Elektr texnik materiallar, ishlab chiqarishning turli tarmoqlari, fan va texnikada - bet 2

1-MA’RUZA
Materiallar tuzilishi va ularning xossalari. Qattiq jismlarning tuzilishi. Struktura
va uning materiallar xossalariga ta’siri
Reja:
Materiallar o‘zaro bir-biridan fizik hamda kimyoviy xususiyatlari bilan farq qiladi.
Elektron texnikasida ishlatiladigan materiallar 3 qismga bo‘linadi:
1. Elektrontexnik
2. Konstruksion
3. Maxsus materiallar
Materiallar
Elektrotexnik
Konstruksion
maxsus materiallar
D
ie
le
k
tr
ik
Y
ar
im
o
‘t
k
az
g
ic
h
O
‘t
k
az
g
ic
h
O
‘t
k
az
u
v
ch
an
Y
ar
im
o
‘t
k
az
g
ic
h
O
‘t
k
az
m
ay
-
d
ig
an
Kuchsiz magnit materiallar
Kuchli magnit materiallar
Elektrontexnika materiallari bu elektr va magnit maydonida ma’lum bir xususiyati
bilan
tavsiflanadi, bular amaliyotda elektr va magnit maydon ta’siri berilishiga qarab
qo‘llaniladi.
Elektrontexnik materiallar magnit maydonida 2 guruhga bo‘linadi: kuchli va
kuchsiz magnit materiallar.
Elektr maydonida ular 3 guruhga bo‘linadi:
1. O‘tkazgichlar.
2. YArimo‘tkazgichlar.
3. Dielektriklar.
Metallar - bu materiallarning xona haroratida solishtirma o‘tkazuvchanligi σ =10
-6
-
÷ 10
-4
(Om ·sm) ni tashkil etadi.
YArim o‘tkazgich materiallar – solishtirma o‘tkazuvchanligi xona haroratida σ =10
-
4
÷ 10
10
(Om·sm) ni
tashkil etib, ularning elekrofizik xossasi metallardan farqli holda
tashqi ta’sirga: yorug‘lik, bosim, elektr maydon hamda haroratga juda ta’sirchan bo‘ladi.
Dielektrik materiallar - bu odatda solishtirma o‘tkazuvchanligi juda kichik bo‘lib, b
= 10
10
÷ 10
15
(Om · cm) bo‘lgan va elektr xususiyati
qutblangan qonuniyatiga
bo‘ysunuvchi material hisoblanadi.
O‘tkazuvchan material deb - elektr o‘tkazuvchanligi yuqori bo‘lgan materiallarga
aytiladi. Ularni texnikada qo‘llanilishiga sabab, normal haroratda juda yuqori solishtirma
elektr o‘tkazuvchanlikka egaligidir.
YArim o‘tkazgich material deb – o‘tkazuvchan va o‘tkazmaydigan (dielektrik)
materiallar oralig‘idagi materiallarga aytiladi.
Bularni
boshqa
materiallardan
farqi
solishtirma
o‘tkazuvchanligi
tok
tashuvchilarning konsentratsiyasiga hamda tashqi energetik xolatiga, haroratga va
yorug‘likka bog‘liqligidir.
Dielektrik materiallar deb - elektr xususiyati qutblanishga bo‘ysinuvchi va
solishtirma o‘tkazuvchanligi juda kichik bo‘lgan materiallarga aytiladi.
Dielektrik
materiallar 2 ga bo‘linadi:
1. Passiv
2. Aktiv (faol).
Passiv dielektrik materiallar ko‘pincha elektro- izolyasiya sifatida qo‘llaniladi.
Bunga misol qilib, oddiy kondensatorni olish mumkin. Aktiv dielektriklar ko‘pincha
lazer texnikasida qo‘llaniladi. O‘tkazuvchan materiallarning solishtirma qarshiligi
ρ<10
-5
Om·m dielektrik materiallar qarshiligi esa
ρ<10
8
Om·m .
1.1. Kristallarning tuzilishi. Miller indekslari.
Molekulalarning hosil bo‘lish mexanizmlari muhokama etilganda, bog‘lanish
tabiatidan qat’iy nazar, molekula hosil qilayotgan atomlarga ikkita kuch ta’sir etishi qayd
etilgan: katta masofalardayoq sezilarli bo‘lgan (uzoqdan ta’sir etuvchi) tortishish kuchlari
va kichik masofalarda paydo bo‘ladigan va masofaning kamayishi bilan keskin ortib
ketadigan (yaqindan ta’sir etuvchi) itarish kuchlari.
Itarish va tortishish kuchlari bilan bog‘liq
bo‘lgan W
i
va W
t
potensial energiyalarning
atomlar
orasidagi masofaga bog‘lanishi, hamda
sistemaning to‘la energiyasini masofaga bog‘liqligi
1-rasmda tasvirlangan.
Atomlar orasidagi masofa r
o
bo‘lganda
tortishish va
itarish kuchlari tenglashadi, ya’ni
ularning teng ta’sir etuvchisi nolga, sistemaning
potensial energiyasi minimal qiymatga ega bo‘ladi,
natijada sistema mustahkam muvozanat holatga
erishadi. Mazkur xulosani ko‘psonli atomlar
sistemasiga ham umumlashtirsak, undagi atomlar
bir-biridan bir xil masofada joylashib mustahkam
tuzilishga ega bo‘lgan va kristall deb atalgan qattiq
jismni
hosil qiladi. Demak, kristallarga ta’rif
beradigan bo‘lsak – atom yoki ionlarning fazoda
o‘zaro kimyoviy bog‘lanishi orqali tartibli va davriy joylashgan jismga aytiladi.
Kristallning har bir atomi (molekulasi) energetik jihatdan potensial o‘rada joylashgani
uchun u muvozanat holatidan erkin siljib keta olmasdan, faqat muvozanat holati atrofida
tebranma harakat qilishi mumkin. Atomlarning issiqlik harakati energiyasi bog‘lanish
energiyasidan ortib ketguniga qadar bu holat saqlanadi.
W
W
т
W
r
o
1-rasm
W
r
W
т
W
и
x
y
z
2-rasm
YUqoridagi fikrlarni biz ikki atom orasidagi o‘zaro ta’sir mexanizmiga asoslanib
chiqardik. Uch o‘lchovli kristallda har bir atomga uning atrofidagi boshqa
atomlar ham
ta’sir etishi tufayli natijaviy energiya ancha murakkab bo‘ladi. Turli yo‘nalishlarda
atomlar orasidagi masofalar har xil bo‘ladi. Ammo, bayon etilgan manzara sifat jihatdan
o‘zgarmaydi. Kristall tarkibidagi atomlar fazoda ma’lum va har bir moddaning o‘ziga
xos qonuniyatlari bilan joylashgan bo‘ladi. Qayd etish lozimki, bir xil moddaning
kristallari turlicha tuzilishga ham ega bo‘lishi mumkin. Bu xodisani polimorfizm
deyiladi. Masalan: bor (V) elementining kristallari to‘rt xil ko‘rinishda, temirniki uch xil
ko‘rinishda uchraydi.
Kristallarninng fazoviy tuzilishini tavsiflashda kristall
panjara tushunchasidan
foydalaniladi. Kristall panjara tugunlarida atomlar joylashgan fazoviy to‘rdan iborat. Uni
quyidagicha qurish mumkin: x,y,z o‘qlaridan tashkil topgan koordinatalar sistemasining
(albatta, faqat to‘g‘ri burchakli bo‘lishi shart emas) boshiga berilgan moddaning bir
atomini joylashtirib, o‘qlar bo‘yicha o‘lchamlari atomlarning muvozanat holatlariga mos,
bazaviy vektorlar deb atalgan
a,
v,
s vektorlarni joylashtiramiz. x - o‘qi bo‘yicha
a,
2a,
3a
, . . . masofalarga, y- o‘qi bo‘yicha
v, 2v, 3v, . . . masofalarga va nihoyat z- o‘qi
bo‘yicha
s, 2s, 3s, . . . . masofalarga atomlarni joylashtirib kristall panjaraning x, y, z
o‘qlari bo‘yicha birlashgan atomlar zanjirini hosil qilamiz.
Tugunlardagi atomlarni ko‘chirish (translyasiya) vektori deb atalgan vektor
T = n
a
10>10>