Mavzu: Yuqori o‘tkazuvchanlikka EGA bo’lgan materiallar Reja

2.Metallarning asosiy xossasi
Elektr o‘tkazuvchanligi yuqori bo‘lgan materiallarning solishtirma qarshiligi nisbatan kichik bo‘ladi. O‘tkazgichlardan tok o‘tganda energiya isrofi ham kam bo‘ladi. Ana shunday xususiyatlar, tarkibida qo‘shimchalar bo‘lmagan sof metallarga xosdir.
Kumush solishtirma qarshiligi eng kichik (=0,016 mkOm.m) metalldir. Kumushning oksidlanishga chidamliligi juda yuqoridir. Kumushning narxi yuqori bo‘lganligi sababli, undan faqat zarur hollarda foydalaniladi. Elektrotexnikada qo‘llaniladigan asosiy o‘tkazgich materiallardan biri mis Cu hisoblanadi. U tabiatda keng tarqalgan material bo‘lib, mexanik mustahkamlikka va yaxshi o‘tkazuvchanlikka egadir. Misning solishtirma qarshiligi  kumushnikiga nisbatan yuqoridir. Elektrotexnikada asosan «Elektrolitik» Cu dan foydalaniladi. U tabiatda keng tarqalgan material bo‘lib, mexanik mustahkamlikka va yaxshi o‘tkazuvchanlikka egadir. Bunday Cu elektroliz usuli bilan yaxshilab tozalanishi natijasida uning tarkibidagi qo‘shimchalar miqdori 0,005-0,007% dan ortmaydi. Cu ning solishtirma o‘tkazuvchanligi 58 mk sm/m, ya’ni  = 0,017 mkOmm.
Jez-mis bilan ruxning birikishidan hosil bo‘lgan qotishmadir. Jezda turiga qarab, Zn mikdori 1040 % atrofida bo‘ladi. Jezning solishtirma qarshiligi sof misnikidan yuqori bo‘lib, bu qiymat 0,040,35 mkOmm ni tashkil etadi.
Bronza asosan mis bilan qalay birikmasidan tashkil topgan qotishma bo‘lib, o‘tkazuvchi prujina tayyorlash maqsadida uning maxsus fosforli va boshqa turlari qo‘llaniladi. Bronzaning solishtirma qarshiligi 0,00190,21 mkOmm. Cho‘zilishdagi mustahkamligi 650700 mPa bo‘lib, uning yedirilishga chidamliligi nisbatan yuqoridir. Mazkur turdagi bronza elektr tortkich simlar va ko‘tarma kranlar uchun mo‘ljallangan simlarni tayyorlashda ishlatiladi. Alyuminiy o‘zining elektr o‘tkazuvchanlik xususiyati jihatidan misdan keyingi o‘rinda turadigan o‘tkazuvchan materialdir. Qattiq alyuminiyning mexanik mustahkamligi yumshoq alyuminiynikiga qaraganda ikki barobar ortiq, solishtirma qarshiligi esa 60 % yuqoridir. Mis bilan bir xil o‘tkazuvchanlikka ega bo‘lish uchun alyuminiy simning ko‘ndalang kesim yuzasini 60 % oshirish talab qilinadi. Bu esa alyuminiy ishlatilgan elektr mashina va jihozlarning hajmi va tan narxi nisbatan katta bo‘lishiga olib keladi. Temir o‘tkazuvchi material sifatida narxi arzonligi va yuqori mexanik mustahkamligi bilan ajralib turadi. Hatto sof temirning ham solishtirma qarshiligi  mis va alyuminiyga nisbatan ancha yuqori =0,10 mkOm bo‘lib, mazkur qarshilik o‘zgaruvchan tok ta’sirida yana ham ortadi. Temir simlarning asosiy kamchiligi korroziyaga bo‘lgan chidamsizligidir. Shu sababli bunday simlar sirti himoya qoplamasi Zn bilan qoplanadi.
Sof temirning esa mexanik mustahkamligi nisbatan past bo‘lganligi uchun va aloqa va elektr o‘tkazgichlarda tarkibida 0,1-0,15% uglerod, cho‘zilishidagi mustahkamligi 700-750 MPa bo‘lgan yumshoq po‘lat ishlatiladi. Bunday po‘lat, asosan kichik quvvatli havo elektr o‘tkazgichlarning simlari sifatida ishlatiladi. Po‘latdan o‘tkazuvchi material sifatida tramvay va elektrlashtirilgan temir yo‘l (metro) da rel’s ko‘riishida foydalaniladi.
O‘zgaruvchan metall bo‘lmagan (qo‘sh metall) simlar – sirtiga bir tekis qilib mis qoplangan po‘lat simdan iborat. Bunday sim tarkibidagi mis miqdori 44-45 % bo‘lib, simning solishtirma qorshiligi 0,03-0,04 mkOmm ga teng. Metall bo‘lmagan simlarning tashqi diametri 1-4 mm bunday simlar elektr va aloqa sohalarida ishlatiladi.
Metallardagi elektr o‘tkazuvchanlik nazariyasi asosida quyidagi farazlar yotadi: 1. Metallardagi erkin elektronlar o‘zini xuddi ideal gaz malekulalari kabi tutadi;
2. Metalldagi erkin elektronlar harakati Nyutonning klassik mexanikasidagi qonunlarga bo‘ysunadi;
3. Erkin elektronlar o‘zlarining xaotik harakatida bir-birlari bilan emas, balki kristall panjara ionlari bilan to‘qnashadi;


4. Elektronlar ionlar bilan to‘qnashganda o‘zlarining kinetik energiyasini ionlarga beradi. Metallarning elektr qarshiligi erkin elektronlarning kristall panjara ionlari to‘qnashishi tufayli yuzaga keladi.
Elementar yarim o‘tkazgich bo‘lgan kremniy va germaniy elementlaridan, shuningdek murakkab strukturali yarim o‘tkazgichlar xususiyatlarini o‘rganish, ularning tashqi ta’sir ostida xususiyatlari o‘zgarishini kuzatish orqali ham kerakli xossalarga ega bo‘lgan asboblar yaratish imkoniyati tug‘iladi.
Ayniqsa, kremniy elementi kristallidan asbobsozlik va mikroelektronikada juda ko‘p qo‘llaniladi. Shuning uchun ham bu elementning elektrofizik, mexanik, optik va boshqa xususiyatlarini o‘rganish katta ahamiyatga egadir. Tashqi ta’sir: nurlanish, bosim, deformasiya va boshqa ta’sirlarda kremniyning xususiyatlari o‘zgarishini o‘rganish dolzarb muammodir.
Yarim o‘tkazgich bo‘lmish kremniyda erkin zaryad tashuvchilar (elektronlar va kovaklar) konsentrasiyasi (p,r), harakatchanlik (Mr,Mp) ni o‘lchashning bir qancha usullari mavjud. U yoki bu usulning qo‘llanilishi ularning meterologik tavsifiga, o‘lchanayotgan kattaliklarni tushuntirish ma’lumotlarga boyligi, o‘lchash usullarining fizik asoslari, namunaning elektrofizik xossalari, geometrik shakli va o‘lchamlariga bog‘liq. Bularning hammasi Xoll effektiga asoslangan usuldir. Bu usul bilan kremniy namunasidan pm_p ni o‘lchashdan tashqari, elektr o‘tkazuvchanligini ham aniqlash mumkin.
Kremniy Si (Silicimin) Mendeleyev davriy sistemasidagi IV-gruppa elementi, atom nomeri 14, atom massasi 28,0856 bo‘lib, metallmaslar guruhiga kiradi. Binobarin, uning yakka atomida 14 ta elektroni bo‘lib, 10 tasi mustahkam ichki qobig‘da 5 ta sathni to‘ldirgan, qolgan 4 tasi ikkita tabiiy kremniy 3ta stabil izotopdan ²⁸₁₄ Si (92,28 %), ²⁹₁₄ Si (4,67 %), ³⁰ ₁₄ Si (3,05%) va ikkita radiaktiv izotopi ²⁷ ₁₄ Si (⁺ , 4.9s), ³¹ ₁₄ Si(^-, 170 min) dan iborat.