Sinоv savоllari:
1.Dielеktrikda tоkni qanday turdagi tashuvchilar hоsil qiladi?
2. Dielеktirik matеrialga yuqоri kuchlanish (10 kV) bеrilsa, nima hоdisa sоdir bo’ladi?
3.Dielеktriklarning elеktr o’tkazuvchanligiga uning tarkibidagi qo’shimchalar qanday ta’sir ko’rsatadi?
4. Dielеktrikning sоlishtirma qarshiligi qo’yilgan kuchlanishga qanday bоg’liq?
5. Dielеktriklarda qutblanish turlari va mехanizmlari qanday?
6. Dielеktriklarda yuza va hajmiy tоklar qanday farqlanadi?
6-TAJRIBA ISHI
Yarim o’tkazgichli to’g’rilagichning volt-amper xarakteristikasini olish.
Ishning maqsadi: To`g`rilagichning volt-amper xarakteristikasini olish, uning to`g`rilash koeffitsiyentini va qarshiligini aniqlash.
Kerakli asbob va qurilmalar: Voltmetr, ampermetr, to`g`rilagich, reostat, o`zgarmas tok manbai, kalit va ulovchi simlar.
Nazariy qism
Elektr o`tkazuvchanlik jihatidan metallar va dielektriklar orasida turadigan moddalar qatori chala o`tkazgichlar deb ataladi.
Chala o`tkazgichlarga Mendeleyev davriy jadvalining IV guruh elementlari germaniy (Ge), kremniy (Si) va shunga o’xshash moddalar (B, C, Sn, P, As) va hamda ularning birikmalari AlSi, CU2O misol bo’ladi. Chala o`tkazgichlarda elektr o`tkazuvchanlik moddaning aralashmalardan holilgiga, aralashtirilgan moddaning miqdoriga, kimiyoviy tabiatiga va haroratiga bog`liq bo`lib, ular quyidagicha ifodalanadi:
(2.1)
bu yerda E - ta‘qiqlovchi qatlam energetik kengligi.
Harorat ortishi bilan chala o`tkazgichlarda elektr o`tkazuvchanlik ortib, qarshilik kamayib boradi. (2.1- rasm)
2.1-rasm. a - chala o`tkazgichlar, b – metallar.
Chala o`tkazgichlarda elektr o`tkazuvchanlikni tahlil qilish uchun o`tkazuvchanlik zonalar nazariyasiga asoslanamiz.
Ma'lumki, hamma moddalar atomlardan tashkil topgan, atom musbat zaryadlangan yadro va uning atrofida ma'lum orbita bo`yicha harakatlanuvchi manfiy zaryadli elektrondan iborat zarrachalar sistemasidir.
Atomda elektron qobiqlarni to`ldirilishi Pauli (1925 y.) aniqlagan qoidaga asoslanadi.
Har bir energetik holatda barcha kvant xossalari bir xil bo`lgan ikkita elektron bo`lishi mumkin emas. Agar 2 ta bo`lsa, ular ham spin momentlarining yo`nalishi bilan farq qilishi (ya'ni antiparallel) lozim.
Shu tufayli atomda elektron qobiqlar bir–biridan kam energiya farqlariga ega bo`lgan qatlamlarga guruhlanadi. Bundan tashqari har xil qobiqlarga tegishli guruhlarga elektronlar bir–biridan katta energiya farqiga ega bo`ladi.
Agar energiya o`qida elektron energiyasiga tegishli qiymatlarni energetik sathlar bilan belgilasak, yuqorida aytilganlarni har qanday murakkab atom uchun ham quyidagicha tasvirlash mumkin (2.2 a–rasm). Bu grafik shu bilan birga qattiq jism elektr xossalarini ham izohlashga imkon beradi.
Kristall qattiq jismlar tarkibidagi elektron energetik holatlari atomdagi singari, lekin tig`izlashgan guruhlarga ajralgan bo‘ladi. Energiyasi elektronning orbitadagi energiyasiga teng guruhlar (ABC ruhsat etilgan zonalar, ular oralig‘idagi energiya kengligi E bo`lgan, sohalar)) ta‘qiqlovchi zona deb yuritiladi. (2.2 b–rasm)
2.2–rasm.
Agar quyi ruxsat etilgan zonalar elektronlar bilan to‘ldirilgan bo`lsa, undan yuqori energetik zonalar ta‘qiqlovchi (E >> kT) qatlam bilan ajratilgan bo`lsa, bunday qattiq jism dielektriklar deyiladi.
Agar yuqorigi ruxsat etilgan zonalar elektronlar bilan qisman to`ldirilgan bo`lsa yoki qisman to`ldirilgan zonalar bir – birini qoplagan bo`lsa (E << kT), bunday qattiq jismlar o`tkazgichlar deyiladi.
Tabiiy holatda chala o`tkazgich atomlari kovalent bog`lanish strukturasiga ega bo`lib, ta‘qiqlovchi qatlam energetik kengligi issiqlik harakati o`rtacha kinetik energiyasi (E>kT) qadar bo`ladi. Uy harorati sharoitida tez elektronlar o`tkazuvchanlik zonasiga o`tib, mushtarak holga aylanadi (ya'ni erkin bo`ladi), natijada valent zonada elektrondan bo`sh qolgan joyda «» zaryadli teshik hosil bo`ladi.
Agar modda elektr maydonida bo`lsa, elektron maydonga qarshi, teshik esa elektr maydon bo`ylab ko`chib tok hosil qiladiki, bu xususiy o`tkazuvchanlik deyiladi.
Agar toza chala o`tkazgichga 10-7 % miqdorda boshqa modda aralashtirilsa, elektr o`tkazuvchanlik 103-104 marta ortadi. Ular aralashmali chala o`tkazgich deyiladi va ikki xil bo`ladi:
a) to’rt valentli Ge ga besh valentli surma yoki mishyak aralashtirilsa, har bitta atomda bittadan elektron ortiqcha bo`lib, erkin holatga o`tadi (elektr maydonida tok hosil qiladi). Natijada o`tkazuvchanlik zonasi yaqinida qo`shimcha ruxsat etilgan zona hosil bo`ladi (2.3 a-rasm).
Ortiqcha elektron berishga mayli bo`lgan aralashmali n–tip (donor) chala o`tkazgich deyiladi.
b) to`rt valentli Ge ga uch valentli In aralashtirilsa, kovalent bog` hosil qilish uchun har bir indiy atomida bittadan elektron yetishmaydi (teshik hosil bo`ladi). Buni to`ldirish uchun boshqa atomdan elektron qabul qilib olish natijasida valent zona qoshida qo`shimcha ruxsat etilgan zona hosil qilinadi. (2.3 b – rasm).
Bunday teshikli o`tkazgichli aralashmalar p–tip (akseptor) chala o`tkazgich deyiladi.
a) b)
2.3-rasm.
Shunisi qiziqarliki, p-n o’tishli chala o`tkazgichli birikma kontakti tokni faqat bir tomonlama o`tkazish xususiyatiga ega bo`lib, u chala o`tkazuvchanli diod deb yuritiladi va o`zgaruvchan tokni o`zgarmas tokka aylantiradigan qurilma sifatida ishlatiladi. p–n kontaktda teshiklar, elektronlar rekombinatsiyalashib, chegara qatlami tok tashuvchilarga kambag’allashib qoladi va katta qarshilikka ega bo`ladi. Ichki potensial tushuvi (ko’p; elektron qatlam) hosil qiladi (2.3 a- rasm). Kristallarga tashqi (musbat qutb p–sohaga, manfiy qutb n–sohaga ulanib) kuchlanish berilsa, elektr maydoni zaryad tashuvchilarni chegaraga siqadi, o`tish qarshiligi kamayadi, tok yaxshi o`tadi (to`g`ri o`tish). Agar aksincha ulansa, (musbat qutb n–sohaga, manfiy qutb p–sohaga ulanib) qarshilik ortadi, tok kuchi kam o`tadi (teskari o`tish). Tok kuchini kuchlanganlikka bunday bog`liq holda o`zgarishi diodning volt-amper xarakteristikasi (VAX) deyiladi va quyidagicha tasvirlanadi:
2.4-rasm.
Diodlar VAX dan tashqari birday kuchlanganlikdagi to`g`ri tokni teskari tokka nisbati (2.2) to`g`rilash koeffitsiyenti bilan ham xarakterlanadi.
|
