Криогендік өткізгіштер.
Қазіргі уақытта электротехникада асқын
өткізгіштік құрылыстан басқа криогендік өткізгіштік кең пайдаланылады,
яғни металдардың меншікті кедергілерін өте аз мәніне криогенді температура
кезде (бірақ асқын өткізгіш күйге өткізбей) жеткізу. Мұндай қасиеттері бар
металдар криогендік өткізгіштер деп аталады.
Криогендік
өткізгіштің
физикалық
мәні
асқын
өткізгіштік
құбылыстың физикалық мәніне ұқсас емес. Криогенді өткізгіштік криогенді
температуралар кезде металдардың жеке оқиғадағы электр өткізгіштігі.
Криогендік
өткізгіштердің
өте
кіші
бірақ
та
шекті
меншікті
кедергілері
секірмей байсалды өзгереді және асқын өткізгіштік құбылысы
болғандағы күшті әсерлер байқалмайды.
Электр машиналарда, аппараттарда және басқа электротехникалық
құрылғыларда криогендік өткізгіштерді қолданудың артықшылықтары
болады. Салқындатқыш ретінде сұйық сутегі немесе сұйық азотты пайдалану
(сұйық гелий олардан едәуір қымбат) құрылғының жылдық оқшауламасын
орындауын жеңілдетеді және арзандатады, сонымен бірге салқындатуға
кететін энергия шығындарын төмендетеді. Бұдан басқа, үлкен тогы баро асқын
өткізгіштік контурда LI
2
/2 (L – индуктивтік, Гн; I – ток, А) тең үлкен мөлшерлі
энергия жиналады. Криогенді тізбекке мұнда қауіп жоқ, себебі
температураның өсуі кедергіні тек байсалды баптап өсіреді. 4.7 – суретте
меншікті кедергінің температурадан тәуелділіктері екі маңызды металдар Мыс
және алюминий – көрсетілген.
4.7 Сурет – Меншікті кедергінің температурадан тәуелділіктері
5 Жартылай өткізгіш заттар
5.1 Жартылай өткізгіштер туралы жалпы мәліметтер
Қалыпты температура кезінде меншікті кедергілері өткізгіштерден
жоғары, бірақ диэлектриктерден төмен электрондық электр өткізгіштігі бар
заттардың үлкен тобын жартылай өткізгіштерге жатқызады (5.1 кесте).
Жартылай өткізгіштердің электр өткізгіштігі сыртқы энергетикалық
әсерлерге және негізгі жартылай өткізгіштің денесіне ендірілген шамасы
мардымсыз әртүрлі қоспаларға тәуелді болады.
Жылулық фото және сызықты емес резисторлардың әрекет ету принципі
температура, жарық, электр өрісі, механикалық қысым және т.б. әсерлерінен
жартылай өткізгіштердің электр өткізгіштігін басқару мүмкіндігіне
негізделген.
5.1 К е с т е - Тұрақты кернеу және 20
2
С кезіндегі электротехникада әртүрлі
кластарға жататын заттардың меншікті кедергілері
Заттардың
класы
,Ом·
м
- ның
мәні
бойынш
а дәреже
саны
Кең
диапозон
температурада
таңбас
ы
Электр
өткізгіштікті
ң түрі
Өткізгіштер
10
-8
-
10
-5
3
Болымды
Электрондық
Жартылай
өткізгіштер
10
-6
-
10
8
14
Теріс
Электрондық
Диэлектрикте
р
10
7
-
10
6
9
Теріс
Иондық және
электрондық
Жартылай өткізгіштердің электрондық (n) және кемтіктік (p) түрлері
болғандықтан олардан p – n ауысуы бар бұйымдарды жасауға жағдай туады.
Ондай бұйымдарға үлкен және шамалы қуатты түзеткіштер, күшейткіштер
және генераторлар жатады. Жартылай өткізгіштік жүйелерді әртүрлі энергия
түрлерін электр энергиясына түрлендіру үшін пайдаланылады. Мысал ретінде
күн батареялары мен жылу – электрлік генераторларды алуға болады.
Жартылай өткізгіштер арқылы температураны бірнеше ондыққа төмендетуге
болады. Қазіргі уақытта жартылай өткізгіштер жарықтың дабыл көздерін
құруға және электронды есептеу машиналардан ақпаратты шығаратын
құрылғыларда пайдаланылады.
Жартылай өткізгіштер қыздыру элемент (силит оқтамалар),
радиоактиктік сәулеленудің индикаторлары, магнит кернеуліктің өлшегіші
(Холлдың түрлендіргіштері) болып жұмыс істейді.
Әдетте
пайдаланатын
жартылай
өткізгіштер
екі
түрге
бөлінеді: жай жартылай өткізгіштер (бір химиялық элементтің атомдарынан
құралады) және күрделі жартылай өткізгіштер (екі немесе одан да көп
химиялық
элементтің
атомдарынан
құралған).
Қазіргі
уақытта әйнекті және сұйық жартылай
өткізгіштер
қолданылатын
болды. Жай жартылай өткізгіштердің саны онға жақындады, техникада
маңызды ерекше – кремний және германий (5.2 – кесте).
Күрделі жартылай өткізгіш ретінде Менделеев кестесінің әртүрлі
топтардың элементтерінің қосындылары болады, мысалы SiC. Жартылай
өткізгіш құралдарда тирит, силит және т.б. жатады.
5.2 К е с т е - Жай электронды жартылай өткізгіштер
Элемент
Бор
Кремний
Германий
Фосфор
Мышьяк
Күкірт
Селен
Теллур
Иод
Менделеев
кестесіндегі тобы
Тыю салынған зонаның кеңдігі
эВ
*10
-19
Дж
III
IV
IV
V
V
VI
VI
VI
VII
1,1
1,12
0,72
0,5
1,2
2,5
1,7
0,36
1,25
1,76
1,79
1,15
2,4
1,92
4
2,72
0,58
2,00
Жартылай
өткізгіштерден
жасалған
аспаптардың
мынадай
артылықшылықтары бар: 1) үлкен уақыт жұмыс істеу; 2) салмағы мен
мөлшерінің азғантайлығы; 3) құрылысының жайлылығы және беріктігі; 4)
қызу жіптің жоқтығы, аз қуатты тұтынуы, инерцияның аздығы; 5) жалпы
өндіріс кездегі үнемділігі.
Қатты дененің электроникасының дамуына байланысты қазіргі уақытта
электронды құрылғылардың және аспаптардың бүтіндей тұтас шығару
өндірісі меңгерілді. Бұл техниканың бағыты микроэлектроника деп аталады.
Микроэлектрониканың көмегімен күрделі кибернита жүйелерді құру
мәселелерді шешіп космосты меңгерудің, биология және медицина
салаларында зерттеулерді өткізудің мүмкіншілігі туды. Жартылай өткізгіш
элементтерден құралған электронды сұлбаларда қуат шығындарын кенет
қысқарту арқылы бұл жағдайда жүзеге асыруға болады.
|
