Таълим вазирлиги фарғона политехника институти

Маъруза№6
Мавзу : Диэлектрикларнинг энергия исрофи.
Диэлектрикларнинг тешилиши.
Режа:
1. Диэлектрикларнинг тешилиши
2. Диэлектрикларнинг таснифи ва юқори частотали майдонлардаги табиати
Таянч сўз ва иборалар: қутбланиш ва электр ўтказувчанлик, канал, диэлектриклар табиати, уг­лерод, диэлектриклар, исроф, қизиш, Кимёвий таркиб, радиоматериаллар характеристикалари.

Диэлектрикларнинг биз кўриб чиққан қутбланиш ва электр ўтказувчанлик жараёнларининг температурага ва берил­ган кучланиш частотасига боғлиқ равишда ўзгариш характерини тахлил қилишга имкон беради. Масалан, температура ортиши билан қутбсиз диэлектрикнинг характеристикаси ҳам ортади (7-расм 1 эгри чизиқ). Бунга ўтказувчанлик токинннг ва шунга кўра диэлектрикда актив қувват исрофининг ортиши сабаб бўлади.

Қутбли диэлёктрикда нинг ортиши ўтказувчанлик токининг Т₂ ва ундан юкори температурада ўсиши билан боғликдир (2 эгри чизиқ) нинг Т₁ температурагача ортиб боришини дипол қутбланиш жараёнида иштирок этувчи қутбли молекулалар сонининг ортиб бориб, уларни ориентациялаш учун энер­гия сарфланиши билан тушунтириш мумкин. Т₁ ва ундан юқо­ри температураларда ориентацияланган (электр майдон йуналиши бўйича) қутбли молекулаларнинг иссиқлик тарқоқлиги ҳолатига ўтиш жараёни бошланади. Тобора кўпроқ қутбли молекулаларнинг тартибсиз иссиқлик тебраниши ҳолатига ўтиши сабабли дипол қутбланишга сарфланадиган электр энергия камаяди. нинг Т дан Т₂ гача оралиқда камайиши айнан шуни билдиради.

9-расм
10-расмда қутбли ва қутбсиз диэлектриклар учун нинг ўзгарувчан кучланиш частотасига боғланиш графиги тасвирланган. Қутбсиз диэлектрикларда берилган кучланиш частотаси ортиши билан нинг камайиши (1 эгри чизиқ) диэлектрикда ўтказувчанлик токининг камайиши билан тушунтирилади, чунки ўзгарувчан электр майдон йуналишининг жуда тез ўзгариши туфайли битта ярим давр вақт мобайнида ионлар кўчиб улгурмайди. Бунда актив ўтказувчанлик токи камаяди. Қутбли диэлектрикларда берилган кучланиш частотаси ор­тиши билан аввалига энергия исрофи ортади (2 эгри чизиқ). Бунинг сабаби диполларнинг тез-тез ориентирланишга мажбур бўлишидир, бунга эса кўпроқ энергия сарфланади. Бу ҳодиса факат м максимал қийматга мос келувчи маълум 1_м частотагача давом этади. 1м частотадан бошлаб битта ярим давр вақти (электр майдон ўз йўналишини сақлайди) шу қадар кичик бўлиб қолади-ки, натижада қутбли молекулалар ориентацияланишга улгур­майди ва диэлектрикда энергия исрофи камаяди. катталикнинг юқори частоталар соҳасида камайиши айнан шуни англатади. Бу боғлиқликларни билиш берилган частотада ишлатиш учун диэлектрик танлашда керак бўлади. 7 ва 8-расмда тасвирланган графиклар мураккаб таркибли диэлектрикларда қутбли турда ва аралашмалар қутбланишининг бошқа турлари туфайли баъзан бошқачароқ бўлиши мумкин.
Диэлектрикларнинг тешилиши
Радиоаппаратларнинг баъзи қисмларидаги диэлектриклар юқори кучланиш остида бўлиши мумкин. Агар бунда электр майдон кучланганлиги Е нинг қиймати мазкур диэлектрик учун жоиз қийматдан ортиб кетса, диэлектрикда тешилиш рўй беради. Натижада диэлектрик ўзининг электр изоляциялаш хусусиятини йўқотади, чунки тешилиш бўлган жойда ўтказувчанлиги юқори тўғри канал пайдо бўлади. Диэлектрикнинг тешилиши ундан ток ўтганда қизиш натижасида рўй бериши мумкин. Қизиганда диэлектрикнинг электр қаршилиги камайгани учун ундан ўтувчи ток кучи ортади, бу эса қизишни тезлаштиради. Бу жараён кичик кесимли ва ўтказувчанлиги юқори каналда ривожланиб боради. Хамма ди­электриклар жуда кичик иссиқлик ўтказувчанликка эга бўлгани учун мазкур каналда температура кескин ортади. Кучланиш йўл кўйилгандан юқори қийматга эга бўлганда ажралиб чиқувчи иссиқлик миқдори ортиб кетиб, диэлектрик бузилади (куяди, эрийди) иссиқликдан тешилиш содир бўлади.
Иссиқликдан тешилиш юқори частотали кучланиш остида ишловчи диэлектрикларда кўп учрайдиган тешилиш туридир. Бунинг натижасида диэлектрикда иссиқлик тарзида кўп энергия исроф бўлади. Бу эса диэлектрикнинг ортиқча қизишига ва унинг иссиқлик таъсирида бузилишига олиб келади.
Қаттиқ диэлектрик иссиқлик таъсирида тешилганда унинг Е_еш электр мустаҳкамлиги Т температурага (9- расм) ва Диэлектрикнинг қалинлиги h га (10-расм) боғлиқ бўлади, чунки бу катталиклар ортган сайин иссиқлик тарқалиши ёмонлашади. Бу эса диэлектрики иссиқликдан бузилишини тезлаштиради.
Баъзан қаттиқ диэлектрикнинг электр содир бўлади. Тешилиш бошланишида диэлектрикдаги эркин электронлар унинг ҳажмининг бирор жойида қуюн ҳосил қилади. Бу эса диэлектрикнинг электр бузилишига олиб келади. Бунда ди­электрикнинг электр мустаҳкамлиги унинг температураси ва қалинлигига унчалик боғлиқ бўлмайди (9 ва 10- расмларга каранг).

10-расм
Диэлектрикда электр тешилиш юзага келишининг асосий шартлари шундан иборатки, бунда диэлектрик исроф, қизиш содир бўлмайди ва диэлектрикнинг бир жинслилиги юқори бўлади. Амалда бу шартлар камдан-кам бажарилади, шунинг учун электр тешилиш ҳодисаси кам учрайди. Қаттиқ диэлектрикнинг электр мустаҳкамлиги кучланишнинг таъсир этиш вақтига боғлик.
28- расмда диэлектрикка кучланиш қўйиш вақти ортиши билан унинг электр мустаҳ­камлиги Ек нинг камайиши кўрсатилган. Бу график кўпинча «яшаш графиги» деб аталади, чунки унга қараб диэлектрикнинг берилган электр майдон кучланганлигида ишлаш муддатини аниқлаш мумкин.
2. Диэлектрикларнинг таснифи ва юқори частотали майдонлардаги табиати Диэлектриклар кимёвий таркиби, тузилиши, шунингдек электр, механик ва бошқа хоссалари бўйича бир-биридан фарқ қилувчи радиоматериалларнинг энг бой синфини ташкил этади. Агрегат ҳолатига кўра диэлектриклар газ, суюқ ва қаттиқ диэлектрикларга бўлинади. Қутбланиш жараёнлари нуқтаи назаридан ҳамма диэлектриклар, уларнинг агрегат ҳолатларидан қатъий назар, қутбли ва қутбсиз диэлектрикларга бўлинади. Кимёвий таркибига кўра, диэлектрикларнинг органик ва ноорганик хиллари бўлади. Органик диэлектриклар асоси уг­лерод бўлган турли бирикмалардан иборат. Ноорганик диэлектрикларда углерод бўлмайди. Ноорганик диэлектрикларнинг барчаси ва органик диэлектрикларнинг кўп қисми кристалл ёки аморф тузилишга эга бўлган қаттиқ моддалардир. Радиоаппарат ва радиоқурилмаларда кўпроқ қаттиқ диэлект­риклар қўлланади, шу сабабли бундан кейин, шу гуруҳга кирувчи электрикларни кўриб чиқамиз. Қаттиқ диэлектриклар ичида қутбсиз, қутбли ва сегнетоэлектриклардан ташқари, сиқувчи ва чўзувчи кучлар таъсирида қутбланиш хоссасига эга бўлган пъезоэлектриклар ҳам бўлади (бу ном юнонча «пъезо»—босаман сўзидан келиб чиққан).
Юқори частотали майдонда диэлектриклар табиати иссиқлик тарзида ажралиб чиқадиган ва уларнинг қизишга сабаб бўладиган диэлектрик энергия исрофлари билан характерланади. Қизиш натижасида радиоаппаратдаги диэлектрикларнинг электр қаршилиги камаяди, натижада уларнинг сифати пасаяди. Шунинг учун юқори частотали диэлектрикларда ва _r иложи борича кичик шунингдек частоталарнинг кенг оралиғида барқарор бўлиши керак юқори частотали диэлектриклар учун бу частаталар оралиғи давлат стандарти орқали белгилаб қўйилади. Кўпчилик юқори частотали қаттиқ диэлектрик­лар учун = 0,00020,005; _к =22,4 (f=10⁶ Гц частотада).
Маълумки, диэлектрикларда ўтказувчанлик токининг исрофи ҳам юзага келади. Бу исроф ҳажмий электр қаршиликка қараб аниқланади. Шунинг учун диэлектрикларнинг солиштирма ҳажмий ва сирт электр қаршиликлари катта бўлиши мумкин. Замонавий радиоматериаллар технологияси Р_=10^14­­10¹⁶ Омм ва рs=10¹³ 10¹⁶ Ом бўлган диэлектриклар ҳосил қилиш имконини беради:
Юқори частотали диэлектрикларга қўйиладиган энг муҳим талаб: уларнинг кимёвий таркиби, тузилиши, электр ва бошқа характеристикалари бир жинсли бўлишини таъминлашдир.
Юқорида айтилганлардан ташқари замонавий радиоэлект­роника диэлектрикларга яна бир қатор қўшимча талаблар қўйилади. Булар диэлектрикларнинг иссиқбардошлиги юқори ва микротузилиши (микросхемалар учун) бир хил бўлиши, механик мустаҳкамлиги, намга чидамлилиги юқори ва радиацияга ҳам чидамли бўлишидир. Шу билан биргаликда радиоматериаллар характеристикаларининг вақт бўйича юқори даражада турғун бўлиши ҳам назарда тутилади. Бу талабларни бир ваҳтда бажариш мушкул, шу сабабли замонавий радиочастотали ди­электриклар номенклатураси жуда катта.
Адабиётлар:
1)К.П.Богородиский, В.В.Пасинков, “Электротехнический материали”1985г
2)И.Холикулов,М.М.Нишонова”Электрон техника материаллари“ Тошкент шарк 2006й
3)Н.В.Никулин, В.А.Назаров ”Радиоматериаллар ва компонентлар “ Тошкент