Laboratoriya iŞİ 4

LABORATORİYA İŞİ 4

KEÇİRİCİ MATERİALLARIN ELEKTRİK XASSƏLƏRİNİN ÖYRƏNİLMƏSİ

Annotasiya
Keçirici materiallar — kimi bərk cismlər, mayelər və qazlar keçirici materiallara aiddir. Bərk keçiricilər arasında elektrotexnikada ən çox metallar və ərintiləri tətbiq edilirlər. Xüsusi elektriki müqavimətlərinə görə ρ metallik keçirici materialları iki əsas qrupa bölmək olar: yüksək keçiricilikli metallar, hansılarda ki, normal temperatur zamanı ρ 0,05mkOm·m-dən böyük olmur və yüksək müqavimətli metallar və ərintilər, həmin şəraitdə ρ 0,3 mkOm·m-dən kiçik olmayanlar. Birinci qrupa aid olan keçirici materiallar əsasən dolaq və montaj naqillərinin, müxtəlif təyinatlı kabellərin, damarlarının, şinlərin və s. hazırlamaq üçün tətbiq edilirlər. İkinci qrupa aid olunan keçirici materiallar rezistorların, elektrik qızdırıcı cihazların, közərmə lampalarının tellərinin və s. istehsalı zamanı istifadə olunurlar. Kriokeçiricilər və hədsiz keçirici materiallar xüsusi qrupu təşkil edirlər, hansılar ki, mütləq sıfıra yaxın temperaturlar zamanı heçə bərabər kiçik xüsusi elektrik müqavimətinə malikdirlər. Maye keçiricilərə, bir qayda olaraq, əridilmiş metallar və müxtəlif elektrolitlər aiddirlər. Metalların əksəriyyəti kifayət qədər yüksək ərimə temperaturuna malikdirlər və buna görə də yüksək temperaturlarda maye keçiricilərdirlər. Metallar arasında yalnız, ərimə temperaturu - 39°C ətrafında olan civə, normal temperaturda maye keçirici kimi istifadə oluna bilər.


Işin məqsədi: Keçirici materialların elektrik müqavimətinin, termo-e.h.q.-nin ölçülməsi və bu kəmiyyətlərin əmsalının təyin edilməsi.

1. Nəzəri hissə:

Xüsusi müqaviməti normal şəraitdə 10^-8-10⁵ Om m diapazonunda olan materiallar keçirici materiallar sayılırlar. Keçirici materialların əsas xarakteristikaları aşağıdakılardır:

1. 
   Xüsusi elektrik müqaviməti (ρ)
   
2. 
   Xüsusi müqavimətin temperatur əmsalı (α_α)
   
3. 
   Termo-e.h.q. əmsalı (α_T)
   

Metallar elektrik cərəyanını keçirən ən yaxşı materiallardır. Metallarda elektrik cərəyanının axması mexanizmi, tətbiq edilən elektrik sahəsinin təsiri nəticəsində sərbəst yükdaşıyıcılarının ( elektronların) kollektiv hərəkəti ilə izah edilir. Elektronların istiqaməti hərəkəti zamanı onlar kristallik quruluşdakı statiki və dinamiki defektlərdən səpələnməyə məruz qalırlar (statiki defektlərə aşqarlar vakansiyalar, kristallik qəfəsin düyünləri arasındakı atomlar və s.dinamiki defektlərə isə kristallik qəfəsin düyünlərində olan ionların istilik rəqsləri aiddir).
Səpilmənin intensivliyi elektronların sərbəst qaçış yolunun uzunluğunu müəyyənləşdirir. Bu kəmiyyəti nəzərə almaqla keçirici materialların xüsusi müqaviməti aşağıdakı kimi ifadə olunur:

Burada, m və e müvafiq olaraq elektronun kütləsi və yüküdür, Ū –istilik hərəkətinin orta surəti, n_o–sərbəst elektronların konsentrasiyası, λ qaçış yolunun orta uzunluğudur.
Metallarda elektron qazı cırlaşmış halda olur. Bu səbəbdən,elektronların konsentrasiyası və onların istilik hərəkətinin orta surəti temperaturdan zəif asılı olur. Lakin, temperatur yüksəldikdə kristal qəfəsin düyün nöqtələrindəki ionların rəqslərinin amplitudu böyüyür və nəticədə, istiqamətli hərəkətdə olan elektronların səpilməsi daha intensiv baş verir.
Müvafiq olaraq, sərbəst qaçış yolunun uzunluğu kiçilir, xüsusi elektrik müqaviməti artır. Temperaturun I Kelvin dərəcə dəyişməsi ilə xüsusi müqavimətin dəyişməsi xüsusi müqavimət əmsalı adlanır.

ρ (T) asılığının düzxətli sahəsi üçün aşağıdakı ifadə məqbul sayılır, ρ=ρ_o [ 1+α_ρ (T - T_o) ]. Burada, ρ_o və α_ρ müvafiq olaraq T_o temperaturuna uyğun olan xüsusi müqavimət və xüsusi müqavimətin temperatur əmsalıdır. ρ isə T temperaturundakı xüsusi müqavimətdir. Əksər metallar üçün α_ρ –nın qiyməti 1/T -yə yaxın olur və normal şəraitdə 0,004 K^-1 tərtibini təşkil edir. Texnikada çoxlu metal ərintilərindən istifadə edilir ki, onların da müqaviməti, tərkibə daxil olan komponentlərin ayrılıqda hər birinin müqavimətindən böyük olur.
Ümumilikdə, ərintilərin müqavimətini ρ =ρ +ρ_qalıq kimi ifadə etmək olar ki, burada da, ρ_T elektronların kristallik qəfəsin istilik rəqslərindən səpilməsindən əmələ gələn müqavimət, ρ_qalıq isə elektronların ərinti quruluşundakı nizamsızlıqlardan səpilməsi nəticəsində əmələ gələn müqavimətdir. Ərintinin xüsusi müqaviməti nə qədər böyük olarsa, onun α_ρ - əmsalı da o qədər kiçik qiymət alır. Bəzi ərintilərdə α_ρ–nın qiyməti mənfi olur. Mikroelektronikada sxemin keçirici elementi kimi müxtəlif nazik təbəqəli metallardan istifadə edilir. Nazik metallik təbəqələrdə quruluş defektlərinə qarşı həssaslığın yüksək olması və bununla da elektronların səthlə səpilməsi baş verdiyindən, nazik təbəqələrin müqaviməti, böyük ölçülü metalların müqavimətindən fərqli olur. Çox nazik təbəqə layları qeyri-metallik elektrik keçiriciliyinə malik olan adacıqlar şəklində olurlar.
Nazik təbəqənin xassələrinin müqayisəli qiymətləndirilməsi məqsədilə kvadrat səthin müqaviməti anlayışından istifadə edilir:

Burada ρ- qalınlığı d olan təbəqənin xüsusi müqavimətidir. Kvadrat sahədə omlarla ölçülən R_s-in qiyməti kvadratın ölçülərindən asılı deyil. Təbəqənin qalınlığı dəyişməklə R_s-in qiymətini tənzimləmək olur.
İki müxtəlif metalı bir-birilə kontakta gətirdikdə onlar arasında kontakt potensiallar fərqi yaranır. Əgər, bir neçə belə kontaktdan qapalı dövrə yaradılaraq, kontaktların birini qızdırsaq, o zaman termo-e.h.q. yaranacaqdır ( ∆ E) ki, o da yalnız metal cütündə yaradılan temperaturlar fərqinin funksiyası olacaq:
∆E= α_T(T_R – T₁).
Termo-e.h.q. böyük olan metallardan temperaturu dəqiq olan termocütlər hazırlamaq mümkündür.