|
Mavzuning dolzarbligi. So‘nggi yillarda turli aralashmaviy o‘tkazuvchanlikka ega bo‘lgan moddalar, strukturalar va nometall birikmalarning elektr xususiyatlari jumladan, elektr o‘tkazuvchanligini tadqiq etishga alohida e’tibor berilmoqda. Bunga sabab zamonaviy optoelektron qurilmalar va telekommunikatsiya tizimlarining ehtiyojidir. Shuningdek, ushbu tadqiqotlar muhim ilmiy ahamiyatga ham ega bo‘lib tartiblanmagan krisstallarni qayta tartiblanishi bilan bog‘liq yangi sifat xususiyatlarini ham o‘rganish imkoniyatini beradi.
Yuqorida keltirilgan dalillar jismlarning o‘tkazuvchanligini turli fizikaviy shart sharoitlar va tashqi maydon ta’siridagi xususiyatlarini o‘rganish muhim ilmiy va amaliy ahamiyatga ega ekanligini ko‘rsatadi.
Ishning maqsadi : Jismlarning elektr o‘tkazuvchanligini aks ettiruvchi turli klassik hamda kvant modellarni yagona nuqtai nazar asosida ko‘rib chiqish, ularning muhim o‘xshashlik va farqli tomonlarini taqqoslash va shu asosda ularning turli elektr yoki magnit maydon ta’sirida yuzaga keladigan o‘ziga xos xususiyatlarini tadqiq etishdan iborat.
Bu maqsadga erishish uchun quyidagi masalalar qo‘yildi va hal etildi:
Yarim o‘tkazgichlardagi va nometallardagi elektr o‘tkazuvchanlik xususiyatlarini fizikaviy nuqtaiy nazardan sodda Bolsman taqsimotiga asoslangan holda turli tok tashuvchilarning yutilish koeffitsientlari hamda relaksatsiya vaqtlarini inobatga olgan holda tadqiq etish.
Ishning tadqiqot ob’ekti va predmeti: Metallar, yarim o’tkazgichlar, plazma, suyuqliklar gazlar, o’ta o’tkazgichlarda elektr o’tkazuvchanlikning haroratga bog’liqligini mavzusining mazmuni va o’qitish metodikasi.
Ishning tadqiqot uslubi va uslubiyoti: Adabiyotlardan, ilmiy manbalardan va nazariy hisoblashlar bilan o’rganish va xulosalar qilish. Darsni mazmunli tashkil qilish.
ASOSIY QISM
2.1. O’tkazgich qarshiligi haqida tushuncha
Har xil moddalardan (metallardan) va o’lchamliklarga ega bo’lgan o’tgazgichning qarshiligi o’rganilganda quyidagi xulosaga kelingan, ya’ni bir jinsli moddadan yasalgan o’tkazgichning qarshiligi uning uzunligiga (l) to’g’ri proporsional, o’tkazgichning ko’ndalang kesim yuzasiga (S) teskari proporsional ekan:
bu yerda –moddaning solishtirma qarshiligi deyiladi.
Solishtirma qarshilikka teskari bo’lgan kattalik
moddaning solishtirma o’tkazuvchanligi deyiladi. Solishtirma qarshilikning o’lchov birligi .
Moddaning solishtirma qarshiligi uning holatiga bog’liq. Masalan, temperaturaga. O’tkazilgan tajribalar shuni ko’rsatadiki, temperatura oshishi bilan o’tkazgich qarshiligi ham oshar ekan [2].
O‘tkazgich qarshiligining temperaturaga bog‘liqligi:
Temperatura o‘zgarishi bilan o‘tkazgichning qarshiligi o‘zgaradi. Masalan, metall o‘tkazgichlarning qarshiligi temperatura ko‘tarilishi bilan ortib boradi. Buni quyidagicha tushuntirish mumkin: temperatura ortishi bilan kristall panjara tugunlarida joylashgan atomlar va ionlarning issiqlik tebranma harakati kuchayadi, natijada tebranish amplitudasi ortadi. Temperatura qancha yuqori ko‘tarilsa, elektronlarning atomlar va ionlar bilan o‘zaro to‘qnashishi ham shuncha tez-tez sodir bo‘ladi. Bundan tashqari, temperatura ortishi bilan elektronlarning tartibsiz harakati ham kuchayadi. Bularning hammasi o‘tkazuvchan elektronlarning tartibli harakatining susayishiga olib keladi, natijada tok kuchi kamayadi, qarshilik ortadi. Konsentratsiyasi uncha yuqori bo‘lmagan elektrolitlarda temperatura ortishi bilan qarshilik kamayadi, chunki temperatura ortishi bilan eritmada erigan modda molekulalarining ionlarga parchalanayotgan qismi ortadi, demak, zaryad tashuvchi zarralar — ionlar soni ham ortadi [3].
Yarimo‘tkazgichlar deb ataladigan germaniy, kremniy, selen va shu kabi bir qator moddalarning qarshiligi temperaturaga juda kuchli bog‘liq bo‘ladi: temperatura ortishi bilan ularning qarshiligi keskin kamayadi. Qarshilikning temperaturaga bunday kuchli bog‘liqligi temperatura ortishi bilan yarimo‘tkazgichlarda erkin elektronlar sonining keskin ortishi bilan tushuntirish mumkin. Metall o‘tkazgichlarda qarshilikning temperaturaga qanday bog‘lanishda bo‘lishini o‘rganish maqsadida o‘tkazilgan tajribalarning natijasi shuni ko‘rsatadiki, qarshilikning nisbiy o‘zgarishi temperaturaning o‘zgarishiga to‘g‘ri proporsional bo‘lar ekan. Agar 0°C da o‘tkazgichning qarshiligi R0 , t°C temperaturada qarshilik R bo‘lsa, qarshilikning nisbiy o‘zgarishi
bo‘ladi. U holda, yuqorida aytib o‘tganimizdek,
=
bo‘ladi, bunda α proporsionallik koeffitsiyenti qarshilikning temperatura koeffitsiyenti deb ataladi. Bu koeffitsiyent modda qarshiligining temperaturaga bog‘liqligini xarakterlaydi. Formuladan
=
demak, qarshilikning temperatura koeffitsiyenti o‘tkazgich temperaturasi bir gradusga o‘zgarganda qarshilikning nisbiy o‘zgarishiga teng bo‘ladi.
Formulani quyidagicha o‘zgartirib yozamiz:
R=R0(1+ t)
bu yerda (1 + α t ) ifoda o‘tkazgich 0°C dan t °C gacha qiziganda uning qarshiligi qancha marta ortganini ko‘rsatadi va u termik qarshilik binomi deb ataladi. Shunday qilib, qizigan o‘tkazgichning qarshiligi boshlang‘ich qarshilik bilan termik qarshilik binomi ko‘paytmasiga teng bo‘lar ekan.Isitilganda o’tkazgichning geometrik o’lchamlari juda kam o’zgaradi. O’tkazgichning qarshiligi, asosan, solishtirma qarshilik o’zgarishi hisobiga o’zgaradi. Agar yuqoridagi formulaga
Qiymatlarni qo’ysak, solishtirma qarshilikning temperaturaga bog’lanishi
=
ko‘rinishda bo‘ladi, bu yerda ρ0 temperatura 0°Cbo‘lgandagi solishtirma qarshilik. Shuni ham aytib o‘tish lozimki, qarshilikning temperatura koeffitsiyentining o‘zi ham temperaturaga bog‘liq, lekin temperatura o‘zgarganda α juda oz o‘zgaradi, shuning uchun solishtirma qarshilikni temperaturaga chiziqli bog‘liq deb hisoblash mumkin.
(1-rasm)
Lekin past temperaturalarda bu qonundan chetlanish kuzatiladi. Ko‘pchilik hollarda ρ bilan T orasidagi bog‘lanishrasmda tasvirlangan 1 egri chiziq bo‘yicha boradi. ρ q qoldiq qarshilikning kattaligi materialning tozaligiga va undagi qoldiq mexanikaviy kuchlanishlarga kuchli bog‘langan. Ideal to‘g‘ri panjaraga ega bo‘lgan absolut toza metall uchun absolut nol temperaturada ρ=0 bo‘ladi. Metallar qarshiligining temperaturaga bog‘liqligidan turli o‘lchov asboblarida va avtomatik sistemalarda foydalaniladi. Ulardan eng ahamiyatlisi qarshilik termometri hisoblanadi. Qarshilik termometri chinni yoki sluda plastinkaga o‘ralgan, turli temperaturalarda qarshiligi aniq ma’lum bo‘lgan metall simdan iborat. Bunday sim sifatida, ko‘pincha, toza platina, oltin, nikel, qo‘rg‘oshin va temir simlar ishlatiladi. Qarshilik termometrlari temperaturani gradusning mingdan bir ulushlarigacha aniqlik bilan o‘lchash imkonini beradi. Qarshilik termometrlari ko‘pincha bir necha yuz gradus tartibidagi yuqori temperaturalarni o‘lchash uchun qo‘llaniladi. Lekin bu termometrlarning, ayniqsa, past temperaturalarni o‘lchashda tengi yo‘q.
Do'stlaringiz bilan baham: |
