Himoyaga tavsiya etilsin” Magistratura bo’limi boshlig’i O. Bozorov

2.Rigi-Ledyuk samarasi va Zeebek effekti.

Yarim o’tkazgich magnit maydonida yuqoridagi paragrafda Nerst–Ettingsgauzen samarasini o’rganayotganda faraz qilgandek holatda turgan bo’lsin. Bu holda yarim o’tkazgichning issiq tomonidan sovuq tomoniga harakat qiluvchi zaryad tashuvchilar magnit maydoni ta’sirida bir tomonga qarab og’sa u holda sovuq tomonidan issiq tomoniga qarab harakat qiluvchi zaryad tashuvchilar esa ikkinchi tomonga qarab og’adi.

Yarim o’tkazgichning issiq tomonidan kelayotgan elektronlar energiyasi katta bo’lgani uchun ularning burilgan tomoni isiydi sovuq tomonidan kelayotgan elektronlar energiyasi kichik bo’lganligi sababidan ular burilgan tomon soviydi. Natijada yarim o’tkazgichda qo’shimcha temperatura gradiyenti hosil bo’ladi. Bu hodisaga Rigi–Ledyuk samarasi deb yuritiladi.

Hosil bo’lgan temperatura gradiyentining kattaligini aniqlovchi ifodani quyidagicha yozish mumkin :

(2.1)

Va bunda Rigi–Ledyuk koeffisiyenti bo’lib, u yarim o’tkazgichning tabiatiga va zaryad tashuvchilarning sochilish mexanizmiga bog’liqdir.

1821 yilda Zeebek ikkita turli jismdan iborat yopiq zanjirda, agar ularning konturlaridagi temperaturalar bir xil bo’lsa, elektr yurutuvchi kuch-termoe.yu.k. yuzaga kelishini kuzatdi. Bu hodisani uni birinchi bo’lib kuzatgan olim Zeebek nomi bilan yuritildi.

1-jadval. Izotrop muhitlarda galvano- va termomagnit samaralar

T.r.	Samaraning tabaqalanishi	Samara nomi	Samara ifodalari	Samarani kuzatish shartlari
3.	Ko’ndalang galvanomagnit samaralar	Xoll samarasi
2.	Bo’ylama galvanomagnit samaralar	Magnitoqarshilik samarasi
		Nernst samarasi
3.	Ko’ndalang termomagnit samaralar	Ko’ndalang Nernst-Ettinsgauzen samarasi
		Rigi-Ledyuk samarasi
4.	Bo’ylama termomagnit samaralar	Bo’ylama Nernst-Ettinsgauzen samarasi
		Maji- Rigi-Ledyuk samarasi

Bir jinsli bo’lmagan ikki xil jismni ketma-ket ulaylik. Agar kontaktlarning temperaturalari turlicha bo’lsa, zanjirda e.yu.k. yuzaga keladi. Temperaturalar farqi kichik, ya’ni


(2.2)

bo’lsa, zanjirdagi yuzaga kelgan elektr yurituvchi kuch

(2.3)

formula bilan aniqlanadi. Bu formuladagi TEYuK koeffisiyenti deb yuritiladi va kontaktlashuvchi ikkala jismni tabiatiga va TEYuK olinayotgan paytdagi temperaturalar farkiga boglik buladi. Ba’zi hollarda kontaktning temperaturasi o’zgarishi bilan (past temperaturalarda) ishorasi xam uzgarishi xam mumkin.

Xozirgi vaqtda metallar va yarimo’tkazgichlarni ularning termoelektirik xossalarga qarab quyidagicha termoelektrik qatorga yoyish mumkin.

Metallar (mkV/grad)	Yarim o’tkazgichlar (mkV/grad)
Sb +43	Cu2’+1000
Fe+15	Se+1000
M’+7b6	Te+400
Cd+4b6	Mn2’+385
W+3b6	Ni’+240
Cu+3b2	Cd’+30
Zn+3b1	FeS+26
Ag+2b9	CuS-7
Au+2b7	Cd’-41
b 0b0	Fe2’3-60
Sh-0b2	M’S-200
Al-0b4	FeS2-430
Hg-4b4	Fe3’4-500
t-4b4

Bu jadvaldagi raqamlar termoelementning ikkinchi shaxobchasi qo’rg’oshin (b), kontaktlar temperaturalarining farqi 1 bo’lganda yuzaga keladigan TEYuK ni ko’rsatadi. Raqamlar oldidagi (+) ishora berilgan jismning temperaturasi kichik bo’lgan qismi musbat

Zaryadlanishini ko’rsa-tadi. U holda elektr toki berilgan jismda qizitilgan kontaktdan sovuqroq kontaktiga qarab oqadi. Ishora manfiy bo’lsa, axvol aksincha bo’ladi.

Berilgan termo-elektrik katorning ixtieoriy ikkitasidan termoelement xosil qilinadigan bo’lsa, hosil bo’ladigan termo e.yu.k. (mkV/ grad ) ustunida ko’rsatilgan raqamlarning ayirmasiga teng buladi. Masalan, Cu O₂ bilan Mn S dan qilingan termoelement uchun u 1770 mkv/ grad bo’ladi.

Endi TEYuK ning hosil bo’lish sabablarini ko’rib chiqaylik. Avval biz n –yarim o’tkazgichni tekshiramiz.

Temperatura ortishi bilan o’tkazuvchanlikda ishtirok etuvchi elektronlarning o’rtacha tezligi va kontsentratsiyasi orta boradi. Natijada elektronlar kontsentratsiya kamroq bo’lgan sovuq tomonga qarab diffuziyalanadi. Binobarinb yarim o’tkazgichning sovuqroq qismi bu yerda to’plangan ortiqcha elektronlar hisobga manfiy qizitilgan qismi esa elektronlar qisman sovuq tomonga ketib qolganligi tufayli musbat zaryadlanib qoladi. Shunday qilib, yarim o’tkazgichda zaryadlarning notekis taqsimoti ya’ni elekr maydoni yuzaga keladi. Bu maydon elektronlarning issiq qismidan sovuq qismiga tomon harakatiga to’sqinlik qiladi. Bu muvozanatlashgan sharoitda mavjud bo’lgan potensiallar ayrimasi TEYuK deyiladi.

Bordiyu yarim o’tkazgich teshikli yarim o’tkazgich bo’lsa, endi qizitilgan qismi manfiy sovuq qismi esa musbat zaryadlanadi.

TEYuK hosil bo’lishining boshqacha mexanizmi haqida ham gapirib o’taylik. Yarim o’tkazgich bilan metall kontaktida kontakt potensiallar ayrimasi vujudga keladi. Bu kontakt potensiallar ayrimasi elektronlarning yarim o’tkazgich va metallarda chiqish ishi ga bog’liqdir, ya’ni :

. (2.4)

Elektronlarning chiqish ishi o’z navbatida kristallardagi Fermi satxiga bog’liqdir, ya’ni :

. (2.5)

Yarim o’tkazgichning ikkala uchidagi metall kontaktda hosil bo’lgan kontakt potensiallar ayrimasi kattalik jixatidan o’zaro teng va yo’nalish jixatidan qarama – qarshidir. SHu sababli yopiq zanjirida ular bir – birlarini konpensatsiyalaydi va umumiy potensiallar ayrimasi 0 ga teng bo’ladi. Agar kontaktning birini qizitsak, kontakt potensiallar ayrimasi o’zgaradi, chunki Fermi energetik satxi temperatura o’zgarishi bilanb ayniqsab yarim o’tkazgichlarda tez o’zgaradi va natijada elektronning termoelektrik chiqish ishi o’zgaradi.

2.2-rasm

Anna shu sababali ikala kontaktdagi kontakt potensiallar ayrimasi bir –biridan farqli bo’lib qoladi vash u farq zanjirda TEYuK ro’lini o’ynaydi.

Yarim o’tkazgichlarda elektronlarning issiqlik harakat energiyasi va kontsentrasiyasi temperaturaga juda kuchli bog’liqdir. Shuning uchun ularda issiqlik energiyasi ortishi va qo’shimcha zaryad tashuvchilari generatsiyalanishi natijasida vujudga keladigan diffuzion oqim katta bo’ladi, demak TEYuK ham katta qiymatlarga erishadi.

Agar biz - va - yarim o’tkazgichlilar olib, ulardan 2.2– rasmda ko’rsatilganidek termoelement yasasak, u holda umumiy termoe.yu.k. - va - yarim o’tkazgichlarda hosil bo’ladigan TEYuK larning yig’indisiga teng bo’ladi. SHuning uchun - va - yarim o’tkazgichdan tayyorlanadigan termoelementlardagi TEYuK ga qaraganda ancha katta bo’ladi.