligi, asosan, issiqlik harakatining tebranishlari ta'sirida ajralib chiqadigan ionlarning harakati bilan bog'liq. Past haroratlarda zaif fiksatsiyalangan ionlar, xususan, nopok ionlar harakat qiladi
Atom yoki molekulyar panjarali dielektriklarda elektr o'tkazuvchanligi faqat aralashmalar mavjudligi bilan bog'liq, ularning o'ziga xos o'tkazuvchanligi juda past. Muayyan haroratda t o'ziga xos o'tkazuvchanlik suyuqliklar bilan bir xil oddiy bog'liqlik bilan ifodalanadi. Bunda /e=u, ma'lumki, zaryad tashuvchilarning harakatchanligi deyiladi va si tizimida m2/(sv) bilan o'lchanadi. Elektronlarning harakatchanligi va ularning massasi o'tkazuvchanlikka ta'sir qiladi. Ion elektr o'tkazuvchanligida dissotsilangan ionlar soni va ularning harakatchanligi haroratga eksponensial bog'liq deb faraz qilsak, biz boshqasiga pozitsiyamiz bor. Barcha formulalardan foydalanib va konstantalarni bitta koeffitsientga birlashtirib, biz quyidagilarni olamiz: , bu erda. Bu formula shuni ko'rsatadiki, dissotsiatsiya va siljish energiyalari qanchalik katta bo'lsa, o'tkazuvchanlik harorat bilan shunchalik ko'p o'zgaradi. B koeffitsientining raqamli qiymati o'ziga xos o'tkazuvchanlikning haroratning o'zaro bog'liqligiga eksperimental ravishda olingan bog'liqlikdan topiladi: agar dielektrikdagi tok o'xshash bo'lmagan ionlar harakatidan kelib chiqsa. Shu munosabat bilan, o'ziga xos o'tkazuvchanlikning o'zaro haroratga logarifmik bog'liqligi shakldan ko'rinib turganidek, uzilishlarga ega.
Ion panjarali kristall strukturali jismlarda elektr o'tkazuvchanligi ionlarning valentligi bilan bog'liq. Bir valentli ionli kristallar ko'p valentli ionli kristallarga qaraganda ko'proq o'tkazuvchandir. Kristallarda o'tkazuvchanlik kristalning turli o'qlari bo'ylab bir xil emas. Shunday qilib, asosiy o'qga parallel yo'nalishdagi o'tkazuvchanlik bu o'qga perpendikulyar yo'nalishga qaraganda kattaroqdir. Amorf jismlarning o'ziga xos o'tkazuvchanligi barcha yo'nalishlarda bir xil bo'lib, materiallarning tarkibi va aralashmalarning mavjudligi bilan belgilanadi. Yuqori molekulali organik va organoelementli polimerlarda u polimerlanish darajasiga (masalan, fenol-formaldegid smolasi uchun), vulkanizatsiya darajasiga (ebonit uchun) ham bog'liq. Polistirol kabi organik qutbsiz amorf dielektriklar juda past o'ziga xos o'tkazuvchanlik bilan tavsiflanadi.
Amorf jismlarning katta guruhi noorganik oynalardan tashkil topgan. Ko'zoynakning elektr o'tkazuvchanligi kimyoviy tarkibi bilan chambarchas bog'liq bo'lib, bu bir qator hollarda o'ziga xos o'tkazuvchanlikning oldindan belgilangan qiymatini olish imkonini beradi.
Qattiq dielektriklar, ularda namlik mavjud bo'lganda, hatto ahamiyatsiz miqdorda, ularning o'ziga xos o'tkazuvchanligini keskin oshiradi. Quritish materiallari ularning qarshiligini oshiradi, lekin quritilgan materiallar nam muhitda bo'lganda u yana kamayadi.
Keramika materiallari organik izolyatsiyadan farqli o'laroq, elektr maydoni bo'lmaganda qarimaydi, yani yuqori harorat ta'sirida ularning xususiyatlarida qaytarilmas o'zgarishlar bo'lmaydi. Biroq, elektr maydonida keramikaning elektrokimyoviy qarishi kuzatiladi, bu ko'pincha uning elektr quvvatini yo'qotadi. Keramikadagi xossalarning qaytarilmas o'zgarishlari kislorodning panjaradan chiqishi bilan izohlanadi.
Yuzaki elektr o'tkazuvchanligi moddaning qutbliligiga, dielektrik sirtining tozaligiga, sirt sifatiga bog'liq. Xona haroratida issiqlik harakatining energiyasi faqat 0,025 ev ni tashkil qiladi. Muayyan haroratda t o'ziga xos o'tkazuvchanlik suyuqliklar bilan bir xil oddiy bog'liqlik bilan ifodalanadi.
Elektronlarning harakatchanligi ionlarning harakatchanligidan ko'p marta kattaroqdir. Masalan, titan dioksidida elektronning harakatchanligi taxminan 10-4 m2/(s∙v), aluminosilikat keramikadagi ionlarning harakatchanligi atigi 10-13—10-16 m2/(s∙v) ni tashkil qiladi. Elektron elektr o'tkazuvchanligida dielektrikda ko'rsatilgan bilan bog'liq holda, elektron kontsentratsiyasi ion elektr o'tkazuvchanligi bo'lgan dielektrikdagi tashuvchilarning kontsentratsiyasidan 109-1012 baravar kam, tashuvchilarning bir xil zaryadi va o'ziga xos o'tkazuvchanlikning bir xil qiymati.
Ion elektr o'tkazuvchanligida dissotsilangan ionlar soni va ularning harakatchanligi haroratga eksponensial bog'liq deb faraz qilsak, biz
Bu erda Nomax va Nmax t‒∞ qiymatlariga to'g'ri keladi, Wo - ionlarni chiqarish energiyasi; Wn- ionning siljish energiyasi, uning bir nomutanosiblik holatidan ikkinchisiga o'tishini belgilaydi.Formulalardan foydalanib va Nomax, umax va q konstantalarini birlashtirib, a koeffitsientini olamiz.
Ion panjarali kristall strukturali jismlarda elektr o'tkazuvchanligi ionlarning valentligi bilan bog'liq. Bir valentli ionli kristallar ko'p valentli ionli kristallarga qaraganda ko'proq o'tkazuvchandir. Shunday qilib, nacl kristalli uchun o'tkazuvchanlik mgo yoki a1203 kristallariga qaraganda ancha yuqori.
Kristallarda o'tkazuvchanlik kristalning turli o'qlari bo'ylab bir xil emas. Shunday qilib, asosiy o'qga parallel yo'nalishda kvartsning o'tkazuvchanligi, rasmdan ko'rinib turganidek, bu o'qga perpendikulyar yo'nalishga qaraganda taxminan 1000 marta kattaroqdir.
Amorf jismlarning o'ziga xos o'tkazuvchanligi barcha yo'nalishlarda bir xil bo'lib, materiallarning tarkibi va yuqori molekulyar organik va organoelementli polimerlarda aralashmalar mavjudligi bilan belgilanadi; u polimerlanish darajasiga ham bog'liq (masalan, fenol-formaldegid uchun) qatron) va vulkanizatsiya darajasi (ebonit uchun). Polistirol kabi organik qutbsiz amorf dielektriklar juda past o'ziga xos o'tkazuvchanlik bilan tavsiflanadi.
Noorganik oynalar kvazamorf jismlarning katta guruhini tashkil qiladi.ko'zoynaklarning elektr o'tkazuvchanligi kimyoviy tarkibi bilan eng chambarchas bog'liq bo'lib, bu ba'zi hollarda o'ziga xos o'tkazuvchanlikning oldindan belgilangan qiymatini olish imkonini beradi. Kvarts shishasi - eritilgan kvarts - va eritilgan borik angidrid juda past o'ziga xos o'tkazuvchanlikka ega. Ushbu ko'zoynaklarning o'ziga xos o'tkazuvchanligining haroratga bog'liqligi sezilarli: koeffitsient b ≈ 18000 k, bu yuqori ion chiqarish energiyasini ko'rsatadi.
Elektroforetik elektr o'tkazuvchanligi, xususan, emulsiyalangan suvni o'z ichiga olgan moylarda va qatronlar bo'lgan organik suyuqliklarda kuzatiladi.
Qattiq jismlarning elektr o'tkazuvchanligi dielektrikning o'zi ionlarining harakati bilan ham, tasodifiy aralashmalar ionlari bilan ham aniqlanadi. Erkin elektronlar mavjudligidan kelib chiqadigan elektr o'tkazuvchanligi odatda ahamiyatsiz va asosan kuchli elektr maydonlarida sodir bo'ladi.
Elektr o'tkazuvchanligining turi faraday qonuni yordamida eksperimental ravishda o'rnatiladi. Ion elektr o'tkazuvchanligi moddalarning elektrodlarga o'tishi bilan birga keladi. Elektron elektr o'tkazuvchanligi bilan bu hodisa kuzatilmaydi. Hall effekti elektron elektr o'tkazuvchanligiga xosdir (51-rasmga qarang).
Elektr tokining qattiq dielektrik orqali o'tishi paytida uning tarkibidagi nopok ionlar qisman olib tashlanishi mumkin, elektrodlarga chiqariladi, ikkinchisi vaqt o'tishi bilan elektr o'tkazuvchanligining pasayishiga va oqimning mos keladigan pasayishiga olib keladi.Qattiq ionli dielektriklarda elektr o'tkazuvchanligi, asosan, issiqlik harakati ta'sirida panjaradan chiqib ketadigan ionlarning harakati bilan bog'liq.Ionli kristallarda kristall panjaraning asosiy ionlari yuqori haroratda harakatlanadi. Past haroratlarda zaif fiksatsiyalangan ionlar, xususan, nopok ionlar harakat qiladi.Atom yoki molekulyar panjarali dielektriklarda elektr o'tkazuvchanligi faqat aralashmalar mavjudligi bilan bog'liq. [53-yilda]Formula (54) suyuqliklarning elektr o'tkazuvchanligini tavsiflovchi formula ga o'xshaydi, ammo (50) formuladagi a koeffitsienti qattiq jismda esa yopishqoqlikka bog'liq bo'lgan ionlarning harakatchanligini aks ettiradi. formuladagi b koeffitsienti harorat oshishi bilan erkin ionlar sonining ko'payishini hisobga oladi. Qattiq jismlar uchun b ning qiymati 10 000-22 000 oralig'ida. [53-yilda] Po - t = 0 ° c da o'ziga xos hajm qarshiligi va harorat koeffitsienti. Qattiq jismlarning elektr o'tkazuvchanligi va uning haroratga bog'liqligi moddaning tuzilishi va tarkibi bilan belgilanadi Ion panjarali kristall strukturali jismlarda elektr o'tkazuvchanligi ionlarning valentligi bilan bog'liq. Bir valentli ionli kristallar ko'p valentli ionli kristallarga qaraganda yuqori elektr o'tkazuvchanligiga ega. Shunday qilib, nacl kristali uchun elektr o'tkazuvchanligi mgo yoki a12o3 kristallariga qaraganda ancha yuqoriBa'zi kristallarda elektr o'tkazuvchanligi kristalning turli o'qlari bo'ylab bir xil emas. Shunday qilib, kvartsda asosiy o'qga parallel yo'nalishdagi elektr o'tkazuvchanligi ushbu o'qga perpendikulyar yo'nalishga qaraganda taxminan 1000 baravar ko'pdir, buni rasmda ko'rish mumkin. 24. Ko'pgina ionli kristallar uchun (54) va (56) formulalardagi b koeffitsienti 10 000 ga yaqin.Molekulyar panjarali kristall jismlarda (oltingugurt, polietilen, parafin) elektr o'tkazuvchanligi past bo'ladi va faqat aralashmalar bilan belgilanadi.
Amorf jismlarning elektr o'tkazuvchanligi birinchi navbatda ularning tarkibi bilan bog'liq. Yuqori molekulyar organik polimerlar elektr o'tkazuvchanligiga ega bo'lib, bu ko'p jihatdan bir qator omillarga, kimyoviy tarkibga va aralashmalar mavjudligiga, polimerlanish darajasiga (masalan, fenol-formaldegid smolasi uchun), darajasiga bog'liq. Vulkanizatsiya (ebonit uchun). Polistirol kabi organik neytral amorf dielektriklar juda past elektr o'tkazuvchanligi bilan ajralib turadi. yilda
Amorf jismlarning katta guruhi noorganik oynalardan tashkil topgan. Ko'zoynakning elektr o'tkazuvchanligi kimyoviy tarkibi bilan chambarchas bog'liq bo'lib, bu bir qator hollarda elektr o'tkazuvchanligining oldindan belgilangan qiymatini olish imkonini beradi.Kvarts shishasi - eritilgan kvarts - va eritilgan borik angidrid juda past elektr o'tkazuvchanligiga ega. Ushbu ko'zoynaklarning elektr o'tkazuvchanligining haroratga bog'liqligi b 22 000 koeffitsienti bilan sezilarli bo'lib, bu yuqori ionlarni chiqarish energiyasini ko'rsatadi.
Davriy jadvalning turli guruhlari metall oksidlarining shisha tarkibiga kiritilishi elektr o'tkazuvchanligiga turli yo'llar bilan ta'sir qiladi. Shisha tarkibiga birinchi guruh gidroksidi metall oksidlarining kiritilishi elektr o'tkazuvchanligini sezilarli darajada oshiradi, bu o'sish ion radiusiga bog'liq. Kaliy ionidan kichikroq radiusga ega bo'lgan natriy ioni shishaning elektr o'tkazuvchanligini ikkinchisidan ko'ra ko'proq oshiradi.Ishqoriy ionli shishaning b koeffitsienti 10000 ga yaqin
Shisha tarkibiga og'ir metallar oksidlarining (bariy yoki qo'rg'oshin) kiritilishi nafaqat gidroksidi oksidlarning zararli ta'sirini zararsizlantiradi, balki ko'zoynaklarning elektr o'tkazuvchanligini sezilarli darajada pasayishiga olib keladi.
ba'zi tipik ko'zoynaklarning hajm qarshiligi ko'rsatilgan.Izolyatsiya qiluvchi chinni shisha o'z ichiga olgan tizim sifatida ko'rib chiqilayotganda, uning tarkibiga bariy oksidini kiritish orqali ushbu dielektrikning elektr o'tkazuvchanligini pasaytirish mumkin bo'ldi.
Xulosa
Atom yoki molekulyar panjarali dielektriklarda elektr o'tkazuvchanligi faqat aralashmalar mavjudligi bilan bog'liq, ularning o'ziga xos o'tkazuvchanligi juda past. Muayyan haroratda t o'ziga xos o'tkazuvchanlik suyuqliklar bilan bir xil oddiy bog'liqlik bilan ifodalanadi. Bunda e=u, ma'lumki, zaryad tashuvchilarning harakatchanligi deyiladi va si tizimida m2/(sv) bilan o'lchanadi. Elektronlarning harakatchanligi va ularning massasi o'tkazuvchanlikka ta'sir qiladi. Ion elektr o'tkazuvchanligida dissotsilangan ionlar soni va ularning harakatchanligi haroratga eksponensial bog'liq deb faraz qilsak, biz boshqasiga pozitsiyamiz bor. Barcha formulalardan foydalanib va konstantalarni bitta koeffitsientga birlashtirib, biz quyidagilarni olamiz: , bu erda. Bu formula shuni ko'rsatadiki, dissotsiatsiya va siljish energiyalari qanchalik katta bo'lsa, o'tkazuvchanlik harorat bilan shunchalik ko'p o'zgaradi. Amorf jismlarning katta guruhi noorganik oynalardan tashkil topgan. Ko'zoynakning elektr o'tkazuvchanligi kimyoviy tarkibi bilan chambarchas bog'liq bo'lib, bu bir qator hollarda elektr o'tkazuvchanligining oldindan belgilangan qiymatini olish imkonini beradi. Yuqori haroratlarda kristall panjaraning tugunlaridan ba'zi ionlar ajralib chiqadi. Keramika materiallari organik izolyatsiyadan farqli o'laroq, elektr maydoni bo'lmaganda qarimaydi, yani yuqori harorat ta'sirida ularning xususiyatlarida qaytarilmas o'zgarishlar bo'lmaydi
Foydalanilgan adabiyotlar:
1. A.Teshaboev, S.Zaynobidinov, Sh.Ermatov. Qattiq jismlar fizikasi., T.,―Moliya‖, 2001 y.
2. S.Z.Zaynobiddinov, A.Teshaboev. Yarimo‗tkazgichlar fizikasi. Toshkent, «O‗qituvchi», 1999 3. A.Teshaboev, E.Musaev, A.Akbarov, M.Nosirov. Yarimo’tkazgichlar va dielektriklar texnologiyasi.
4. P.N.Nurmatov, K.I.Dieva, B.Q.Xabibullaev. Fizika (o‗zbekcha-ruscha izoxli lug‗at), T., ―O‗qituvchi‖, 1986 y.
http://fayllar.org
|
