15-ma’ruza mavzu: Yarim o‘tkazgichli elektron qurilmalar reja o‘tkazgich va yarim o‘tkazgichlar xaqida tushuncha. Yarim o‘tkazgichli diodlar va tranzistorlar


Download 1.74 Mb.
Pdf ko'rish
bet1/20
Sana11.02.2023
Hajmi1.74 Mb.
#1190335
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   20
Bog'liq
15-00



15-MA’RUZA 
MAVZU: Yarim o‘tkazgichli elektron qurilmalar 
REJA 
1. O‘tkazgich va yarim o‘tkazgichlar xaqida tushuncha. 
2. Yarim o‘tkazgichli diodlar va tranzistorlar. 
3. Tranzistor va tiristorlar. 
4. Elektron to‘g‘rilagichlar. 
5. Invertorlar va ularni muqobil energetikada ishlatilishi. 
6. Kuchaytirgich va generatorlar. 
 
1.
O‘tkazgich va yarim o‘tkazgichlar xaqida tushuncha 
O‘tkazgichlar. Ma’lumki, atomlarning o‘zaro ta’sirlashuvi natijasida, 
qattiq jism atomlari bir-birlaridan ma’lum masofalarda joylashgan holda, krisstal 
panjaralarni tashkil qiladi. 
a b v 
14.
1 -rasm. Qattiq jism atomining energetik sathlari. 
a-o‘tkazgichlar; b- yarim o‘tkazgichlar; v-dielektriklar. 
1-o‘tkazuvchanlik zonasi, 2-taqiqlangan zona, 3-valentli zona.
Atomlar orasidagi bu masofa gaz atomlari orasidagi masofaga qaraganda 
juda kichik bo‘lib, qo‘shni atomlarning tashqi elektron qobiqlari bir-birlariga tegib 
turishi, hatto qo‘shilib ketishi ham mumkin. Natijada atomning energetik sathlari 
juda zich joylashgan, mayda energetik sathlarga bo‘linib ketadi.
Qattiq moddada elektr o‘tkazuvchanlik yuzaga kelishi uchun, o‘tkazuv- 
chanlik zonasida bo‘sh energetik sathlar bo‘lishi zarur. Metallarda o‘tkazuvchanlik 
zonasi qisman elektronlar bilan to‘ldirilgan bo‘ladi. Tashqi ta’sir natijasida 
valentli zonadagi elektronlar, o‘tkazuvchanlik zonasiga osongina o‘tishi mumkin. 
Lekin bu elektronlarning konsentratsiyasi, valentli zonadagi elektronlar 
konsentrayaisidan 
juda 
kam, 
shuning 
uchun 
temperaturaning 
ortishi 
o‘tkazuvchanlikka deyarli ta’sir etmaydi deb qarash mumkin. Temperatura ortishi 
bilan metallarda elektr o‘tkazuvchanlikning kamayishi esa, elektronlar erkin 
yugurish yo‘lining kamayishi bilan bog‘liq. Chunki, temperatura ortsa, atomning 


kristall panjaradagi tebranish amplitudasi ortib, erkin elektronlarning atomga 
yutilishi ehtimolligi ortadi. Natijada zaryad tashish jarayonida qatnashayotgan 
elektronlar konsentratsiyasi kamayadi. 
Qattiq jism, masalan metallarda atomlarning bir-birlari bilan o‘zaro 
tasirlashuvidan kristall panjaralar hosil bo‘ladi 2-rasm. Bu panjaraning tugunlarida 
atomlar joylashgan bo‘lib, elektronlar o‘z atomlari atrofida, o‘zlarining orbitalarida 
harakatlanadi.
temir mis alyumin 
14.2- rasm. Metall o‘tkazgichlarning kristall panjaralari.
Krisstal panjara moddaga qattiqlik, elastiklik, issiqlik o‘tkazuvchanlik 
xususiyatlar bilan birga elektr o‘tkazuvchanlik xususiyatini ham beradi. Chunki, 
metallarning kristall panjarasida atomlar bir-birlariga juda yaqinligi tufayli
atomlarning tashqi elektron qobiqlaridagi elektronlar o‘z yadrolarini juda oson tark 
etadi va butun kristall panjara bo‘ylab erkin harakatlanishi mumkin. Metallarda 
bunday elektronlarning konsentratsiyasi yetarlicha katta (T = 0°K da 
konsentratsiya o‘rtacha 10
27 
m
-3
) bo‘lib, tashqi tasir natijasida bu elektronlar tartibli 
harakatga keladi va elektr tokini hosil qiladi 3-a rasm. 
Lekin elektronlarning bir tomonlama tartibli harakati modda ko‘chishi bilan 
bog‘liq emas. Ya’ni metallardagi elektr o‘tkazuvchanlik faqat elektron xususiyatga 
ega. 
Metallardan elektr tokining o‘tishining faqat elektron o‘tkazuvchanlik 
hisobiga sodir bo‘lishini 1901 yilda nemis olimi Karl Viktor Rikke juda oddiy 
tajriba yordamida amalda isbotlab bergan (Rikke Karl Viktor Eduard, 1845-1915 
yillarda yashab ijod qilgan nemis olimi, metallarning elektron o‘tkazuvchanlik
nazariyasi-Rikke nazariyasi 
asoschisi). Rikke o‘z tajribasida ikkita mis tayoqcha orasiga alyumin tayoqchasini 
ulab, ulardan bir yil davomida uzluksiz, bir miqdorda o‘zgarmas elektr tokini 
o‘tkazib turgan 3-b rasm.


a b
14.3-rasm. Metallarning krisstal panjarasi va erkin elektronlari (a), 
Rikke tajribasining sxemasi (b)
Tajriba davomida tayoqchalar orqali jami bo‘lib 3x10

Kl zaryad o‘tgan. Shundan 
so‘ng Rikke mis va alyumin tayoqchalarning bir-biriga tegib turgan sirtlarini 
tekshirib, misda alyumin atomlari va aksincha, alyuminda mis atomlari yo‘qligini 
aniqlagan. 
Demak, metallardan elektr toki o‘tishi, modda atomlari ko‘chishi bilan 
bog‘liq bo‘lmay, faqat elektronlar harakatidan iborat ekan. Bu tajriba faqatgina 
kuzatuvga asoslangan bo‘lgani uchun, elektron o‘tkazuvchanlikka doir biror 
kattalik miqdoriy jihatdan o‘rganilmagan. Lekin shunga qaramay tajriba natijasi 
o‘sha davr fani, ayniqsa elektrotexnika sanoati va texnologiyalari uchun juda 
muhim xulosa edi.
1913 yilda Leonid Mandelshtam va Nikolay Papaleksi aylanuvchi 
g‘altak orqali o‘tkazgan tajribasida ham, elektr o‘tkazuvchanlik faqatgina 
elektronlar bilan bog‘liq bo‘lib, ionli xarakterga ega emasligini isbotladi. Ular 
tajribada (fanda bu tajriba Mandelshtam –Papaleksi tajribasi deyiladi) 500m 
uzunlikdagi mis simdan g‘altak yasab, bu g‘altakni o‘z o‘qi atrofida katta tezlikda 
aylantirgan va birdan tormozlab to‘xtatgan. Tajriba shuni ko‘rsatdiki, g‘altak tinch 
turgan holda, va bir xil tezlikda aylanganda, g‘altak uchlariga ulangan galvanometr 
nol holatni ko‘rsatadi, agar g‘altakni birdaniga tormozlab to‘xtatsak, qisqa vaqt 
davomida g‘altakda tok hosil bo‘lgan (g‘altak katta tezlanish bilan 
harakatlanganda).
ядролар 
эркин 
электронлар 


14.
4- rasm. Mandelshtam –Papaleksi (Tolmen-Styuart) tajribasi. 
L. Mandelshtam taklif etgan tajribaning ma’nosi quyidagicha. Agar 
elektron massaga ega bo‘lsa, u inertlik xususiyatiga ega bo‘lishi kerak. Shunday 
ekan tarkibida erkin elektronlari ko‘p bo‘lgan, katta tezlikda harakatlanayotgan 
o‘tkazgich keskin tormozlansa, atomlarga bog‘lanmagan elektronlar (3-a rasmga 
qarang) inersiya tufayli ma’lum muddat bir tomonga, inersiya kuchi yo‘nalishida 
harakatlanishi kerak. Elektronlarnig bir tomonga harakati esa, bu elektr tokidir.
Tajriba natijasi esa, kutilganday bo‘lib chiqdi.
Haqiqatan ham, tajribada 
g‘altak keskin tormozlanganida, g‘altakda qisqa muddatli tok hosil bo‘lgan va bu 
tok membranada tovush (akustik tebranish) sifatida qayd etilgan. 
Keyinchalik, 1916 yilda bu tajriba amerikalik olimlar Richard Tolmen va 
Styuart tomonidan miqdoriy jihatdan o‘rganildi. Ular membrana o‘rniga sezgir 
galvanometr ishlatib, inersiya tasirida hosil bo‘lgan elektr zaryadini o‘lchashgan.
Tormozlovchi tashqi kuch F = m a, yoki
(14.1) 
Bu yerda m –elektron massasi, v- g‘altakning chiziqli tezligi. 
Maydon kuchlanganligi Ye
st 
= F/q (zaryad miqdori sifatida elektron zaryadini 
olsak q=ye) ekanligini hisobga olib, tasir etuvchi kuch hosil qilgan maydonning 
kuchlanganligi uchun quyidagiga ega bo‘lamiz
(14.2) 
Bu kuchlanganlik ostida l uzunlikdagi simda hosil bo‘lgan e.yu.k
контактлар 


G‘altakdan oqib o‘tgan zaryadni topish uchun, tomozlanish vaqti davomidagi tok 
kuchini vaqt bo‘yicha integrallaymiz 
(14.3)
Bu yerda I - g‘altakdagi tok kuchining oniy qiymati, 
v

- g‘altakning tormoz- 
lanishdan oldingi chiziqligi tezligi, R- g‘altak simining aktiv qarshiligi.
Tolmen va Styuartlar tajriba yordamida q zaryad miqdorini o‘lchab (8.3) ifoda 
orqali elektronning massasini aniqlagan. Tajriba natijalariga ko‘ra elektron massasi 
9,1 x10
-31
kg bo‘lib chiqqan.
Shunday qilib, metallarda elektr o‘tkazuvchanlik erkin elektronlarning 
harakati bilan bog‘liq. Metallardan tok o‘tganda modda ko‘chishi yuz bermaydi. 
Tok tashuvchi erkin elektronlarning konsentratsiyasi esa metallarning kristall 
panjara tuzilishiga, atomdagi elektronlarning orbital joylashuviga, kristall 
panjaraga, yoki atomga tasir etuvchi tashqi kuchlarga bog‘liq holda o‘zgaradi.

Download 1.74 Mb.

Do'stlaringiz bilan baham:
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   20




Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling