Ўта кучланишлар

Назорат саволлари:
1. Трансформатор мойининг қўлланиш доираси ва афзаллик томонларини кўрсатинг?
2. Органик диэлектрикларни тушунтириб беринг ва камчилигини кўрсатинг?
3. Электроизоляцион материалларнинг қайси параметрлари ташқи энергетик таъсирга боғлиқ ёки боғлиқ эмас?
4.Трансформатор мойининг трансформаторларда қандай мақсадларда қўлланилади.
5. Трансформатор мойининг асосий камчилиги нималардан иборат?
6.Слюда ва слюдали материаллар олиниш технологияси қандай?
7. Керамикали диэлектрик материаллар асосий заиф томонлари қайси?
8. Шишанинг қўлланиш доирасига кўра гуруҳларини санаб беринг.
9. Нима учун чиннидан фақат изолятор сифатида фойдаланилади?
10. Полимерлаш ва полимеризациялаш натижасида олинадиган материалларни санаб беринг ва асосий катталиклари қандай?

7-МАЪРУЗА. ЯРИМ ЎТКАЗГИЧ МАТЕРИАЛЛАР.

Режа:

1. Ярим ўтказгич материаллар ҳақида умумий маълумотлар. Ярим ўтказгичнинг электр ўтказувчанлиги.

2. Ярим ўтказгич материаллар таркибидаги қўшимчалар. Ярим ўтказувчанлик хоссасига эга элементлар.

Таянч сўз ва иборалар:
Ярим ўтказгичли материаллар, энергетик сатҳлар диаграммасидаги ўрни, заряд ташувчи элементлар, донор, n-ўтиш, р-ўтиш, n-р типли ярим ўтказгичлар, ҳусусий яримўтказгичлар, акцепторлар, ярим ўтказгич элементлар, германий, кремний, селен, мураккаб таркибли ярим ўтказгичлар.

Яримўтказгичли материаллар электр ўтказувчанлиги хусусиятига кўра диэлектриклар ва металли ўтказгичлар оралиғида жойлашган.

Шунингдек солиштирма электр қаршилик ρ
Ўтказгичлар учун 10^-4-10⁴ Ом^.м
Диэлектриклар учун 10⁸-10²⁰ Ом^.м
Ярим ўтказгичлар учун 10⁴-10⁷ Ом^.м га тенг. Металли ўтказгичларда электр қаршилиги харорат ошириш билан ортса, диэлектрик ва ярим ўтказгичларда эса аксинча яъни камаяди. Ўтказгичларда эркин электронлар миқдори жуда кўп бўлиб, йўналтирилган оқим ўтказувчанлик токини ифодалайди, ярим ўтказгичларда эса эркин электронлар кўп эмас. Сабаби шуки, валентли электронлар ўзларининг атомлари билан алоқа бўлади яъни эркин эмас. Ярим ўтказгичларда электр токининг хосил бўлиши ташқи таъсирларнинг кенг оралиғида бўлиши мумкин: иситиш, нурланиш ёки аралашмаларни киритиш каби ҳоллар.
Бунда электронларнинг энергияси ортиб, ташқи кучланганлик таъсирида атом қобиғидан ажралиб, йўналтирилган оқим, яъни ток ташувчисига айланади.
Ярим ўтказгичларнинг электрон йўқотган атомлари мусбат зарядли ионларга айланиб, аралаша олмайди. Атомнинг электрон йўқотган ташқи қобиғидаги жойи тешик деб аталади. Бу тешикни бошқа бир қўшни атомга электрони эгаллаши мумкин. Натижада қўшни атомда тешик ҳосил бўлиб, мусбат зарядланган ионга айланади.
Агар ярим ўтказгичга электр кучланиши берилса, электронларнинг аралашуви бир атомдан иккинчисига бир йўналишда, «тешик» эса қарама-қарши томонда бўлиб, тешикни зарядига тенг бўлган мусбат зарядланган бўлаги деб қабул қилиш мумкин.
Тешикларнинг аралашуви таъсирида ҳосил бўлган йўналишдаги электронларни тешикли ток деб аталади.
Ярим ўтказгичдаги электрон ва тешикларнинг харакатини характериловчи электр ўтказувчанлиги электронли ва тешикли деб аталади.
Тоза ярим ўтказувчиларда электронларнинг концентрацияси N_э ва «тешик» N_д электр ўтказувчанлиги бир хил бўлиб, бундай ярим ўтказгчлар «хусусий» деб юритилади. Бунда умумий ток I электронли I_э ва тешикли I_д токларнинг йиғиндисидан иборат бўлади.


7.1-расм. Электронлар ва «тешикларнинг» хусусий электр ўтказувчанликка эга бўлган ярим ўтказгичдаги ҳарактнинг схемаси


Ярим ўтказгичли асбоблар (масалан, тўғрилагичли диод) яаратишда электронли ёки тешикли электр ўтказувчанли ярим ўтказгич материаллар зарур.
Бундай материалларни олишда материалнинг таркиби бегона аралашмалардан ўта тозаланиб, легирловчи аралашмалар қўшилади. Материални ўта тозалашда бегона аралашмаларнинг миқдори 10^-11% дан ошмайди.
Легирловчи аралашма-лотинча сўз «лиго» бўлиб, боғловчи бирикма маъносини билдиради. Легирловчи аралашма валентлиги ярим ўтказгичнинг валентлигидан юқори бўлиб, уни эркин электрон билан тўлдириб донорли ёки донор деб юритилади.
«Донор» лотинча сўз бўлиб бериш, узатиш маъносини билдиради. Валентли оз бўлган аралашма эса ушлаб олиш ўзига бириктириб олиш хусусиятига эга бўлиб, «тешик» ҳосил қилади.
Бундай аралашмалар акцепторли ёки акцепторлар деб аталади.
«Акцептор» - лотинча сўз бўлиб олиш. Қабул қилиш маъносини билдиради.


7.2-расм. Яримўтказгичнинг қаршилиги ва ундан ўтадиган ток билан берилган кучланиш орасидаги боғланиш


Фақат электро ўтказувчанли ярим ўтказгич материал олиш учун ярим ўтказгич атомига қараганда атомида бир валентли юқори бўлган жисм киритилади. Шундай материал намунасини германий G_е тўрт валентли атоми бўлиб, донорли аралашма сурьма S_в ёки фосфор Р беш атомли бўлиб, бирикиш натижасида ҳар тўрт электронлар жуфтлик, ковалентлик, ҳосил қилиб, аралашмаларнинг бир электрони эркин ҳолда бўлиб, берилган кучланишнинг таъсири остида электронли ток ўтишини таoминлайди.
Ярим ўтказгичларнинг характерли хоссаси бу берилган кучланишга токнинг ночизиқли боғланиши бўлиб, ток кучланишга нисбатан сезиларли даражада тез ўсади.
Токнинг ўсишга боғлиқ равишда ярим ўтказгичнинг электр қаршилиги камаяди. Бундай ҳоссасидан фойдаланиб электр узатиш ҳаво линияларида чақмоқдан ҳимоя қилиш мақсадида ярим ўтказгичли вентил зарядниклар ишлатилади.


7.3-расм. Электр узатиш линиясига вентилли яримўтказгич разрядникнинг уланиш схемаси

Бу ерда
1-изоляторлар; 2-юқори кучланишли хаво таянчи; 3,4,5-хаволи оралиғ; 6,7,8-ярим ўтказгичли ночизиқли элементлар; 9-разрядник ғилофи (чинни материал); 10-хаволи электр узатиш ўтказгичи.

Нормал режимда разрядникнинг қаршилиги катта бўлиб, яшин чақнаганда яшин қайтаргич ўтказгичи катта кучланиш остида бўлиб, вентилли разрядникнинг қаршилиги бирдан камайиб, катта ток линиядан ерга ўтишини таъминлайди.
Натижада линиянинг кучланиши нормал холатдаги қийматга камаяди. Разрядникнинг қаршилиги тикланиб линиядан ерга ток ўтишига йўл қўймайди. U-кучланишнинг – U га ўзгаришда ток хам шу қонун асосида ўзгариши, ярим ўтказгичнинг симметрик вольт-ампер характеристикасини ифодалайди.


7.4-расм. Яримўтказгичнинг симметрик вольтампер характеристикаси


7.5-расм. Яримўтказгичнинг электрон-тешикли ўтишнинг носимметрик вольт-ампер характеристикаси

Агар яримўтказгичнинг бир қисми электрон ўтказувчанлиги бошқа қисми тешикли ўтказувчанлик бўлса, бу қисмлар орасидаги чегара электрон-тешикли ўтишни (р-n ўтиш) яъни носимметрик вольт-ампер характеристикани ифодалайди.

7.1-жадвал

№	Материаллар	Ом ^. м	Тартибланиш ишораси	электрўтказувчи сони ρ ва тури
1	Ўтказгич	10^-8 –10^-5	мусбат	3 Электронли
2	Яримўтказгич	10^-6 –10^7	манфий	14 Электронли
3	Диэлектрик	10^8 –10^20	манфий	9 Электронли

Яримўтказгич материалларининг электр ўтказувчанлиги ташқи факторларга баъзан аралашмага баъзан ўзининг хусусий тузилишига боғлиқ. Электр ўтказгичларни бошқариш температурасига боғлиқ равишда ёруғлик электр материалларини механик кучайтириш характеристикаси орқали амалга оширилади. Баъзи оддий электронли яримўтказич материалларининг катталиклари қуйидаги 7.2-жадвалда келтирилган.

7.2-жадвал

№