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
|
15-00
- Bu sahifa navigatsiya:
- 5. Invertorlar va ularni muqobil energetikada ishlatilishi. 6. Kuchaytirgich va generatorlar. 1.
|
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 6 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 0 - 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: 
|