ЎЗБЕКИСТОН АЛОҚА ВА АХБОРОТЛАШТИРИШ АГЕНТЛИГИ

ТОШКЕНТ АХБОРОТ ТЕХНОЛОГИЯЛАРИ УНИВЕРСИТЕТИ

════════════════════════════════════════════

А.М. АБДУЛЛАЕВ, Н.Б. АЛИМОВА, Х.Х. БУСТАНОВ,

Г.Н. КУЗЬМИНА

РАДИОМАТЕРИАЛЛАР

ВА

РАДИОКОМПОНЕНТЛАР

5522000 “Радиотехника” йўналишида таълим олаётган бакалаврлар учун

ўқув қўлланма

Тошкент – 2008

А.М. Абдуллаев, Н.Б. Алимова, Х.Х. Бустанов, Г.Н. Кузьмина. Радиоматериаллар ва радиокомпонентлар. Ўқув қўлланма – Тошкент: ТАТУ, 2008, 202 б, 2007-2008 ўқув йили режаси

Тақризчилар:

Ш.З. Тожибоев- Тошкент ахборот технологиялари университети,

Ўқув амалиёти бўлими бошлиғи,техника фанлари номзоди, доцент

М.С. Баходирхонов - Тошкент давлат техника университети,

Физикавий электроника ва микроэлектрон асбоблар кафедраси мудири,

ф.-м.ф.д., профессор

Мазкур дарсликда радиотехникада қўлланиладиган диэлектрик, яримўтказгич, электр ўтказгич ва магнит материалларнинг тузилиши, уларда содир бўладиган ҳодисаларнинг физик асослари ёритилган. Электр хусусиятлари, уларнинг частотага боғлиқлиги кўрилган, физик - кимёвий ва механик характеристикалари келтирилган. Радиоэлектроникада қўлланиладиган радиотехник материаллар ва улардан турли деталлар ишлаб чиқаришнинг технологик жараёнлари қисқа ёритилган. Электрон асбоб ва қурилмаларни микроминиатюр (кичик ўлчамларда) тайёрлашда зарур бўладиган турли материалларнинг хусусиятларига алоҳида эътибор қаратилган.

Радиоэлектроника пассив элементлари: резисторлар, конденсаторлар, индуктивлик ғалтаклари, трансформатор ва дросселлар, алмашлаб улагичлар, фильтрларнинг таснифлари, асосий параметрлари ва характеристикалари ҳақида тўлиқ маълумотлар тўпланган.

Дарсликда келтирилган расмлар ва жадваллар унинг матнини тўлдиради.

Дарслик олий ўқув юртларининг “Радиотехника” йўналишида таълим олаётган талабалари учун мўлжалланган.

© Тошкент ахборот технологиялари университети нашри, 2008

════════════════════════════════════════════

Кириш

Маълумки, радионинг кашф этилиши фан ва техника ривожланишида янги даврни бошлаб берди. Замонавий радиотехниканинг аҳамияти радиоэшиттириш ва алоқа билан чегараланмайди, балки унинг негизида бошқа ёндош соҳалар ҳам ривожланмоқда. Ишлаб чиқариш, илмий ва кундалик ҳаётга ахборот технологиялари кундан-кун кўпроқ кириб бормоқда, ахборот қабул қилувчиларга маълумотлар янги усулларда - электрон почта, интернет ва ҳ.з. орқали етказилиши кузатилмоқда. Ахборотлар оқимини узатишнинг янги усуллари ахборотларни тарқатиш оптик толали алоқа линиялари ҳамда сунъий йўлдошлар орқали узатиш тармоқларидан фойдаланишни талаб қилади.

Илгари радиотехника ривожланиши учун кўплаб катта деталлар ва қурилмалар керак бўлар эди. Улар қўпол, катта ҳажмга эга, оғир, етарлича ишончликка эга эмас, ишлаб чиқаришда катта ҳаражатлар талаб этар эди.

Техниканинг жадал ривожланиши натижасида янги йўналиш-микроэлектроника юзага келди. Микроэлектроника - интеграл схемалар ва улар асосида радиоэлектрон қурилмаларни тадқиқ этиш, конструкциялаш ва ишлаб чиқаришни ўз ичига олган электрониканинг замонавий йўналишидир. Микроэлектрониканинг асосий вазифаси ишончлилиги ва такрорланувчанлиги юқори, арзон, кам энергия талаб қиладиган ва юқори функционал мураккабликка эга микроминиатюр қурилмалар ҳосил қилишдан иборат. Бу жараённи фақат электрон схемалардаги энергетик жараёнларни минимизациялаш асосидагина амалга ошириш мумкин. Бу масалани ҳал қилишни бир неча усуллари мавжуд: детал ва элементлар ўлчамларини кичрайтириш; янги элементлар яратиш (ярим ўтказгичлар, актив диэлектриклар, ферритлар); элементларни рационал жойлаштириш; осма боғланишларни печат монтажлари билан алмаштириш (фотолитография, вакуумли пуркаш ва бошқа усуллар билан), элементларга бир хил шакл ва ўлчамлар бериш йўли билан (модуллар ва микромодуллар); пардали технология ёки ярим ўтказгич материал сиртини қайта ишлаш- қаттиқ схема ҳосил қилиш асосида элементлар, қисмлар ва яхлит (интеграл) схемалар яратиш.

Микроэлектрониканинг кўпгина масалалари ярим ўтказгич ва диэлектрик моддалар ёрдамида ҳал қилинади. Чунки, уларда электр ўтказувчанлиги турлича бўлган контакт соҳаларни олиш имконияти мавжуд.

Радиоэлектрониканинг барча материалларини конструктив белгиларига биноан: электротехник, конструкцион ва махсус электротехник материалларга; электр майдондаги хусусиятларига биноан: электр ўтказгич, диэлектрик ва ярим ўтказгич; магнит майдонидаги хусуситяларига биноан эса - магнит ва номагнит материалларга ажратиш мумкин.

Радиотехниканинг ривожланиши юқори технология асосида радиотехник материаллар ишлаб чиқариш билан боғлиқ. Замонавий техник тизимлар яратиш учун ночизиқлик хусусиятига, кучайтириш ва хотирага эга бўлган элемент базаси зарур. Илгари бу мақсадда ярим ўтказгич ва

диэлектрик материаллар қўлланилган вакуум лампалар, кейин эса ярим ўтказгич асосидаги элементлар базаси, ҳозирги кунда эса қаттиқ жисм, газ, плазма ва ҳатто ядро ва элементар заррачалар физикаси, кимёси каби бутун классик ва янги ишлаб чиқариш йўналишлари қўлланилаяпти.

I БОБ

РАДИОМАТЕРИЛЛАРНИНГ АСОСИЙ ХУСУСИЯТЛАРИ

ВА ТАВСИФНОМАСИ

════════════════════════════════════════════

1.1. Радиоматериалларнинг электр тавсифномаси

Радиоматериаллар радиоэлектрон ахборот тизимини яратишда қўлланилади. Ҳисоблаш техникаси, телевидение, ишлаб чиқаришнинг автоматик тизимлари ва бошқалар мазкур тизимга мисол бўла оладилар.

Радиоэлектрон ахборот тизимида ахборот сигналлари қабул қилинади, сақланади, қайта ишланади ва узатилади. Ахборот сигнали кўп ҳолларда электр майдон ёки электромагнит нурланиш ёрдамида шаклланади. Электр майдонида радиоматериаллар (моддалар) ўзини тутишига кўра уч синфга: ўтказгичлар, ярим ўтказгичлар ва диэлектрикларга бўлинади.

Модданинг электр майдонига нисбатан асосий хоссаси электр ўтказувчанлик, яъни электр майдон таъсирида электр ток ўтказиш хусусияти ҳисобланади. Модда электр ўтказувчанлигини миқдор жиҳатдан баҳолайдиган асосий параметр – солиштирма электр ўтказувчанлик ҳисобланади. Солиштирма электр зтказувчанлик- бу Ом қонунининг дифференциал ифодаси билан аниқланадиган катталик:

(1.1)

бу ерда - ток зичлиги вектори, яъни майдон кучланганлиги вектори га перпендикуляр равишда бирлик юзадан бирлик вақт ичида олиб ўтиладиган электр заряди.

Электр зарядини фақат эркин заряд ташувчилар (ЭЗТ) олиб ўтишлари мумкин. Металларда фақат электронлар эркин ҳаракатланиши мумкин. Шу сабабли металлардаги электр токи – бу эркин электронларнинг ҳаракитидир. Ўтказувчи эритмаларда эркин электронлар мавжуд эмас, шу сабабли ҳаракатчан зарядланган зарралар бўлиб ионлар ҳисобланади. Газларда ионлар ҳам, электронлар ҳам ҳаракатда бўлишлари мумкин, ўтказгичларда эса электронлар ва коваклар.

Умуман, моддада бир вақтнинг ўзида турли (турли катталик, ишора, масса ва бошқаларга эга бўлган) эркин заряд ташувчилар мавжуд бўлиши мумкин. Бу турдаги ЭЗТ концентрациясини (бирлик ҳажмдаги ЭЗТлар сони) орқали белгилаймиз. Берилган кучланганлик га эга бўлган электр майдони таъсирида мазкур заряд ташувчилар тартибли силжий бошлайдилар. Уларнинг тезлигини орқали ифодалаймиз. Бу ҳолда электр токи зичлиги қуйидагига тенг:

(1.2)

бу ерда - - турдаги заряд ташувчи.

(1.1) ва (1.2) ларни солиштириб,

(1.3)

га эга бўламиз.

Солиштирма электр ўтказувчанликка тескари бўлган катталик - солиштира электр қаршилик деб аталади. См/м ларда, эса ларда ўлчанади.

Турли радиоматериалларнинг вақийматлари бир – биридан катта фарқ қилади. Агар ўта ўтказувчанлик ҳолатида модданинг солиштирма қаршилиги деярли нольга тенг бўлса, зарядсизланган газларда эса ческизликка интилади. Қаттиқ моддалар учун нормал шароитда қиймати 25 даражани эгаллайди: –дан (мис, кумуш, алюминий) гача (полимерлар).

Ҳозирги вақтда моддаларни электр ўтказувчанлигига биноан уч турга таснифлаш қабул қилинган:

Нормал шароитда (хона температураси, атмосфера босими) қийматига биноан солиштирма қаршилиги дан кичик бўлган моддалар ўтказгичлар, дан катта бўлган моддалар диэлектриклар, га тенг бўлган моддалар ярим ўтказгичлар ҳисобланади.

Моддаларнинг бундай соф сон жиҳатдан таснифланиши шартли равишда ҳисобланади, чунки солиштирма қаршилик фақат модда турига эмас, балки унинг ҳолати, хусусан температурага ҳам боғлиқ бўлади. Тузилиши ва ташқи шароитларга кўра турлича бўлиши мумкин. Масалан, углерод иккита содда модда – олмос ва графит кўринишида учраши мумкин. Аслида эса, олмос – диэлектрик, графит – ўтказгич. Германий ва кремний каби ярим ўтказгичлар эса юқори босим таъсирида ўтказгичларга, жуда паст температураларда эса – диэлектрикларга айланадилар.

Солиштирма қаршилик температурага боғлиқ. Бу боғлиқлик мазкур модданинг қаршиликнинг температура коэффициенти билан характерланади.

(1.4)

Бу катталик температура бир градусга ортганда қаршиликнинг нисбий ортишини билдиради. Мазкур модда учун қаршиликнинг температура коэффициенти турли температураларда турличадир, яъни температура ўзгариши натижасида қаршиликнинг ўзгариши чизиқли қонуниятга мос равишда эмас, балки анча мураккаб кўринишдаги боғлиқликка эга. Қаршиликнинг температура коэффициенти ҳам мусбат, ҳам манфий қийматга эга бўлиши мумкин.

Агар абсолют ноль температурада модданинг электр ўтказувчанлиги нольга тенг бўлиб, температура ортиши билан бу катталик қиймати ҳам ортиб борса, бундай моддалар ярим ўтказгичлар синфига мансуб бўладилар. Диэлектрикларда электр ўтказувчанликнинг температура коэффициенти кенг температура интервалида нольга тенг. Ўтказгичларда эса электр ўтказувчанлик нольдан фарқли, температура коэффициенти эса манфий бўлади.

Шу вақтгача биз соф, яъни киритмасиз моддаларнинг электр ўтказувчанлиги ҳақида гап юритган эдик. Электр ўтказувчанликни моддага бошқа модданинг жуда кичик миқдорда киритма атоми киритиш билан ҳам кенг диапазонда ўзгартириш мумкин. Ярим ўтказгичларга электр жиҳатдан актив киритма киритилганда электр ўтказувчанлик ортади. Ўтказгичларда эса киритма киритилиш билан электр ўтказувчанлик камаяди. Диэлектрикларда киритма киритилиши билан электр ўтказувчанлик юзага келмайди, фақат уларнинг ранги ўзгаради.

Бошқа электр изоляцион матераиллар берилган сиғимга эга бўлган электр конденсаторларда диэлектриклар сифатида қўлланилади.

Диэлектрик материалларга актив диэлектриклар ҳам киради. Улар оддий диэлектриклардан (электр изоляцион материаллардан) шу жиҳати билан фарқланадики, уларнинг хоссаларини ташқи таъсирлар ёрдамида бошқариш мумкин. Актив диэлектриклар ўзларига хос хусусиятларга мос равишда ўз номларига эгадирлар.

Сегнетоэлектриклар электр майдони таъсирида, пьезоэлектриклар – ташқи механик кучланиш, пироэлектриклар – иссиқлик ёки совуқ таъсирида қутбларини ўзгартирадилар. Электретлар электрланиш ёки қутланиш ҳисобига қутбларини ўзгартирадилар ва сақлаб қоладилар. Электр оптик диэлектрикларда синиш кўрсатгичи ташқи электр майдон кучланганлиги, ночизиқли оптик диэлектрикларда эса – ёруғлик нури тушаётган электр майдон кучланганлигига боғлиқ бўлади. Актив диэлектрикларга лазер ва мазерлар тайёрлашда қўлланиладиган материаллар киради.

Барча актив диэлектриклар электр сигналларни генерациялаш, кучайтириш ёки модуляциялашда қўлланиладидлар, яъни ўзгартириш учун у ёки бу схемаларнинг ташкил этувчиси ҳисобланадилар.

1.2. Радиоматериалларнинг иссиқлик тавсифномаси

Қаттиқ жисмларнинг қаттиқ ҳолатдан суюқ ҳолатга ўтиш жараёни эриш дейилади. Эриш жараёнида қаттиқ жисм кристалл панжараси парчаланади. Эриш, маълум эриш температурасида содир бўлади. Кўпгина қаттиқ жисмларда эриш жараёни уларнинг ҳажмининг ортиши билан кечади.

Модданинг суюқ ҳолатдан қаттиқ кристалл ҳолатига ўтиши – кристаллашиш (қотиш) деб аталади. Барча соф кимёвий суюқликлар учун бу жараён ўзгармас кристаллашиш температурасида содир бўлади, у эса ўз навбатида эриш температурасига сон жиҳатдан тенг бўлади.

Аморф материалларда (шиша, смола ва бошқалар) кескин кўринишдаги эриш температураси мавжуд эмас, балки юмшаш даражаси мавжуддир. Юмшаш даражаси турли шароитларда турлича аниқланади. Маҳсулотларнинг температураси юмшаш даражасига яқинлашгач уларнинг механик мустаҳкамлиги камаяди ва натижада улар деформацияланадилар.

Иссиқлик ўтказувчанлик. Иссиқлик ўтказувчанлик деганда ўтказгич ва магнит ўтказгич материаллардан ажралиб чиқаётган иссиқликнинг изоляция қатламидан ўтиб атрофга тарқалиши тушунилади. Ўтказгич ва магнит ўтказгичларнинг қизиши электр изоляциянинг иссиқлик ўтказувчанлигига боғлиқ. Юқори кучланиш қурилмаларида қалин изоляциянинг иссиқлик ўтказувчанлиги алоҳида эътиборга лойиқ.

Материалларнинг ииссиқлик ўтказувчанлиги сон жиҳатдан – иссиқлик ўтказиш коэффициенти билан ифодаланиб, температура градиенти 1 К/м бўлганда бирлик вақт ичида бирлик юзадан ўтаётган иссиқлик миқдорини билдиради.

Баъзи диэлектрикларнинг солиштирма иссиқлик ўтказувчанлик қийматлари 1.1-жадвалда келтирилган.

1.1-жадвал

Модда	, Вт/(м·К)	Модда	, Вт/(м·К)
Ҳаво (кичик оралиқларда)	0,05	Фарфор	1,6
Битумлар	0,07	Стеатит	2,2
Қоғоз	0,10	Титан икки оксиди	6,5
Лок мато	0,13	Кристалл кварц	12,5
Гетинакс	0,35	Алюминий оксиди (Al2O3)	30
Сув	0,58	Магний оксиди (MgO)	36
Эритилган кварц	1,25	Бериллий оксиди (BeO)	218

Иссиқлик кенгайиши. Ихтиёрий модданинг иссиқлик кенгайиши К^-1 бирликда ўлчанадиган катталик билан баҳоланади.

(1.5)

бу ерда l –берилган материалдан тайёрланган махсулотнинг ихтиёрий чизиқли ўлчами.

Кичик қийматига эга бўлган материаллар, одатда анча юқори иссиқликка чидамлилик қийматига эга бўладилар ва аксинча. Баъзи электр изоляцион материалларнинг 20 дан 100 ⁰С гача бўлган температура оралиғидаги чизиқли кенгайишнинг температура коэффициенти қийматлари 1.2-жадвалда келтирилган.

1.2-жадвал

Материал	·10^-6	Материал	·10^-6
Поливинилацетат	265	Поливинилформаль	64
Поливинилхлорид	160	Эпоксид смолалар	55
Полиэтилен	145	Слюда	37
Целлюлоза ацетати	120	Силикат	9,2
Нейлон	115	Керамика	7
Политетрафторэтилен	100	Стеатит	6,6
Полиметилметакрилат	70	Фарфор	3,5
Полистирол	68	Эритилган кварц	0,55

Жадвалдан кўриниб турибдики, органик диэлектрикларнинг чизиқли кенгайишининг температура коэффициенти ноорганик диэлектрикларникига нисбатан кескин равишда юқори бўлади. Шунинг учун ноорганик материаллардан ясалган деталларнинг ўлчамлари хона температурасида юқори барқарорликка эга бўлади.

Иссиқликка чидамлилик. Электр изоляцион материаллар ва маҳсулотларнинг қисқа ва узоқ вақт юқори температура таъсирида ҳам электр изоляцион хоссаларини йўқотмаслик қобилияти иссиқликка чидамлилик деб аталади. Электротехникада изоляцион материалларнинг иссиқлик хоссалари материалларнинг агрегат холатига боғлиқ бўлади.

Ноорганик қаттиқ диэлектриклар (фарфор, кварц, шиша, минераллар ва бошқалар) электр хоссаларининг ўзгариши бошланишидан аниқланади. Масалан, tgнинг сезиларли ортиши ёки солиштирма электр қаршилик нинг камайиши.

Органик қаттиқ диэлектриклар (смолалар, битумлар, локлар, компаундлар, табиий каучук, сунъий каучук, пластик массалар, толали материаллар) нинг иссиқликка чидамлилиги чўзилиш ёки сиқилиш каби механик деформациялар бошланишидан аниқланади.

Суюқ диэлектриклар (нефть, ўсимлик мойлари ва сунъий органик суюқликлар) нинг иссиқликка чидамлилиги чақнаш ва ёниш температураси билан аниқланади.

Чақнаш температураси деганда - унча катта бўлмаган аланга яқинлаштирилганда суюқлик температураси ортиши билан унинг буғлари ҳаво билан аралашиши натижасида чақнашиш содир бўладиган температура тушунилади. Ёниш температураси деганда – аланга яқилаштирилганда суюқлик ёниб кетадиган, янада юқори температура тушунилади.

Юқори температуранинг қисқа ёки узоқ вақт таъсир этиши натижасида электр изоляция сифати ёмонлашиши мумкин. Бу жараён изоляциянинг иссиқлик эскириши дейилади. Бу вақтда секин кечадиган кимёвий реакциялар натижасида ёки оксид маҳсулотлар (трансформатор мойлари) юзага келади, ёки маҳсулотларнинг (локли ва бошқа пардали изоляцион қопламалар) қаттиқлиги, мўртлиги ортади, ёриқлар ҳосил бўлади ва асосдан ортда қолиши кузатилади.

Эскириш температураси ўртача 10 К (Кельвин) га орттирилса кўп материалларнинг эскириш муддати икки мартага қисқаради.

Температурадан ташқари эскириш тезлигига ҳаво босими ёки кислород концентрациясининг ортиши, азоннинг мавжудлиги сезиларли таъсир кўрсатиши мумкин. Намунага ультабинафша нурлар, электр майдон, механик юкламалар ва бошқалар таъсир этганда иссиқлик эскириши тезлашади.

Электр қурилмаларда (узоқ вақт иссиқлик таъсир эттирилганда) электр жиҳатдан изоляциялашда қўлланиладиган материаллар, иссиқлик чидамлилигига биноан 7 синфга ажратиладилар (1.3-жадвал).

1.3-жадвал

Иссиқликка чидамлилик синфи	Y	A	E	B	F	H	C
Ишчи температура, ^0С	90	105	120	130	155	180	180дан юқори

Ишчи температура деганда электр қурилмаларда электр изоляцион материаллар қўлланганда, узоқ вақт мобайнида (қатор йиллар давомида) нормал эксплуатация шароитида ишлаши мумкин бўлган максимал температура тушунилади.

Y изоляцион материаллар синфига целлюлоза ва ипак асосида (қоғоз, тахта, картон, мато, ленталар, пахта толали мато, поливинилхлорид ва вулқонланган табиий каучук) тайёрланган, суюқ диэлектрикка ботирилмаган ва шимдирилмаган материаллар киради.

А синфига юқорида қўриб ўтилган толали материаллар киради, лекин улар мой ёки бошқа локлар, компаундлар, ёки суюқ электроизоляцион материалга ботирилган бўлади. Натижада улар кислород билан бирикишдан, яъни иссиқлик ҳисобига эскиришнинг тезлашишидан сақланган. А синф таркибига поливинилхлорид локлар ва полиамид пардаларда ясалган эмалланган симларнинг изоляцияси ҳам киради

Е синфига қатламли пластиклар ва органик тўлдиргич ва термореактив боғловчи (гетинакс, текстолит ва бошқалар), полиэтилентерефталат парда, суюқ локлар асосида эмалланган симларнинг изоляциялари киради.

Демак, иссиқликка чидамлиликнинг Y, А ва Е синфларига асосан соф органик электроизоляцион материаллар киради.

В синфини ноорганик материаллар: слюда, шишатола, органик боғловчилар ва шимдириладиган материаллар билан аралашган асбест, ҳамда политрифторхлорэтилен, ноорганик тўлдиргичларга эга эпоксид компаундлар ва бошқалар ташкил этади.

F синфига слюда, шишатола ва анча юқори иссиқликка чидамлиликка эга боғловчилар ва шимдириладиган материаллар билан аралашган асбест, ҳамда полиэфиримид ва полиэфирцианурат локлар асосидаги эмалланган симларнинг изоляциялари каби материаллар киради.

Н синфига мансуб материаллар слюда, шишатола ва таркибида махсус юқори иссиқликка чидамлиликка эга бўлган кремний органик смола каби боғловчилари бор ва шимдириладиган асбест асосида олинади.

С синфини умуман бир – бирига ёпишмайдиган ёки органик бирикмалар (слюда, электротехник керамика, кварц, асбест, микалекс ва бошқалар) шимадиган соф ноорганик материаллар ташкил этади. С синфига барча органик электроизоляцион материаллардан - политетрафторэтилен ва полиамид материаллар: пардалар, толалар, эмалланган симларнинг изоляцияси киради.

Электр изоляцион материаллар ва маҳсулотларнинг паст температура -(60-70) ⁰С ҳамда жуда паст (криоген) температураларда ҳам эксплуатацион ишончлилигини сақлаб қолиш қобилияти совуққа чидамлилик деб аталади. Совуққа чидамли материаллар самолётларни электр ва радио ускуналарида, алоқа узатиш линияларида қўлланилади. Паст температураларда одатда изоляцион материалларнинг хоссалари яхшиланади. Лекин, нормал шароитларда эгилувчан ва эластик материаллар паст температураларда мўртлашади ва дағаллашади. Натижада изоляция сифати ёмонлашади.

Намлик хоссалари. Кўпгина электризоляцион материаллар гигроскоплик хоссасига, яъни ташқи муҳитдан намлик ютиш ва намликни сингдириш, яъни ўзидан намлик ўтказиш хоссасига эгадирлар.

Атроф муҳитнинг ўзгармас нисбий намлик ва температураси да гигроскопик материаллар тенг намлик қийматига, яъни материалнинг бирлик массасида бир хил намлик даражасига эгадирлар. Агар намунанинг бирламчи намлиги материалнинг тенг намлик қиймати дан ортса, намлик камайиб боради ва ўзининг тенг намлик қиймати га яқинлашиб боради ва аксинча. Турли материаллар учун атроф муҳит намлиги бир хил бўлган шароитда тенг намлик катталиги қиймати кескин фарқланади (1.1-расм).

1.1-расм. Турли материалларнинг бир хил намлик қийматида

ҳавонинг нисбий намлиги

Материалнинг гигроскоплиги унинг тузилишига боғлиқ. Ғоваклари кўп бўлган, хусусан, толали материаллар, зичлиги юқори бўлган текис тузулишга эга бўлган материалларга нисбатан гигроскоплиги юқори бўлади. Материалнинг гигроскоплиги қайсидир маънода электроизоляцион материал нам бўлганда унинг электр хоссалари қай даражада ўзгариши мумкинлигини акс этади. Агар ютилган намлик изоляция ичида электродлар орасидан ўтувчи ип ёки парда ҳосил қилиш имкониятига эга бўлса, у ҳолда жуда кичик миқдорда ютилган намлик изоляция сифатини кучли равишда бузилишига олиб келиши мумкин. Қоғоз худди шундай хусусиятга эгадир. Масалан, 3 % намликка эга бўлган қоғознинг соллиштирма қаршилиги, абсолют даражада қуруқ қоғознинг солиштирма қаршилигидан миллион марта кичик бўлади. Бошқа электроизоляцион материалларда намлик ҳажм бўйлаб алоҳида, бир– бири билан боғлиқ бўлмаган кичик қисмлар кўринишида тақсимланади. Бу вақтда намликнинг материал электр хоссаларига таъсири сезилмайди. Бундай материалларга каучук мисол бўла олади. Унда намликнинг ортиши фақат солиштирма қаршиликни сезиларсиз камайишига олиб келади.

Нам ютиш ёки ўзидан сув буғларини ўтказиш қобилияти материалнинг асосий хосссаларидан бири ҳисобланади. Бу хосса қоплама (кабел шлангалари, конденсаторларнинг компаунлари, электр машиналарнинг лок қопламалари ва бошқалар) сифатида қўлланиладиган материалларнинг сифатига баҳо беришда алоҳида ҳисобга олинади. Шиша, керамика ва металлардан ташқари материаллар сезиларли нам ютиш хоссасига эгадирлар.

Электр аппаратура узоқ вақт ишлатилганда намлик органик диэлектрикларга сингиб, моғор (материалга сингиб, уни парчаланишига олиб келадиган ферментлар ажратадиган қўзиқорин иплари) босишга олиб келади. Моғорнинг пайдо бўлиши диэлектрик юзаси қаршилигини камайтиради, йўқотишларнинг қўпайишига олиб келади, изоляциянинг механик мустаҳкамлигини камайишига ҳамда унга бириккан металл қисмларнинг емирилишига ҳам олиб келиши мумкин. Целлюлоза материаллар, жумладан шимдирилганлари (гетинакс, текстолит), конифоль, мой локлари ва бошқалар моғор босишига молик ҳисобланадилар. Ноорганик диэлектриклар: керамика, шиша, слюда, кремний органик материаллар ва баъзи органик моддалар, масалан эпоксид смола, фторопласт – 4, полиэтилен, полистироллар моғор босишига чидамлиликка эгадирлар.

Ғовакли изоляцион материалларнинг гигроскоплик ва нам ютилиш ҳоссаларини йўқотиш эмас, камайтириш учун уларни шимдириш кенг қўлланилади. Гап шундаки, шимдирилган моддаларнинг молекулалари сув молекулаларига нисбатан (сув молекуласининг диаметри 2,5·10^{-10 м} ни ташкил этади) анча катта ўлчамларга эга бўлиб материалдан умуман нам ўтмаслигини таъминлай олмайди.

1.3. Радиоматериалларнинг механик ва

физик-кимёвий тавсифномаси

Кимёвий хоссалари. Диэлектрикларнинг кимёвий хоссаларини яхши билиш уларни узоқ вақт турли кимёвий актив моддалар (газлар, сувлар, кислоталар, ишқорлар, суюқ эритмалар ва бошқалар) таъсирига чидамлилигига баҳо беришда муҳим ҳисобланади. Турли диэлектрикларда бу таъсирларга чидамлилик турличадир.

Деталлар ишлаб чиқаришда радиоматериаллар турли кимёвий – технологик усуллар ёрдамида қайта ишланади: ёпиштирилади, эритмаларда лок ҳосил бўлиши билан эритилади ва бошқалар. Қаттиқ материалларнинг эрувчанлиги эритма ёки тўйинган эритма концентрацияси билан таъсирга учрайдиган материал юзасида (сиртида) бирлик вақт ичида эритма ҳолига ўтаётган материал сони билан баҳоланади.

Одатда, кимёвий табиати эритмага ўхшаш бўлган ва молекулаларида ўхшаш атом гуруҳларига эга бўлган моддалар (қутбли моддалар - қутбли суюқликларда, нейтрал моддалар – нейтрал суюқликларда) осон эрийди. Масалан, кутбсиз ёки кучсиз қутбланган углеводородлар (парафин, каучук) суюқ углеводород (бензин) ларда, гидрооқсил гуруҳларга эга бўлган қутбли смолалар (фенолформальдегид смолалар) спирт ва бошқа қутбли эритмаларда осон эрийди. Молекуляр массанинг қутбланиш даражаси ортган сари эрувчанлик камаяди. Температура ортган сари одатда эрувчанлик ортади. Кейинги бобларда материалларнинг анча хавфли ташқи таъсирларга нисбатан кимёвий чидамлилиги батафсил ёритилган.

Радиацияга чидамлилик. Замонавий шароитларда қисқа ёки узоқ вақт радиоактив нурланиш ёки турли энергия зарралари (атом электр станциялари, реакторлар ва бошқалар) таъсирида ишлай оладиган материаллар ва радиоэлектрон маҳсулотлар сони ортиб бормоқда. Бу вақтда материалларнинг нурланиш таъсирларига чидамлилик, ўзларининг электр ва механик хоссаларини сақлаб қолиш хусусиятлари даражасини, яъни радиацияга чидамлигини билиш талаб қилинади.

Қаттиқ ва юмшоқ радиацион нурланиш, юқори частота электронлари, оғир зарядланган заррачалар (протонлар, альфа-заррачалар) ва нейтронлар модда томонидан ютилиб, турли радиацион нуқсонларни (бўш тугунлар ва тугунлар орасидаги хусусий ионлар, ёки кристалл панжарада бегона атомларнинг) юзага келишига сабаб бўлади.

Рентген ва гамма нурлари, юқори энергия электронлари, протонлар, альфа – заррачалар ва нейтронлар модда томонидан ютилади. Бу вақтда материалларнинг нурланиш таъсирига чидамлилиги, уларнинг электр ва механик хоссаларини сақлаб қолиш қобилияти, қисқаси радиацияга чидамлилик даражасини билиш муҳим.

Радиацион нуқсонлар сони вақт ўтиши билан йиғилиб боради. Шу сабабли радиацияга чидамлилик модда томонидан ютилаётган нурланиш дозасининг йиғиндиси билан аниқланади.

Ютилаётган рентген ва гамма-нурлари дозалари рентген (Р) ва Кл/кг (1 рентген = 2,58·10^-4 Кл/кг), корпускуляр нурланиш- рад и Дж/кг (1 рад = 0,01 Дж/кг) бирлигида ўлчанади.

Бошқа томондан, радиацион таъсир натижасида материал структурасининг ўзгартириш ёки унда янги хусусиятлар (полимерларни радиацион улаш, ярим ўтказгичларни легирлаш ва х.з.) юзага келтириш мумкин.

Ион легирлаш (ярим ўтказгич сиртига киритма ионларини киритиш) ёрдамида интеграл микросхема (ИМС) ларнинг транзисторли структуралари яратилади. Бунинг учун махсус манбадан электр майдон таъсирида ионлар тезлатилади ва ИМС пластинаси томон йўналтирилади.

Материалда нурнинг ютилиши материал табиати ва нурланиш сифатига боғлиқ бўлади. Масалан, ярим ўтказгич материаллар 10¹⁸ нейтрон/м² дозадаги реактор нурланишида бузилади. Кўпгина диэлектриклар эса юқорироқ радиацияга чидамлиликка эга. Улар 10²² нейтрон/м² дозагача чидамлиликка эга.

Муайян қўлланилиш учун мўлжалланган радиоматериал танлашда фақат унинг электр хоссалари эмас, балки механик ва иссиқлик хоссалари, намлик, радиацияга ва бошқа ташқи таъсирларга чидамлилиги ҳам ҳисобга олиниши зарур.

Механик хоссалари. Жисмга ташқи механик таъсир кўрсатиш атомларни мувозанат ҳолатидан чиқаради, жисм шакли ва ҳажмини ўзгартиради, яъни уни деформациялайди. Деформацияланган қаттиқ жисмда деформацияни юза келтирувчи, ташқи куч таъсирига тескари йўналишда бўлган ички эластик куч юзага келади.

Жисм кесимининг бирлик юзасига мос келувчи, сон жиҳатдан эластик кучга тенг бўлган физик катталик - механик кучланиш деб аталади:

бу ерда -эластиклик кучи, - кесим юзаси.

Кесим юзаси бўйлаб кучланиш ўзгармас деб фараз қилинади.

Деформация бирлиги бўлиб, нисбий деформация , яъни жисм узунлашишининг унинг дастлабки узунлигига нисбати ҳисобланади

Гук қонунига биноан нисбий деформация кучланишга тўғри пропорционал бўлади:

бу ерда К- эластиклик модули.

Бир томонлама чўзилиш деформациянинг содда тури бўлиб ҳисобланади. Бу вақтда эластиклик модули К – Юнг модули (К=Е) деб аталади. Юнг модули сон жиҳатдан жисм узунлиги 2 бараварга узунлашиши (қисқариши) юз берадиган кучланишга тенг бўлади: бўлганда .

Мустаҳкамлик. Кучланишнинг деформацияга чизиқли боғлиқлиги, яъни Гук қонуни фақат маълум чегараларда сақланиб қолади. Маълум қийматга етганда, деформация чизиқли қонунга нисбатан тезроқ ўзгара (орта) бошлайди. <бўлганда, кучланиш таъсири тўхтатилгач намуна шакли тикланмайди. кучланиш сизилиш чегараси деб аталади. Механик кучланишнинг янада кучайтирилиши намунани бузилишига олиб келади. Бу жараён мустаҳкамлик чегараси деб аталувчи кучланиш қийматида содир бўлади. Шиша, керамика каби материалларда пластик деформация кузатилмайди ва намуна шу захотиёқ бузилади: . Бундай моддалар мўрт деб аталади. Мўрт материаллар қисқа вақтли юкламалар таъсирида ҳам осон бузилади. Кўпгина полимерларда эса аксинча, пластик деформация оралиғи жуда кенг бўлиб , бир неча ўн мартага етиши мумкин. Шунинг учун улар пластик моддалар деб аталадилар.

Ҳар бир материал чўзилганда (), сиқилганда (), эгилганда () ўзининг мустаҳкамлик чегарасига эга бўлади. Металларда бу уч турдаги мустаҳкамлик чегараси бир хил тартибга эга бўлади. Диэлектрикларда эса улар кучли равишда фарқланади: << (,). Мустаҳкамлик чегараси механик кучланиш бирлиги – паскалларда (Па) ўлчанади.

Механик мустаҳкамлик моддадаги молекула боғланиш турига боғлиқ бўлади: ковалент боғланишга эга кристаллар (олмос, кремний, германий) энг катта ва молекуляр боғланишга эга кристаллар (парафин) энг кичик қийматга эга бўлади.

Металл ўтказгичларнинг механик хоссалари кўп даражада механик ва температура жиҳатдан ишлов беришга, киритма мавжудлигига ва бошқаларга боғлиқ бўлади. Куйдириш (кейинги совутиш йўли билан бир неча юз даражагача қиздириш) қийматини сезиларли камайиши ва кўпайишига олиб келади

Уюшқоқлик. Уюшқоқлик (ёки ички ишқаланиш) деганда – суюқлик (ва газлар) нинг суюқликнинг бир қисми иккинчисига нисбатан силжиганда қаршилик кўрсатиш хоссаси тушунилади. Суюқликларнинг бу хоссаси сон жиҳатдан уюшқоқлик коэффициенти (ёки оддий уюшқоқлик) билан аниқланади. Уюшқоқлик Паскаль·с (Па·с) бирлигида ўлчанадиган динамик уюшқоқлик ҳамда квадрат метрнинг секундга нисбати (м²/с) билан ўлчанадиган, ни суюқлик зичлигига нисбати билан аниқланадиган кинематик уюшқоқлик турларига бўлинад. Масалан: сув ва спиртнинг уюшқоқлиги глицерин ва суртиладиган ҳамда шимдириладиган мойларнинг уюшқоқлигига нисбатан минг марта кичик.

Температура ортган сари уюшқоқлик кучли равишда камаяди. Температура 0 ⁰С дан 100 ⁰С гача ўзгартирилганда мойларнинг уюшқоқлиги юз мартага камаяди. Шунинг учун суртиладиган ва шимдириладиган изоляцион материаллар қиздирилган ҳолатда, улар жуда кичик ғовакларни ҳам тўлдира оладиган ҳолатда қуйилади.

Назорат саволлари

1. Радиоматериалларни қандай асосий турларини биласиз ?

2. Радиоматериаллар қандай асосий параметрлар билан баҳоланади ?

3. Модданинг электр ўтказувчанлиги ва солиштирма электр ўтказувчанлиги деганда нимани тушунасиз ?

4. Ўтказгич материалларга таъриф беринг ва мисоллар келтиринг.

5. Ярим ўтказгич материалларга таъриф беринг ва мисоллар келтиринг.

6. Диэлектрик материалларга таъриф беринг ва мисоллар келтиринг.

7. Радиоматериалларни иссиқлик тавсифномалари.

8. Радиоматериалларнинг механик ва физик-кимёвий тавсифномалари.

II БОБ

ЯРИМ ЎТКАЗГИЧ МАТЕРИАЛЛАР

════════════════════════════════════════════

2.1. Ярим ўтказгичнинг физик модели

Ярим ўтказгич деб хона температурасида солиштирма ўтказувчанлиги 10⁴-10^-10 См/см ни ташкил қиладиган, яъни ўтказгичлар (металлар) ва диэлектриклар солиштирма ўтказувчанлигининг оралиғида жойлашган моддаларга айтилади.

Амалиётда кенг қўлланилаётган ярим ўтказгич материалларни қуйидаги гуруҳларга бўлиш мумкин: оддий (содда) ярим ўтказгичлар (элементлар), ярим ўтказгичли кимёвий бирикмалар ва яримўтказгич комплекслар (масалан, керамик яримўтказгичлар).

Содда яримўтказгичларга бор, кремний, германий, фосфор, маргумуш, олтингугурт, селен, теллур ва йод киради. Ярим ўтказгичли кимёвий бирикмалар бўлиб SiC, InSb, GaAs, GaP, InP, InAs, GaSb, CdS, CdSe, PbS лар ҳисобланади. Кенг тарқалган ярим ўтказгичли комплекс бўлиб тирит - гил тупроқ билан маҳкамланган SiC уруғлари ва силит - суюқ шиша билан боғланган SiC уруғлари ҳисобланади.

Ярим ўтказгичли материаллар кристалл ва аморф, қаттиқ ва суюқ бўлиши мумкин. Кўп ярим ўтказгичлар кристалл қаттиқ жисмни ташкил этади. Тузилишидаги ва кимёвий таркибидаги фарқларига қарамасдан барча ярим ўтказгичли материаллар ташқи энергетик таъсир натижасида ўз электр хоссаларини кучли равишда ўзгартиришлари мумкин.

Қаттиқ жисмларнинг электр хоссалари эркин электронларнинг концентрацияси билан аниқланади. Потенциаллар фарқи таъсирида маълум йўналиш бўйлаб ҳаракатланиши мумкин бўлган электронлар – эркин электронлар дейилади. Қаттиқ жисм атом ёки молекулалар тизимидан иборат. Атомдаги электронлар фақат маълум (дискрет) энергия қийматига – энергетик сатҳларга эгадирлар. Атомларнинг бир - бири билан кучли ўзаро таъсири ҳисобига энергетик сатҳлар энергетик зоналарга бирлашиши мумкин. Демак, турли кристаллар ўзининг зона диаграммалари билан характерланади, унда рухсат этилган зоналар, таъқиқланган зоналар билан алмашиниб туради. Юқори жойлашган рухсат этилган зона- ўтказувчанлик зонаси, унинг остида жойлашган зона - валент зона деб аталади. Ўтказувчанлик зонасининг энг пастки (кичик энергияли) сатҳи - ўтказувчанлик зонасининг туби деб аталади. Валент зонасининг энг юқори (катта энергияли) сатҳи – валент зонасининг шипи деб аталади. Абсолют ноль температурада валент зонадаги барча энергетик сатҳлар электронлар билан тўлган бўлади. Бу вақтда ўтказувчанлик зонаси умуман бўш ёки пастки сатҳларигина тўлган бўлади. Биринчи ҳолат металларга хос, иккинчи ҳолат эса – хусусий (киритмасиз) ярим ўтказгичларга ва диэлектрикларга хос (2.1-расм). Вертикал ўқ бўйлаб энергия W қўйилган. Металларда ўтказувчанлик зонаси валент зонасига киришиб кетган бўлади.

Диэлектрикларда эса таъқиқланган зона кенглиги бир неча электрон- вольтни (электрон – вольт, бу электрон 1 В потенциаллар фарқидан олган энергияси) ташкил этади. Энг кенг қўлланиладиган ярим ўтказгичларнинг тақиқланган зона кенглиги 0,5¸2,5 эВ ни ташкил этади.

2.1-расм. Металл, яримўтказгич ва диэлектрикнинг Т= 0 Кдаги

зона диаграммалари

Энергетик сатҳларнинг эгалланганлик холати кристалларнинг электр ўтказувчанлигида намоён бўлади. Ташқи манъба ҳисобига кристаллда электр токни юзага келтириш учун электр майдон ҳосил қилинади. Бу майдон электронларни тезлатади ва уларни энергиясини оширади. Зона диаграммаси тилида бу жараён электронларни қўзғатилиши дейилади. Бунда электронлар дастлабки эгаллаб турган энергетик сатҳидан зонанинг бошқа юқорироқ сатҳига кўчади. Электронлар билан буткул тўлган зонадаги электронлар ўз энергияларини ўзгартира олмайдилар ва шу сабабли электр токи ҳосил қилишда иштирок эта олмайдилар. Демак, Т=0 К да ярим ўтказгичнинг электр ўтказувчанлиги нольга тенг.

2.2. Хусусий ярим ўтказгичларнинг электр ўтказувчанлиги

Хусусий ярим ўтказгичларда, нольдан фарқли температурада электронларнинг бир қисми валент зонадан юқорироқ сатҳларга – ўтказувчанлик зонасига ўтадилар. Бундай ўтишга етарли бўладиган энергия таъқиқланган зона кенглиги билан аниқланади. Ўтказувчанлик зонасининг бирор энергетик сатҳига мос энергияга эга электронлар, эркин электронлар деб аталади. Чунки улар электр майдон таъсирида кристалл ичида ҳаракатланишлари мумкин. Ўтказувчанлик зонасига ўтган электронлар валент зонада тўлмаган энергетик сатҳларни – ковакларни қолдирадилар. Бу сатҳлар валент зонанинг бошқа электронлари билан тўлдирилиши мумкин. Бу ковакларнинг ҳаракатини билдиради. Коваклар электронларга тенг мусбат зарядга эгадирлар. Электронни валент зонадан ўтказувчанлик зонасига ўтиш жараёни электрон–ковак жуфтлигининг генерацияси деб аталади. Электронларни ўтказувчанлик зонасидан валент зонасига қайтиши- электрон ва ковак рекомбинацияси (йўқолиши)га олиб келади.

Термогенерация натижасида хусусий ярим ўтказгичда юзага келадиган эркин электронлар концентрацияси қуйидаги ифода билан аниқланади:

(2.1)

бу ерда - таъқиқланган зона кенглиги

N_C – ўтказувчанлик зонасидаги эффектив зичлик ҳолати (германий учун N_C=5·10¹⁹ см^-3 , кремний учун N_C=2·10²⁰ см^-3).

Коваклар сони эркин электронлар сонига тенг:

(2.2)

Электрон ва ковакларнинг концентрациясидаги i индекси (intrinsic- “хусусий” сўзидан олинган) хусусий заряд ташувчилар эканини билдиради.

Электр ўтказувчанлик сон жиҳатдан солиштирма электр ўтказувчанликкатталиги билан характерланади. Хусусий ярим ўтказгичлар учун

(2.3)

бу ерда - мос равишда электрон ва ковакларнинг

ҳаракатчанлиги

Электрон – ковак жуфтларининг генерацияси ярим ўтказгич ёруғлик нури билан ёритилганда ҳам содир бўлади. Агар ёруғлик нури фотонлари энергияси таъқиқланган зона кенглигидан ортиб кетса, у ҳолда фотон валент электронни қўзғотиши мумкин. Натижада электрон валент зонадан ўтказувчанлик зонасига ўтади. Бу ҳодиса ички фотоэффект деб аталади. Демак, ярим ўтказгичга ёруғлик нури туширилганда унинг заряд ташувчилар концентрацияси ва солиштирма электр ўтказувчанлиги ортади

(2.4)

бу ерда n_i=p_i – берилган температурадаги хусусий концентрация.

Шундай қилиб, ёруғлик сигналлари электр сигналига айлантирилади. Бу турдаги содда ярим ўтказгич асбоб - фоторезистор деб аталади.

Фоторезистор учун дастлабки материал бўлиб турли элементларнинг сульфидлари, селенидлари ва теллуридлари, ҳамда PbS, PbSe, PbTe, InSb, CdS лар хизмат қилади.

2.3. Киритмали ярим ўтказгичларнинг

электр ўтказувчанлиги

Кўп ярим ўтказгич асбобларда киритмали ярим ўтказгичлар қўлланилади. Киритмалар эркин заряд ташувчиларни юзага келтириши керак. Содда ярим ўтказгичларда бегона атомлар киритма бўлиб хизмат қиладилар. Агар киритма атомлари кристалл панжарада жойлашган бўлса, улар алмашиниш киритмалари, агар тугунлар орасида жойлашган бўлса – киритиш (жорий этиш) киритмалари деб аталадилар.

Алмашиниш натижалари киритма атомининг валентлигига боғлиқ. Бунда, ярим ўтказгичнинг таъқиқланган зона оралиғида дискрет энергетик сатҳлар ҳосил қиладиган атомларга эга киритмалар ишлатилади. Агар уларнинг сатҳлари асосий ярим ўтказгичнинг ўтказувчанлик зонаси тубида жойлашган бўлса, хатто унча катта бўлмаган температурада ҳам электронлар кристалл бўйлаб эркин ҳаракатланиш имкониятига эга бўлиб, бу зона сатҳларига ўтишлари мумкин

Киритма атомлари, электронларидан ажралиб, мусбат зарядланган ионларга айланади. Демак, электр ўтказувчанликда иштирок этмайдилар. Киритмали эркин электронлар хусусий эркин электронларга қўшилиб борадилар. Шунинг учун ярим ўтказгичнинг ўтказувчанлиги кўп холларда электрон кўринишга эга бўлади. Бундай ярим ўтказгичлар электрон ёки n- турдаги (n-negative) ярим ўтказгич деб аталади. Киритмалар эса донор киритмалар деб аталади. Уларга беш валентли фосфор, маргумуш ва сурьма атомлари киради.

Бошқа киритмалар асосий ярим ўтказгич таъқиқланган зонаси ичида- валент зона шипи яқинида чала тўлдирилган сатҳларга эга бўлиши мумкин. Иссиқлик ҳисобига қўзғотилиши ҳисобига киритма атоми қўзғолмас манфий зарядланган ионга айланади. Бундан ташқари, кристалл бўйлаб ҳаракатлана оладиган ковак юзага келади.

Киритма ҳолидаги коваклар хусусий ковакларга қўшилиши мумкин, демак, ўтказувчанлик кўп ҳолларда ковак кўринишга эга бўлади. Бундай ярим ўтказгичлар ковак ёки р- турдаги (р-positive) ярим ўтказгич деб аталади. Ковак ўтказувчанликни юзага келтирувчи киритмалар акцепторлар деб аталади. Уларга уч валентли бор, алюминий, галлий ва индий атомлари киради.

Электрон – ковак ўтиш.

Ярим ўтказгич асбобларнинг кўпчилиги бир жинсли бўлмаган тузилишга эга. Бундай тузилмаларнинг икки асосий тури: р-n ўтиш деб аталувчи (n- ва р- турдаги ярим ўтказгичларнинг контакти) ўтиш ва металл- ярим ўтказгич ўтиш мавжуд.

Турли тузилишга эга бўлган ярим ўтказгич сатҳларнинг комбинацияси бир томонлама электр ўтказувчанликка эга бўлади: у бир томонга иккинчи томонга нисбатан анча яхши ток ўтказади.

Агар ярим ўтказгич бир соҳасида электрон электр ўтказувчанлик, иккинчи соҳасида – ковак электр ўтказувчанлик мавжуд бўлса, бу соҳалар орасидаги чегара электрон – ковак ёки р-n ўтиш деб аталади. Бундай ярим ўтказгич бир жинсли бўлмаган ярим ўтказгич деб аталади, унинг электр ўтказувчанлиги эса кучланиш манбаига уланишига кучли равишда боғлиқ бўлади.

Агар кучланиш манбаининг мусбат қутби р- соҳага, манфий қутби n–соҳага уланган бўлса, ток кучи жуда катта бўлади ва кучланиш ортган сари ортиб боради. Тескари кучланиш берилганда (р-соҳага кучланиш манбаининг манфий қутби берилса) ток кучи жуда кичик бўлади ва кучланишга боғлиқ бўлмайди. Шундай қилиб, р-n ўтиш бир томонлама ўтказувчанликка эга. Олдинги асрнинг ўрталарида транзистор - электрон лампа функциясини бажара оладиган ярим ўтказгич асбоб яратилди. Унда бир жинсли бўлмаган ярим ўтказгич иккита р-n ўтишга эга бўлган. р-n ўтиш бир ва ундан кичик микрометрга тенг қалинликка эга экан. Демак, транзистор жуда кичик ўлчамларга эга бўлиши мумкин. Замонавий мураккаб электрон қурилмалар, масалан шахсий компьютерлар миллионлаб диод ва транзисторлардан ташкил топади. Улар бир вақтнинг ўзида ягона ярим ўтказгич кристалл сиртида бир варакайига тайёрланади. Транзисторларни ўзаро электр улаш йўли билан интеграл микросхемалар (ИМС) олинади. ИМСлар ишлаб чиқаришда кремний жуда кенг қўлланилади. Баъзи холларда галлий арсениди ва фосфиди ҳамда бошқа ярим ўтказгич бирикмалар ҳам қўлланилади.

2.4. Ярим ўтказгичлар тайёрлаш технологияси

Табиатда кремний фақат оксидланган ҳолда учрайди. Техник кремний, кремний икки оксидини (SiO₂) электр ёйида тиклаш йўли билан олинади. Бу кремний 1 % киритмага эга бўлиб, ярим ўтказгич сифатида қўлланилиши мумкин эмас. У соф кремнийли ярим ўтказгич олиш учун дастлабки хом ашё ҳисобланади. Яроқли ярим ўтказгич асбобларнинг чиқиш фоизи, асосан ярим ўтказгични бегона киритмалардан тозалаш даражасига боғлиқ. Кўпчилик ярим ўтказгич асбобларни ясашда (транзисторлар, диодлар) махсус тозаланган монокристалл материаллар қўлланилади. Фото ва терморезисторларда ярим кристалл аморф моддалар қўлланилади.

NiCa, Cu, Mn ва бошқалардан тозалаш учун қуйма холдаги техник кремний (германий) кварц шишали (графит) кемага жойлаштирилади ва юқори частотали генератор ёрдамида ингичка эритилган зона ҳосил бўлади.

Киритмалар қаттиқ ҳолатидагига кўра, суюқ фазада кўпроқ эрувчанликка эга. Шунинг учун эриган зонани секин – аста тозаланаётган намуна бўйлаб ҳаракатлантирилса, у холда киритмалар қуйманинг бир бошига келиб қоладилар. Қуйманинг ифлосланган қисми олиб ташланади. Тозалашнинг бундай усули зонали эритиш деб аталиди.

Монокристалл олиш учун эритмадан суғуриб олиш усули (Чохральский усули) қўлланилади. Киритмалардан яхшилаб тозаланган ярим ўтказгич тигелда эритилади. Сўнгра эритмага худди шу материалдан монокристалл ўсиш маркази киритилади ва айлантириб туриб, у секин кўтарилади. Ўсиш маркази бўйлаб, сирт таранглик билан ушлаб туриладиган эритманинг суюқ устуни ҳосил бўлади. Устун анча паст температура соҳасига тушиб қотади ва монокристалл ҳосил бўлади. Бу монокристалл диаметри эритма температурасига боғлиқ равишда 40 мм гача узунликда 20-80 мм атрофида бўлади.

Назорат саволлари

1. Ярим ўтказгичларни ўзига хос хусусиятларини айтиб беринг.

2. Ярим ўтказгичларни зона диаграммасини тушунтириб беринг.

3. Эркин заряд ташувчи (ЭЗТ) деганда нимани тушунасиз ?

4. Электрон ва ковак ўтказувчанликка таъриф беринг.

5. Хусусий электр ўтазувчанлик нима ? Хусусий ярим ўтказгичларда

ЭЗТ концентрацияси.

6. Ярим ўтказгич характеристикасига қандай киритмалар таъсир кўрсатади ?

7. Донор ва акцептор киритмалар нима ?

8. Электрон ва ковак ярим ўтказгичга таъриф беринг.

9. Қандай ЭЗТ асосий ва қандайлари асосий бўлмаган деб аталади ?

10. Нима сабабли температура ўзгарганда ярим ўтказгичдаги

ЭЗТ концентрацияси ўзгаради ва қандай ўзгаради ?

III БОБ

ЎТКАЗГИЧ МАТЕРИАЛЛАР

════════════════════════════════════════════

3.1. Юқори ўтказувчанликка эга бўлган

ўтказгич материаллар

Юқори ўтказувчанликка эга бўлган энг кенг тарқалган материаллар бўлиб мис ва алюминий, интеграл схемотехникада эса яна олтин, никель, қўрғошин, кумуш ва Cr билан Au, Ti ва Au тизимлари, молибден ва бошқалар ҳисобланади.

Мис. Электротехника ва металлургия мисни энг кўп истеъмол қиладиган соҳалар ҳисобланади. Электротехникада асосан мис ўтказгич материаллар ишлаб чиқаришда, металлургияда эса- турли материаллар билан қотишмалар олишда қўлланилади.

Мис қуйидаги характеристика ва параметрлар билан характерланади:

- кичик солиштирма қаршилик;

- етарли даражада механик мустаҳкамлик;

- қониқарли равишда емирилишларга чидамлилик;

- яхши ишлов берилувчанлик: мис лист ва ленталарга текисланади, миллиметрнинг мингдан бир қисми қалинлигидаги сим кўринишида чўзилади;

- пайванд ишларининг нисбатан осонлиги.

Мис махсус конверторларда унинг олтингугуртли бирикмаларидан ажратиб олинади. Эритилган қора мис таркибида 95 – 98 % Сu бўлади. Ундаги аралашмаларнинг кўп қисми печларда қайта эритиш натижасида олиб ташланади. Бу вақтда 99,7 % Сu бўлган мис олинади. Янада соф мис олиш учун мис электролит тозаланади.

Ўтказгич материал сифатида М1 (9,99 % Сu) ва М0 (99,95 % Сu) маркали мис ишлатилади. Миснинг солиштирма ўтказувчанлиги бошқа металлар каби киритма мавжудлигига ва унинг турига кучли равишда боғлиқ бўлади. Киритмалар металларда солиштирма қаршиликни ортишига сабаб бўладилар. Айниқса киритма ва қотишмали металл бир бири билан қаттиқ эритма ҳосил қилганда кескин ортади, яъни қотиш вақтида биргаликда кристаллашадилар ва бир металл атомлари иккинчисининг панжарасига кирадилар. Мис таркибида Zn, Cd, Ag, Ni, Sn, Al, Be, As, Si ва P киритмалари бўлиши мумкин.

Мис солиштирма ўтказувчанлигига баъзи металл киритмаларининг таъсири 3.1-расмда келтирилган. Электролит тозалашдан сўнг миснинг катод платиналари 80 – 90 кгли болванкаларга эритилади, яъни талаб қилинаётган кесим юзасига эга бўлган маҳсулот текисланади ва чўзилади. Совуқ ҳолатда чўзиш натижасида қаттиқ мис (МТ) ҳосил қилинади. Наклёп натижасида мис чўзилишда юқори мустаҳкамлик чегарасига ва узилиш олдидан нисбатан кичик узунлашишга, ҳамда букилганда қаттиқлик ва эгилувчанликка эга бўлади. Қаттиқ мисдан тайёрланган сим пружина хоссасига эга бўлади. Наклёп – совуқ холатда деформация таъсири ўзгариши натижасида металл деформациясининг ўзгариш жараёни. Натижада металлнинг мустаҳкамлиги ортади ва эластиклиги пасаяди.

3.1 – расм. Мис электр ўтказувчанлигига киритманинг таъсири.

Соф миснинг солиштирма ўтказувчанлиги 100 % деб қабул қилинган.

Киритмалар эгри чизиқлар олдида кўрсатилган.

Агар мис куйдирилса, яъни кейинги совутиш йўли билан бир неча юз градусгача қиздирилса, юмшоқ мис (ММ) ҳосил бўлади. Бу мис нисбатан эгилувчан, кичик қатиқликка ва унча катта бўлмаган мутаҳкамликка эга. Узилишдан олдин кучли равишда чўзилади ва солиштирма қаршилиги анча юқори. Миснинг солиштирма қаршилигига куйдиришнинг таъсири 3.2-расмда ифодаланган.

Қаттиқ мисдан контакт симлари, тақсимлаш қурилмалари шиналари, электр машина пластиналари ва бошқалар тайёрланади. Айлана ва тўғри бурчакли кесимга эга бўлган мис симлар асосан кабеллар ва ғалтак симлари сифатида ишлатилади. Чунки бу ҳолларда мустаҳкамлик эмас, балки эгилувчанлик ва пружинавийликнинг йўқлиги муҳим саналади.

3.2- расм. Мис солиштирма қаршилигига куйдиришнинг таъсири

Мис ва алюминий симнинг хоссалари 3.1-жадвалда келтирилган.

3.1-жадвал

Параметр	Мис		Алюминий
	МТ	ММ	АТ	АМ
Чўзилишдаги мустаҳкамлик чегараси , МПа, (кичик эмас)	360-390	260-280	160-170	80
Узилишдаги нисбий чўзилиш , %, (кичик эмас)	0,5-2,5	18-35	1,5-2	10-80
Солиштирма қаршилик , мкОм·м, (катта эмас)	0,0179 -0,0182	0,01754	0,0295	0,0290

Электротехниканинг турли соҳаларида мисдан ташқари ўтказгич материал сифатида унинг қўрғошин, кремний, фосфор, бериллий, хром, магний, кадмий билан қотишмалари ҳам қўлланилади. Бундай қотишмалар бронза деб аталади. Бронза ток ўтказувчи пружиналар ва х.з. тайёрлашда ишлатилади. Электротехникада қўлланиладиган баъзи мис қотишмаларининг таркиби ва хоссалари 3.2-жадвалда келтирилган.

Кадмийли бронза энг юқори механик мустаҳкамлик ва қаттиқликка эга. Шунинг учун у махсус контакт симларда ва маъсул вазифаларни бажарадиган пластина коллекторларини ишлаб чиқаришда ишлатилади.

3.2-жадвал

Қотишма	Ҳолати	Солиштира ўтказувчанлик , мисга нисбатан % ҳисобида	Узулишдаги мустаҳкамлик чегараси , МПа	Узилишдаги нисбий чўзилиш , %,
Кадмийли бронза (0,9 % Cd)	Қаттиқ куйдирилган	83-90 95	1050 гача 310	4 50 гача
Бронза (0,8 % Cd, 0,6 % Sn)	Қаттиқ куйдирилган	50 – 55 55 – 60	730 гача 290	4 55 гача
Бронза (2,5% Al, 2% Sn)	Қаттиқ куйдирилган	15 – 18 15 –18	970 гача 370	4 45 гача
Фосфорли бронза 7 % Sn, 0,1 % P	Қаттиқ куйдирилган	10 – 15 10 – 15	1050 гача 400	3 60 гача
Латунь (30 % Zn)	Қаттиқ куйдирилган	25 25	880 гача 320-350	5 60-70 гача

Латунь етарли даражада юқори солиштирма қаршиликка эга ва шу сабабли осон штамповка, чуқур сўрилиш ва х.з. қилинади. Электротехникада турли шаклдаги ва профилдаги ток ўтказувчи деталлар ясашда кенг қўлланилади.

Мис анча қиммат ва камёб материал ҳисобланади ва ўтказгич материал сифатида кўп ҳолларда бошқа металлар билан, асосан алюминий билан алмаштирилади.

Алюминий. Алюминий ўтказгич материаллар ичида мисдан сўнг иккинчи ўринда туради ва енгил металл ҳисобланади, яъни зичлиги 5000 кг/м³ дан кам эмас. Алюминий зичлиги мисникидан тахминан 3,5 марта енгил. Алюминийнинг асосий массаси алюмосиликатларда мужассамлашган. Алюмосиликатларни парчалайдиган маҳсулот бўлиб каолин (Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O), боксит (Al₂O₃·H₂O) ва криолит (AlF₃·3NaF) лар ҳисобланади.

Ҳозирги вақтда оддий алюминий боксит эритмасини эритилган криолитдан электролиз қилиш натижасида олинади. Алюминийнинг электр ўтказувчанлиги жуда юқори ва мис электр ўтказувчанлигининг 0,6 қисмини ташкил этади. Мисдан уч баравар енгил бўлган алюминий, электр симлар ишлаб чиқаришда мисни бутунлай сиқиб чиқарди.

Бу натижани шартли равишда тенг ўтказувчанликни таъминлайдиган алюминий симларнинг мис симларнинг оғирлигидан икки марта енгиллиги билан изоҳлаш мумкин. Бу вақтда алюминийнинг бир тоннаси мисникидан икки баравар қимматлигини ва мисга нисбатан камёб материаллигини ҳам эътибордан четда қолдириш керак эмас.

Электротехник мақсадларда А1 маркали алюминий ишлатилади, ундаги киритмалар миқдори 0,5 % дан ошмайди. Янада соф алюминий АВ00 маркали бўлиб (киритмалар миқдори 0,03 % дан ошмайди), алюминийли фольга, электролит конденсаторларнинг корпуси ва электродларини ясашда қўлланилади. Алюминийни текислаш, чўзиш ва куйдириш жараёнлари мисникидаги амалларга айнан мос келади. Алюминийдан қалинлиги жуда кичик бўлган (6 – 7 мкм гача) қоғозли ва пардали конденсаторларда обкладка сифатида ишлатиладиган фольга ҳосил қилиш мумкин. Мазкур материал конденсаторлар ясаш мумкин бўлган бошқа металлар (масалан, никель, хром)га нисбатан кам миқдорда қисқа туташувларга олиб келади. Бу холат алюминийнинг анча паст буғланиш температурасига эга эканлиги билан тушунтирилади.

Алюминий – интеграл микросхемалар (ИМС) асоси ва кристалл сиртида диод ва транзисторларнинг чиқишлари, контакт юзалар, схеманинг ички боғланишларини ҳосил қилиш жараёни – металлизациялашда қўлланилади. Бу вақтда алюминий қалинлиги 0,5 дан 2 мкм гача бўлган парда кўринишида бўлади. Металлизация учун олтин, никель, қалай, кумуш, хром, алюминий ва Or-Au, Ti-Au, Mo-Au, Ti-Pt-Au ва х.з. тизимлар қўлланилиши мумкин.

Кремнийли ИМСларда металлизация сифатида алюминий кўпроқ қўлланилади, чунки у қуйидаги сифатларга эга:

- юпқа парда сифатида суртилган алюминий, ҳажмий материал ўтказувчанлигига яқин бўлган юқори ўтказувчанликка эга;

- кремний нисбатан яхши адгезияга эга;

- вакуумда буғланади;

- етарли даражада эгилувчан бўлиб, температуранинг даврий ўзгаришларига бардошли;

- арзон нархга эга.

Металлизация вакуумда термик буғланиш усули билан амалга оширилади. Алюминий ҳавода юпқа оксид парда орқали актив оксидланади. Бу парда алюминийни кейинги емирилишлардан сақлайди, катта ўтиш қаршилигини ҳосил қилмайди. Шунинг учун микросхема контакт сиртлари билан ташқи чиқишларни бирлаштириш ультратовуш паяльниги ёки махсус пасталар – кавшарларни қўллаш ёрдамида пайвандлаш билан амалга оширилади.

Алюминий қотишмалари. Алюминий қотишмалари юқори механик мустаҳкамликка эга. Альдрей қотишмаси таркиби 0,3 – 0,5 %Mg, 0,4 – 0,7 % Si ва 0,2 – 0,3 Fe дан иборат (қолгани алюминий). Сим кўринишидаги альдрей зичлиги 2,7 Мг/м³, =350 МПа, =6,5 %; = 23·10^-6 К^-1; =0,0317 мкОм·м; =0,0036 К^-1. Шундай қилиб, альдрей алюминий енгилигини сақлаб қолган ҳолда ва уникига яқин солиштирма ўтказувчанликка эга бўлиб, бир вақтнинг ўзида механик мустаҳкамлиги қаттиқ чўзилган мисникига яқинлашади.

Турли металлар. Қуйида электрон ва электр абоблар, кабеллар ва бошқаларни ишлаб чиқариш ва монтаж қилишда кенг қўлланиладиган баъзи металларнинг хоссалари келтирилган.

Олтин. Олтин юқори эгилувчанликка, = 0,024 мкОм·м га эга бўлган металл. Электротехникада олтин емирилишларга бардошли қопламалар, электродлар, Шоттки ўтишили диод ва транзисторлар ясашда контакт материал сифатида ишлатилади.

Кумуш. Кумуш нормал температурада оксидланишга бардошли материал. Кумуш нормал температурада анча кичик солиштирма қаршиликка эга (= 0,016 мкОм·м) ва ярим ўтказгич асбобларнинг контактларини ясашда, ҳамда керамик, слюдали конденсаторларнинг обкладкалари сифатида қўлланилади.

Платина. Платина нормал шароитларда оксидланмайдиган ҳамда кимёвий таъсирларга бардошли металл. Платина диаметри 1 мкмгача бўлган ингичка иплар кўринишида чўзилиши мумкин бўлиб, электрометр ва бошқа сезгирлиги юқори бўлган асбобларда ҳаракатчан тизимларнинг осма элементлари сифатида қўлланилиши мумкин. Бундан ташқари, платина 1600 ⁰С гача бўлган юқори температураларда ишлайдиган термопаралар ясашда ҳамда монолит керамик конденсаторларда электродларни ўраш учун қўлланилади.

Қўрғошин. Қўрғошин – юмшоқ, эгилувчан, юқори солиштирма қаршиликка (= 0,21 мкОм·м), кичик мустаҳкамликка эга бўлган металл. Емирилишларга нисбатан жуда юқори бардошликка эга, сув, олтингугуртли ва тузли кислоталар ва бир қатор таъсирларга бардошли. Катта миқдордаги қўрғошин электр кабелларини намлик таъсиридан ҳимояловчи изоляциялар, қобиқлар сифатида кенг қўлланилади. Қўрғошин юмшоқ сақлагичлар ясашда ҳам ишлатилади, чунки анча паст эриш темпераутарасига (327 ⁰С) эга.

Қалай. Қалай – юмшоқ, чўзилувчан металл бўлиб, қалинлиги 6 – 8 мкм бўлган юпқа фольга олиш имкониятини беради. 15 % қалай ва 1 % сурьма киритмали фольга баъзи турдаги слюдали конденсаторлар ишлаб чиқаришда қўлланилади. Катта миқдорда қалай бронза ва кавшарлар ясашда ишлатилади.

Рух. Рух – электролитик тозаланадиган металл. Рух латунь таркибий қисми, ҳимояловчи қобиғи сифатида қўлланилади. Бундан ташқари, рух фотоэлементларда ва кичик ўлчамли металл-қоғозли конденсаторларнинг қоғозини металлаштиришда ҳам қўлланилади. Қоғозга металл қатламини суртиш 600 ⁰С температурада вакуумда рухни буғлаш йўли билан амалга оширилади.

Кадмий. Кадмий – рух каби электролит тозаланадиган металл. Фотоэлементлар ва ўта юқори частота толаларини кумуш ўрнига қобиқлаш учун қўлланилади. Кадмий бир қатор бронзалар ва кавшарлар таркибига киради.

Индий. Индий – паст эриш темпеарутурасига (156 ⁰С) эга бўлиб, ярим ўтказгичли диод ва транзисторлар ишлаб чиқаришда контакт материал ва акцептор киритма сифатида қўлланиладиган металл.

Галлий. Галлий – деярли хона температурасида (29,7 ⁰С) эрийдиган металл. Индий каби, у ҳам ярим ўтказгичли техникада германий учун акцептор киритма сифатида ишлатилади.

3.2. Юқори қаршиликка эга бўлган

ўтказгич материаллар

Юқори қаршиликкка эга бўлган қотишмалар. Юқори қаршиликка эга бўлган қотишмаларга нормал температурада қиймати 0,3 мкОм·м кичик бўлмаган материаллар киради. Улар резисторлар, турли датчиклар, термопаралар, электр қиздиргич элементлар ва бошқалар ясашда ишлатилади.

Икки ёки ундан кўп металлардан иборат қотишмаларда нинг ортиши фақат улар қаттиқ эритма ҳосил қилган холларидагина юз беради. Яъни қотиш жараёнида бирлашган кристалл ҳосил бўлади ва бир металл атоми иккинчисининг кристалл панжарасига киради.

Турли кимёвий таркибга эга бўлган икки металл эритилганда, ҳар бирининг таркиби фоизи ўзгариши натижасида бир металл атоми иккинчисининг фазовий панжарасига кириши сабабли, қаттиқ эритмалар ёки турли кимёвий тузилмага эга бўлган бирикмалар (дальтонидлар) ҳосил бўлади. Биринчи турга Cu- Ni тизимидаги қотишма мисол бўла олади. нинг қотишма таркибидаги компонент фоизининг ўзгаришига боғлиқлиги 3.3-расмда ифодаланган.

Mg-Zn тизимида компонент фоизининг ўзгариши турли кимёвий бирикмалар ҳосил бўлишига олиб келади. Mg-Zn тизимидаги қотишмадаги кимёвий бирикмалар тури ва га боғлиқлиги 3.4–расмда келтирилган. функция эгри чизиғида сингумер нуқталар кузатилади; бу нуқталар оралиғида қотишма таркибинингфункцияси текис эгри чизиғни ифодалайди.

Агар икки металл қотишмаси ажралган кристалл (яъни, қотишма компонентлари қаттиқ эритма ҳосил қилса ва кристалл панжара бузилмаса) ҳосил қилса, у ҳолда қотишма си силжишнинг арифметик қоидаси билан аниқланади.

Қотишмалар электр ўлчов асбоблари ва намунавий резисторларда қўлланилганда, юқори солиштирма қаршиликдан ташқари, нинг вақт бўйича барқарорлиги, солиштирма қаршиликнинг кичик температура коэффициенти талаб қилинади. Электр қиздиргич асбоблар учун қотишмалар ҳавода юқори температураларда ( 1000 ⁰С ва ундан юқори) узоқ вақт ишлаши талаб қилинади. Кўп ҳолларда қотишмалардан жуда кичик диаметрли эгилувчан симлар ясалади.

3.3-расм. нинг қотишма таркибидаги компонент фоизининг

ўзгаришига боғлиқлиги

3.4-расм. Mg-Zn тизимидаги қотишманинг кимёвий бирикиш турлари ва

га боғлиқлиги:

1- соф Mg; 2- MgZn; 3- Mg₂Zn₃; 4- MgZn₄; 5- MgZn₆; 6- соф Zn.

Манганин. Намунавий резисторлар ва турли қотишмали асбоблар ясашда қўлланилади. Унинг тахминий таркиби: Cu-85 %, Mn – 12 %, Ni – 3 %. Манганинда қиймати 0,42 – 0,48 мкОм·м тенг, - анча кичик бўлиб, 6¸50·10^-6 К^-1 ни ташкил этади. Манганин ингичка (диаметри 0,02 ммгача бўлган) симга чўзилиши мумкин бўлиб, кўп ҳолларда эмалланган изоляция да ишлаб чиқарилади. Кичик ва вақт бўйича барқарор қийматини олиш учун манганинли сим махсус термо қайта ишловдан ўтказилади (550 – 600 ⁰С температурали вакуумда куйдирилади ва сўнгра секин совутилади). Манганин каби қотишмаларнинг узоқ ватқ ишлай оладиган ишчи температураси 200 ⁰Сдан ошмайди. Механик хоссалари: =450-600 МПа, = 15-30 %. Манганин зичлиги 8,4 Мг/м³

Константан. Константан 60 % мис ва 40 % никелдан ташкил топган қотишма. Мис ва никелнинг айнан шундай нисбатида константан юқори солиштирма қаршиликка =0,48-0,52 мкОм·м ҳамда кичик = - (5-25)· 10^-6 К^-1 қийматига эга бўлади. Константаннинг иссиқликка чидамлилиги манганинга нисбатан юқори бўлиб, 40 ⁰С бўлган температурада узоқ вақт ишлай оладиган реостатлар ва электр қиздиргич асбоблар ясашда қўлланилади. Константан бир неча юз градус температураларни ўлчайдиган термопаралар ишлаб чиқаришда ҳам ишлатилади.

Темир асосидаги қотишмалар. Бундай қотишмалар асосан электр қиздиргич элементларда қўлланилади. Бундай элементларнинг иссиқликка бардошлиги уларда қизиш натижасида ҳавода силлиқ оксид парда ҳосил қиладиган металларнинг мавжудлиги билан ифодаланади. Никель, хром ва алюминий бундай металларга мисол бўла олади. Темир қизитилганда осон оксидланади, лекин қотишмада темир миқдори қанча кўп бўлса, бу қотишма иссиқликка шунча чидамли бўлади.

Fe-Ni-Cr тизимидаги қотишма нихром ёки (темир миқдори юқори бўлганда) ферронихром; Fe-Ni-Al тизимидаги қотишмалар эса фехраль ва хромаль деб аталади.

Турли қотишмалар ҳарфлар ва сонлардан иборат бўлган шартли белгиланиш тизимига эга. Ҳарфлар қотишма номига кирувчи элементларнинг асосий хоссаларини намоён этиб, ҳар доим ҳам унинг биринчи ҳарфида ифодаланмайди (масалан, Б ҳарфи ниобий эканлигини ифодалайди, В – вольфрам, Г -марганец, Д - мис, К – кобальт, Л – бериллий, Н – никель, Т – титан, Х – хром, Ю – алюминий ва х.з.), сон эса мазкур компонентнинг қотишмадаги таҳминий миқдорини англатади (% массаларида); белги бошидаги қўшимча сон (0 сони) қотишмадаги элемент миқдорининг оширилганлигини ёки (1 сони) камайтирилганлигини билдиради. Шундай қилиб, 3.3-жадвалдаги ОХ25Ю5 белги 25 % хром ва 5 % алюминийдан ташкил топган юқори иссиқликка чидамлиликка эга бўлган қотишмага мос келади.

Агар оксид учувчан бўлса, қолган металлни оксидланишдан ҳимоялаши мумкин. Вольфрам ва молибден оксидлари осон учади, шунинг учун бундай металлар кислород таъсирида қизиган холатда ишлай олмайдилар. Агар оксид учувчан бўлмаса, оксидланиш жараёнида металл сиртида парда ҳосил қиладилар.

ТКl ва унинг оксид пардалари қиймати бир бирига яқин бўлган қотишмалар ҳавода, юқори температурада катта барқарорликка эга бўладилар. Хром–никелли қотишмаларнинг бардошлиги шу билан тушунтирилади.

Температура кескин ўзгарганда оксид пардада ёриқлар ҳосил бўлиши мумкин; у ҳолда яна қизиш натижасида ҳаво кислороди ҳосил бўлган ёриқларга кириб қотишмани оксидланишини давом эттиради. Шу сабабли нихромдан ясалган электр қиздиргич элемент қисқа вақтларда ишлатилганда, худди шу температурада узлуксиз ишлашига кўра тезроқ куйиб кетиши мумкин.

3.3- жадвал

Хром – алюминийли қотишмаларнинг хоссалари

Қотишма маркаси	Масса таркиби, % ларда (қолгани Fe)					, мкО·м	ТК, 10^-6К^-1	Тмах. ишчи, ^0С
	Cr	Al	C	Si	Mn
Х13Ю4	12-15	3,5-5,5	0,15	1,0	0,7	1,26	150	750
1Х17Ю5	16-19	4,0-6,0	0,12	1,2	0,7	1,30	60	850
1Х25Ю5	23-27	4,5-6,5	0,12	1,2	0,7	1,40	50	1000
0Х25Ю5	23-27	4,5-6,5	0,06	0,6	0,7	1,40	50	1400

3.4- жадвал

Нихром турли қотишма хоссалари

Қотишма маркаси	Масса таркиби, % ларда (қолгани Fe)			Зичлик, Мг/м^3	, мкО·м	ТК, 10^-6К^-1	Тмах. ишчи, ^0С
	Cr	Ni	Mn
Х15Н60	15-18	55-61	1,5	8,2-8,3	1,1-1,2	100-200	1000
Х20Н80	20-23	77-78	1,5	8,4-8,5	1,0-1,1	100-200	1100

Нихром ва бошқа иссиқликка чидамли қотишмалардан ясалган элементларнинг яшаш даврига симнинг узунлиги бўйлаб кесим тебранишларининг мавжудлиги сезиларли таъсир кўрсатади; сим кесими кичрайган соҳаларда сим тезроқ қизийди ва элемент осон куйиб кетади.

Нихром ва унга ўхшаш қотишмалардан ясалган элементларнинг яшаш даврини сим сиртига кислород таъсирини йўқотиш орқали узайтириш мумкин. Бунинг учун труба шаклидаги қиздиргич элементларда юқори қаршиликка эга бўлган қотишмани оксидланишга бардошли металл трубка ичига жойлаштирилади; сим ва трубка оралиғидаги масофа юқори иссиқлик ўтказувчанликка эга бўлган диэлектрик (масалан, магнезия MgO) билан тўлдирилади. Бундай қиздиргич элементлар электр қиздиргичларда узоқ вақт бузилишларсиз ишлаши мумкин.

Фехраль ва хромаллар нихромларга нисбатан анча арзон, лекин қаттиқ ва мўрт бўлади. Улардан нихромга нисбатан катта кесимга эга бўлган симлар ясаш мумкин. Шу сабабли бу қотишмалар катта қувватли ва саноат электр занжирларида электр қиздиргич сифатида кенг қўлланилади.

Термопаралар учун қотишмалар. Турли металлар (ёки ярим ўтказгичлар) ни контакт чегарасида контакт потенциаллар фарқи юзага келади. Бу ҳолат электронлар чиқишидаги қийматларнинг ва контактга кираётган металларнинг эркин электронлар концентрацияси қийматларининг фарқи билан боғлиқ.

Иккита турли ўтказгичлардан берк занжир ҳосил қиламиз. Агар контактлардаги температура бир хил бўлса, у ҳолда потенциаллар фарқи йиғиндиси нольга тенг бўлади. Агар контактлардаги температура бир хил бўлмаса, у ҳолда занжирнинг тўлиқ ЭЮКи термо электр юритувчи куч (ТЭЮК) деб аталади.

Бирикувчи металлнинг бирининг температураси Т бўлса, иккинчиси эса юқори температурада Т₁ бўлса, тўлиқ ТЭЮК қуйидагига тенг бўлади:

,

бу ерда n_A и n_B – А ва В металлардаги эркин электронларнинг концентрациялари, К – Больцман доимийси, q –электрон заряди.

Температурани ўлчашда ишлатиладиган, икки турли металл ёки қотишмадан ташкил топган сим термопара деб аталади.

Термопаралар ясашда қуйидаги қотишмалар қўлланилади:

1) комель (44 % N_i ва 56 % Cu);

2) алюмель (95 %, қолгани – Al, Si и Mg );

3) хромель (90 % N_i ва 10 % Cr);

4) платинородий (90 % Pt ва 10% Rh).

3.5-жадвал

0 ⁰С температурада совуқ кавшарли термо электр юритувчи кучлар

Температура фарқи, Т-Т1 в 0 ^0С	ТЭЮК ( милливольтларда)
	Платина - платинородий	Константан - темир	Константан - мис
1	0,00	0,00	0,00
100	0,64	5,2	4,3
200	1,42	10,5	9,3
300	2,29	15,8	14,9
500	4,17	26,6	-
800	7,31	43,4	-
1000	9,56	-	-
1500	15,45	-	-
1700	17,81	-	-

Энг кўп ишлатиладиган металл жуфтликларининг ТЭЮК қийматлари 3.5- жадвалда келтирилган.

Термопаралар қуйидаги температураларни ўлчашда қўлланилади:

а) платина – платинородий - 1700 ⁰С гача;

б) константан – мис ва копель – мис – 350 ⁰С гача;

в) константан – темир, копель – темир ва копель – хромель – 600 ⁰С гача;

г) хромель – алюминий – 900-1000 ⁰С гача.

Жуда паст температураларни ўлчашда темир – олтин жуфтлиги қўлланилади.

Симсиз резисторлар. Симсиз чизиқли резисторлар ўтказувчи материаллари сифатида табиий графит, қурум, пиролитик углерод, бор- углеродли парда, металл ва бошқа материалларнинг юқори омли қотишмалари қўлланилади.

Симсиз резисторлар симли резисторлардан кичик ўлчамлари ва юқори қаршилиги билан ажралиб туради ҳамда автоматика, ўлчаш ва ҳисоблаш техникаларида кенг қўлланилади. Улардан асосан температура ва намлик ортишига нисбатан юқори барқарорлик талаб қилинади.

Табиий графит. Табиий графит қатламли тузилишга эга бўлган ҳам электр, ҳам механик хоссалари юқори анизотропликка эга бўлган соф углерод. Олмос кўринишидаги соф углерод – бу юқори солиштирма қаршиликка эга бўлган диэлектрик. Графит монокристаллининг ТК= -400·10^-4 К^-1 ва ТКl=6,6·10^-6 К^-1.

Қурум. Қурум деганда смолали моддалар киритилган майда дисперс углерод тушунилади. Пигмент (бўёқ) сифатидаги қурум локлар таркибига киради. Бундай локлар кичик солиштирма қаршиликка эга бўлиб, юқори кучланишда ишлайдиган электр машиналарда электр майдонни текислашда қўлланилади.

Бор углеродли пардалар органик бор бирикмалар, масалан, В (С₄Н₉)₃ ни пиролиз (кислородсиз, термик парчалаш) йўли билан олинади. Бундай пардалар кичик ТК қийматига эга бўладилар.

Пардали резисторлар учун материаллар. Пардали ва гибрид интеграл микросхема (ИМС) ларда пассив элементлар, яъни резисторлар, конденсаторлар, индуктивлик ғалтаклари ва элементлараро боғланишлар, асосда турли пардалар ҳосил қилиш йўли билан ҳосил қилинади.

ИМСлар юпқапардали ва қалинпардали турларга бўлинади: қалинпардали ИМСларнинг қалинлиги 2 мкмдан ошмайди, қалинпардали ИМСларда эса парда қалинлиги анча катта. Улар орасидаги фарқ фақат қалинликда эмас, балки уларни ҳосил қилиш технологияларида ҳамдир.

Резистив пардалар ҳосил қилиш учун қўлланилаётган материал узоқ вақт давомида юқори барқарорликка эга бўлган қаршилик олишга, қаршиликнинг кичик температура коэффициенти ва емирилишларга нисбатан юқори чидамлиликка эга бўлиши керак.

Асос – бу қалинлиги 0,5-1,0 мм бўлган, маромида силлиқланган ва пардозланган диэлектрик пластиналардир. Агар қаршилиги унча катта бўлмаган резистор тайёрлаш талаб қилинса, у ҳолда парда юқори қаршиликка эга бўлган қотишма, масалан, нихромдан ясалади. Юқори қаршиликка эга бўлган қаршилик ҳосил қилиш учун металлнинг керамика билан аралашмаси (кермет) дан фойдаланилади. Резисторли парда учларида резисторни бошқа элементлар билан улаш учун металл пардалар кўринишида чиқишлар ясалади. Пардали резистор қаршилиги парда қалинлиги ва кенглиги, унинг узунлиги ва материалига боғлиқ бўлади.

Пардали резисторларнинг солиштирма қаршилиги алоҳида бирликларда – Ом/квадрат ўлчанади, чунки мазкур квадрат шаклидаги парда қаршилиги квадрат ўлчамларига боғлиқ бўлмайди. Ҳақиқатдан ҳам, агар квардат томонлари масалан 2 мартага катталаштирилса, у ҳолда ток оқиб ўтиш узунлиги 2 мартага ортади, лекин парданинг кўндаланг кесим юзаси ҳам ток учун 2 бараварга ортади; демак, қаршилик ўзгаришсиз қолади.

Юпқапардали резисторлар тайёрлаш учун қўлланиладиган баъзи материалларнинг хоссалари, 3.6 – жадвалда келтирилган.

3.6-жадвал

Материал	Қаршилик юзаси, Ом/квадрат	ТК, 10^-6К^-1	Материал	Қаршилик юзаси, Ом/квадрат	ТК, 10^-6К^-1
Олтин	5-10	3000	Тантал нитриди	50-500	100
Платина	15-20	3000	Кремний – хром	10^3-10^4	20-250
Палладий	20-30	2000	Никель	100-300	250
Титан	50-100	700	Қўрғошин оксиди	10-10^3	250
Хром	50-3000	600	Вольфрам	10^2-10^4	100
Нихром	10-400	50-500	Палладий- кумуш глазурь (кермет)	10^2-10^5	500

3.6 - жадвалдан кўриниб турибдики, юпқапардали резисторларнинг температурага бардошлиги ТК тахминан 0,25·10^-4 К^{-1 га тенг. Узоқ вақт эксплуатациядан сўнг бу резисторларнинг қаршилиги унча ўзгармайди. Уларни тайёрлаш аниқлиги} 0,05 % ни ташкил этади

Юпқапардали гибрид ИМСларни тайёрлашда махсус пасталардан фойдаланилади. Улар ўз навбатида резистив (резисторлар учун), диэлектрик (конденсатор ва изоляцион қатламлар учун) ва ўтказувчи (ўтказгичлар, контакт майдонлари ва конденсатор қопламалари учун) ларга бўлинади.

Резистив пасталар сифатида кумуш ва палладий, симоб оксидлари, индий, қўрғошин асосидаги композициялар, ҳамда нитрид – тантал пасталар қўлланилади. Боғловчи модда сифатида одатда қўрғошин бор силикатли шиша қўлланилади.

Қалинпардали резисторларнинг солиштирма қаршилиги квадратга 5 Ом дан 1 Мом гача, номиналлари 0,5 дан 5·10⁸ Ом гача, ясалиш аниқлиги 0,2%. Лекин вақт бўйича бардошлиги, юпқапардали резисторларга нисбатан ёмон.

Назорат саволлари

1. Юқори ўтказувчан ўтказгич материалларга таъриф беринг ва

мисоллар келтиринг.

2. Юқори қаршиликка эга бўлган ўтказгич материалларга таъриф беринг

ва мисолар келтиринг.

3. Темир асосидаги қотишмаларга қандай металлар киради ?

4. Термопаралар учун қотишмаларга қандай металлар мисол бўла олади ?

5. Пардали резисторлар учун материаллар.

IV БОБ

ДИЭЛЕКТРИК МАТЕРИАЛЛАР

════════════════════════════════════════════

4.1. Диэлектрикларда электр ҳодисалар

Радиотехникада диэлектриклар электризоляцион материаллар сифатида ёки берилган сиғимни ҳосил қилишда қўлланилади. Электр майдони таъсирида унда диэлектрикни қизишига олиб келадиган жараёнлар (қутбланиш) содир бўлади, ўтувчи ток, яъни электр ўтказувчанлик юзага келади. Диэлектрикка юқори кучланиш берилса тешилиш юз бериши мумкин.

Диэлектрикларни қутбланиши. Электр занжирига уланган, электродлар суртилган ҳар бир диэлектрик, маълум сиғимга эга конденсатор сифатида қаралиши мумкин. Конденсатор заряди:

, (4.1.)

бу ерда С – конденсатор сиғими;

U – унга берилаётган кучланиш.

4.1. Ясси конденсаторли қутбланган диэлектрикда

зарядларнинг жойлашиши

Ҳар бир моддада ўзаро боғланган зарядлар мавжуд бўлади: атом қобиқларидаги электронлар, атом ядролари, ионлар. Электр майдони Е таъсирида диэлектрикдаги ўзаро боғланган зарядлар мувозанат холатларидан силжиб кетадилар: мусбат зарядлар - майдон кучланганлиги вектори йўналишида, манфий зарядлар - тескари йўналишда. Натижада дастлабки зарядланмаган диэлектрикда электр майдонида электр зарядлари юзага келади. Диэлектрикларда электр қутблар юзага келади, шу сабабли улар диэлектрикни қутбланиши номини олган.

Берилган кучланиш U даги электр қиймати иккита қўшилувчилардан иборат бўлади: Q₀- агар электродларни вакуум ажратиб турганда бўлиши мумкин бўлган ва Q_д- диэлектрикларнинг қутбланиши ҳисобига электродларнинг ажралиши.

(4.2.)

Диэлектрикнинг асосий характеристикаси бўлиб солиштирма диэлектрик киритувчанлик ҳисобланади:

(4.3.)

нинг қиймати диэлектрикнинг электр сиғим ҳосил қилиш қобилиятини билдиради. Диэлектрик сифатини баҳолашда айнан диэлектрик киритувчанлик қиймати қўлланилади, қисқароқ бўлиши учун “солиштирма” сўзи тушириб қолдирилади. Барча моддаларнинг қиймати бирдан катта бўлади.

Диэлектрикларнинг қутбланишинининг асосий турлари. Диэлектрикларда уларни ҳолати ва структурасига қараб диэлектрикларнинг қутбланишини иккита асосий тури мавжуд.

Баъзи диэлектрикларда электр майдони таъсирида қутбланиш деярли сонияларда энергия йўқотишларисиз, яъни иссиқлик ажралишисиз содир бўлади. Қутбланишнинг иккинчи тури секинлик билан ўсиб, секинлик билан сўнади, диэлектрикда энергия сочилиши кузатилади, яъни у қизийди. Қутбланишнинг бундай тури релаксацион қутбланиш деб аталади (релаксация - статик мувозанатга келиш жараёни).

Қутбланишнинг биринчи турига электрон ва ион қутбланишлар киради. Бошқа механизмлар релаксацион қутбланишга киради. Турли диэлектрикларда бир вақтни ўзида қутбланишнинг бир неча механизмалари кузатилиши мумкин.

Ион ва атомларнинг электрон қобиқларининг силжиши ва деформацияси электрон қутбланишга киради. Электрон қутбланишнинг ўрнатилиш вақти 10¹⁵ с. Электрон қутбланиш барча турдаги диэлектрикларда кузатилади ва энергия йўқотишлар кузатилмайди.

Ион тузилмали қаттиқ жисмларда ион қутбланиш кузатилади ва ўзаро боғлиқ ионларнинг силжиши билан тушунтирилади. Ион қутбланишнинг ўрнатилиш вақти 10^-13 с.

Тартибсиз иссиқлик ҳаракатида қатнашадиган диполь молекулали моддаларда диполь – релаксацион ёки оддий диполь қутбланиш кузатилади.

Қовушқоқ муҳитда диполлар айланма ҳаракат қилиши маълум қаршиликларни енгиб ўтишни талаб қилади, шунинг учун диполь қутбланиш энергия йўқотишлар билан кечадиган моддаларда кузатилади. Мисол сифатида целлюлолзани кўрсатиш мумкин.

Ноорганик шишаларда ва баъзи ионлари унчалик зич жойлашмаган ион кристалл ноорганик моддаларда ион – релаксацион қутбланиш кузатилади. Бу ҳолатда ташқи электр майдони таъсирида модданинг кучсиз боғланган ионлари майдон бўйлаб тизилиб жойлашишади.

Юқори синувчанлик кўрсатгичларига эга бўлган диэлектрикларда электрон – релаксацион қутбланиш кузатилади.

Қутбланиш турига қараб диэлектрикларнинг синфланиши.

Қутбланишнинг хусусиятларига кўра диэлектриклар тўрт гуруҳга бўлинади.

Биринчи гуруҳга, асосан электрон қутбланишга эга бўлган диэлектриклар киради, масалан қутбсиз ва кучсиз қутбланган кристалл ва аморф ҳолатдаги (парафин, олтингугурт, полистирол) қаттиқ жисмлар, ҳамда қутбсиз ва кучсиз қутбланган суюқликлар ва газлар (бензол, водород).

Иккиинчи гуруҳга бир вақтнинг ўзида ҳам электрон, ҳам диполь – релаксацион қутбланишга эга бўлган диэлектриклар киради. Унга қутбли (доимий диполларга эга бўлган) органик, яримсуюқ ва қаттиқ жисмлар (ёғли – канифолли компаундлар, эпоксид смола, целлюлоза ва бошқалар) киради.

Учинчи гуруҳни электрон, ион ва ион – релаксацион қутбланишга эга бўлган қаттиқ ноорганик диэлектриклар ташкил этади. Уларга кварц, слюда, корунд, ноорганик шиша, фарфор, миколекс ва бошқалар киради.

Тўртинчи гуруҳни электрон, ион ва электр–ион–релаксацион қутбланишлар билан характерланадиган сегнетоэлектриклар: сегнет тузи, барий метатит ва бошқалар ташкил этади.

Диэлектрик киритувчанликнинг турли таъсирларга боғлиқлиги.

нинг частотага боғлиқлиги. Электрон ва ион қутбланишга эга бўлган диэлектрикларда нинг частотага боғлиқлиги сезиларли эмас. (4.2- расм). Ион кристалларда нинг қиймати инфрақизил диапазонда (10¹²-10¹⁴ Гц) пасая бошлайди. Қутбли диэлектрикларда нинг қиймати радиочастота диапазонида пасая бошлайди.

нинг температурага боғлиқлиги. Ноқутбли диэлектрикларда модданинг иссиқликда кенгайиши ҳисобига ҳажм бирлигида қутбланадиган молекулаларининг сони камаяди. Шу сабабли температура ошган сари нинг қиймати пасаяди. (4.3 а, б - расмлар). Парафинда нинг кескин ўзгариши уни қаттиқ ҳолатдан суюқ ҳолатга ўтиши билан тушунтирилади. Кўпгина қаттиқ ион диэлектрикларда (кристаллар, шиша, керамик материаллар, ситал ва бошқалар) температура ортиши билан нинг қиймати ҳам ортади (4.3 г - расм), чунки уларда ион қутбланиш ортади. Қутбли диэлектрикларда температура ортиши билан диполь қутбланиш юзага келади, демак ҳам ортади. Температура янада ортса қутбланиш камаяди, натижада ҳам камаяди. (4.3 в- расм).

4.2. расм. Ноқутбли полимерлар учун нинг f га боғлиқлиги:

а – поликорфторэтилен; б – полистирол.

4.3. расм. Турли диэлектриклар учун нинг температурага боғлиқлиги:

а- парафин; б-полистирол; в-хлорланган дифенол; г-натрий хлор

Диэлектрикларнинг электр ўтказувчанлиги. Барча диэлектрик материаллар ўзгармас кучланиш таъсирида унча катта бўлмаган сизилиш токи ўтказади. Сизилиш токи қанча кичик бўлса, электр изоляцион материалнинг сифати шунча юқори бўлади. Сизилиш токи ҳажмий билан юзаки тўғридан - тўғри ўтувчи ток йиғиндисидан ташкил топган:

Демак, ўтказувчанлик G=I/U ҳажмий ўтказувчанлик G_V ҳамда сирт ўтказувчанлик G_S ларнинг йиғиндисига тенг:

Кўриб ўтилган ўтказувчанликларга тескари бўлган катталик ҳажмий қаршилик R_V ва сирт қаршилик R_S деб аталади. Изоляциянинг умумий қаршилиги эса паралелль уланган қаршиликларнинг натижаси сифатида аниқланади:

Диэлектрикнинг солиштирма қаршилиги деганда, солиштирма ҳажмий қаршилик тушунилади. Қаттиқ диэлектрик юзасининг ифлосланиши, намланиши, оксидланиши сезиларли сирт электр ўтказувчанликни юзага келтиради. Шунинг учун диэлектрик солиштирма сирт қаршилик қиймати билан ҳам характерланади .

Қаттиқ диэлектрикларнинг солиштирма ҳажмий қаршилиги температура ортиши билан экспоненциал қонун бўйича ўзгаради:

бу ерда - ионларнинг концентрацияси ва ҳаракатчанлиги.

нинг Тга боғлиқлиги га боғлиқ.

Дарахт, мрамор ва бошқалар учун =10⁶-10⁸ Ом·м, полистирол, фторлон, кварц учун 10¹⁴-10¹⁶ Ом·м.

Диэлектрикнингқийматининг температура, намлик, кучланиш таъсирида ўзгариши нинг ўзгаришига ўхшаб кетади.

Диэлектрик йўқотишлар.

Диэлектрик йўқотишлар деб электр майдонида жойлашган диэлектрикнинг иссиқликка айланадиган энергиясининг бир қисми тушунилади. Электр изоляцион материалдаги жуда катта диэлектрик йўқотишлар унинг кучли қизиши ва парчаланишига олиб келади.

Ўзгармас электр майдонида қутбланиш ўрнатилиш жараёни бир марта рўй беради ва унча катта бўлмаган иссиқлик ажралиб чиқади. Ўзгарувчан электр майдонида бир тўлиқ давр мобайнида қутбланиш икки марта ўрнатилиб, икки марта йўқолади.

Агар диэлектрикда релаксацион қутбланиш рўй берса, электр майдонининг юқори частоталарида юқори қутбланиш вақт бўйича юқори майдон қутбланганлигидан кечга қолади, яъни майдон кучланганлиги билан қутбланиш ўртасида фаза силжиши содир бўлади. Фаза силжишининг бу қиймати диэлектрик йўқотишларни белгилайди. Фаза силжиши бўлмаса, диэлектрик йўқотишлар ҳам бўлмайди, яъни диэлектрикнинг қизиши совутиш билан компенсацияланади.

Конденсатор қопламалари орасидаги диэлектрик йўқотишлар қиймати Р қуйидагича аниқланади:

, (4.4)

бу ерда U - конденсатор қопламаларидаги кучланиш,

- айланма частота,

С – конденсатор сиғими,

tg - диэлектрик йўқотишлар бурчагининг тангенси, у токнинг актив ташкил этувчиси билан токнинг реактив ташкил этувчиларининг йиғиндисига тенг.

Бир турли майдонда диэлектрикнинг куб сантиметр ҳажмдаги диэлектрик йўқотишлари:

(4.5)

бу ерда Е - ўртача майдон кучланганлиги, - диэлектрик киритувчанлик.

Диэлектрикларнинг тешилиши.

Агар майдон кучланганлиги қиймати бирор критик қийматдан ортиб кетса, электр майдонда жойлашган диэлектрикнинг электр - изоляцион хусусиятлари йўқолади. Бу ҳодиса диэлектрик тешилиши номи билан юритилади. Диэлектрик тешилиши юз берадиган кучланиш қиймати тешилиш кучланиши U_теш деб аталади, унга мос келувчи майдон кучланганлиги қиймати- диэлектрикнинг электр мустаҳкамлиги дейилади.

Электр мустаҳкамлик тешилиш кучланишининг тешилиш содир бўлган диэлектрик қалинлигига нисбати билан аниқланади:

(4.6)

бу ерда h – диэлектрик қалинлиги. Амалиётда U_теш киловольтларда, h – миллиметрларда ифодаланади.

Газларнинг тешилиши.

Газда доим электронлар бўлади. Электронлар электр майдонда қўшимча кинетик энергия оладилар. Электронларнинг кинетик энергияси модда учун белгиланган маълум қийматдан ортиб кетса, электронлар газ атомлари билан тўқнашиб ионизация содир қилади, яъни атомлар билан боғланган электронларни бўшатади. Бу жараён зарба ионизация ҳодисаси дейилади. Озод бўлган электронлар етарли кинетик энергия тўплаб, ўзлари ионлаш хусусиятига эга бўладилар ва шундай қилиб электронлар сони кўчкисимон тарзда ортиб боради. Зарба ионизация жараёни газларни тешилишида асосий роль ўйнайди.

Суюқ диэлектрикларнинг тешилиши.

Суюқ диэлектрикларда доим сув, газ ва қаттиқ жисмларнинг аралашмалари мавжуд бўлади. Электр майдонининг катта кучланганлик қийматларида электронлар металл электродлардан юлиб олинади, яъни газ молекулалари ионланади. Ҳосил бўлган эркин электронлар зарба ионизациясида қатнашади. Сув молекулалари кучли электр майдонда қутбланади ва электродлар ўртасида юқори ўтказувчанликка эга бўлган занжир ҳосил бўлади, уларда электр тешилиш юз беради.

Қаттиқ диэлектрикларнинг тешилиши.

Диэлектрик бир жинсли бўлганда ундаги электр тешилиш соф электрон жараён ҳисобланади ва қаттиқ жисмларда озгина бошланғич электронлардан кўчки содир бўлади. Лекин кўпгина диэлектриклар бир жинсли бўлмаган структурага эга. Бундай диэлектрикларда доим нуқсонлар, газлар мавжуд бўлади. Шунинг учун уларда электр, иссиқлик ҳамда электр кимёвий тешилишлар содир бўлиши мумкин. Иссиқлик тешилиш электр ўтказувчанлик ёки диэлектрик йўқотишлар юқори бўлганда содир бўлади ва электр майдонда материал ўзининг электр изоляцион хусусиятларини йўқотадиган температурагача қизийди. Изоляцион материалларнинг электр кимёвий тешилиши юқори температура ва юқори хаво намлигида кузатилади. Бу жараён электролиз кучли бўлиб материалда кимёвий актив моддалар ажралганда бошланади, ёки яримўтказгич бирикмалар ҳосил бўлади.

4.2. Органик қаттиқ диэлектриклар

Органик полимерлар ёки юқори молекуляр бирикмалар деб органик моддалар, яъни углеродни ноёб тузулишга эга, катта ва эгилувчан молекулалардан ташкил топган элементлар билан бирикмаси аталади. Юқоримолекуляр бирикмаларга баъзи табиий моддалар, масалан целлюлоза, ипак, оқсиллар, каучук ва пастмолекуляр моддалардан тайёрланган синтетик материаллар (табиий газ, нефть, кўмир ва бошқалар) ҳам киради. Полимерлар айниқса синтетик полимерлар электр изоляцион техникада кенг қўлланилади,

Полимерлар мономерлардан - бир звено ёки унинг бир қисмидан ташкил топган, полимерлаш реакциясида қатнашишга молик бўлган пастмолекуляр бирикмалардан ҳосил қилинади. Полимерланишда молекуляр масса ортади; эриш ва қайнаш температураси ортади, қовушқоқлик ортади полимерланиш жараёнида модда газсимон ёки суюқ ҳолатдан қаттиқ ҳолатга ўтади. Полимер ҳосил бўлиш жараёни ёндош (ёрдамчи) маҳсулотлар ажралиб чиқиши билан кечадиган реакциялар поликонденсация реакциялари дейилади. Полимерлар полимерланиш даражаси бир полимер молекуласига бириккан мономер молекулалари сони - n билан характерланади. Полимерланиш даражаси қанча юқори бўлса, эриш температураси ҳам шунча юқори бўлади. Полимер молекулалари шакли ва тузилишига кўра икки гуруҳга бўлинади: чизиқли ва фазовий. Чизиқли полимерлар нисбатан эгилувчан ва эластик; температура муайян ортганда юмшайди, кейин эса эрийди. Фазовий полимерлар қаттиқликка эга; фақат юқори температураларда юмшайди ва юмшаш температурасига етганда бузилади (ёниб кетади). Чизиқли полимерлар тегишли эритгичларда эрийди, фазовий полимерлар эса деярли эримайди.

4.3. Пластмассалар, изоляцияловчи локлар, эмаллар, компаундлар

Агар полимерлар кенг температура диапазонида юмшоқлигича қолса ва енгил деформацияланса, улар эластомерлар ёки каучуклар деб аталади. Агар айтиб ўтилган шароитларда полимерлар ўзларини қаттиқ жисмдек тутсалар, улар пластомерлар, пластик массалар ёки полимер шишалар деб аталади.

Кимёвий таркибига кўра полимерлар уч синфга бўлинади:

- карбоноёб

- гетероноёб

- оганик элементли

Биринчи синфга фақат углерод атомидан ташкил топган полимерлар киради: синтетик каучуклар, полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, полистирол, полиметилметакрилат, тефлон, фторопластлар.

Иккинчи синфга углерод атомидан ташқари яна кислород, азот, олтингугурт ёки фосфор атомлари бўладиган органик полимерлар киради. Гетероноёб полимерларга полиэтилентерефталат, крахмал, оқсиллар ва бошқалар киради.

Органик элементли полимерлар – бу шундай юқоримолекуляр бирикмаларки, улар таркибига углероддан ташқари бошқа элемент атомлари ҳам киради. Амалиётда кенг қўлланиладиганлари эластомер, пластик масса ва қопламалар каби органик кремнийли бирикмалардир.

Юқоримолекуляр органик моддаларнинг мураккаб аралашмалари смола деб аталади. Улар ўхшаш кимёвий табиатга ва умумий физик хоссаларга эга. Паст температурада смолалар аморф, шишасифат мўрт массалардир. Қизитилганда смолалар юмшайди, пластик кейин эса суюқ холатга ўтади. Электр изоляцияда қўлланиладиган смолалар кўп ҳолларда сувда эримайди, лекин мос келувчи органик эритгичларда эрийди.

Электр изоляцияда синтетик смолалар (полиэтилен, полистирол, поливинилхлорид, полиметилметацеклат, фторопласт, лавсан, эпоксид смола ва бошқалар) муҳим ўрин тутади.

Юқори частота полимерлари

Фторопласт – 4 (политетрафторэтилен, ПТФЭ) тетрафторэтилен F₂C=CF₂ни полимерлаш йўли билан олинади. Чет элда унга тефлон номи берилган. ПТФЭ юқори иссиқлик бардошликка эга (250 ⁰С). Кимёвий жиҳатдан мустахкам, ёнмайди, сув ва бошқа суюқликларда бўкмайди. Оқ ёки кулрангга эга. Электр изоляция хоссаларига кўра янг яхши диэлектрик ҳисобланади: 50-10¹⁰ Гц частотада =2,0; tg = 0,0001-0,0003; = 10¹⁶ Ом·м га тенг. Т<80 ⁰С да эгилувчанлигини сақлаб қолади. Ундан турли шаклдаги маҳсулотлар, листлар, эгилувчан пардалар, кабель маҳсулотларининг изоляцияси ва бошқалар олинади. ПТФЭ нархи қиммат, шунинг учун у фақат изоляцияга бир вақтнинг ўзида юқори ёки паст температура, актив кимёвий муҳит, намлик ва бошқалар таъсир этганда қўлланилади.

Полиэтилен газсимон этилен Н₂С=СН₂ни полимерлашдан ҳосил бўлади. Ҳозирги вақтда этиленни полимерлашнинг 3 усули мавжуд: 300 МПа гача юқори босим ва 200 ⁰С атрофидаги температурада (юқори босимли полиэтилен ПЭВД); 0,3-0,6 МПа паст босим ва 80 ⁰С гача температурада (паст босимли полиэтилен ПЭНД); 3-7 МПа ўрта босим ва 200 ⁰С атрофидаги темпертурада (ўрта босимли полиэтилен ПЭСД). Бунда турли катализаторлар қўлланилади. Эриш температураси 120-130 ⁰С, зичлиги 0,92-0,97 М²/м³, tg =0,0001-0,0005, =2,3-2,4, =10¹³-10¹⁵ Ом·м. Турли полиэтиленлар кабель изоляцияларида (радиочастота, телефон алоқа кабеллари) кенг қўлланилади, лента пардалари ва бошқа маҳсулотлар кўринишида ишлаб чиқарилади.

Полистирол стиролнинг суюқ мономери С₈Н₈ни полимерлаш натижасида олинади. Полистиролнинг юмшаш температураси +(70-85) ⁰Сни ташкил этади. Унинг камчилигига паст температураларда мўрт бўлиши, ёриқларнинг юзага келиши, эритгич таъсирига бардошсизлиги ва унча катта бўлмаган иссиқлик бардошлиги киради.

Полиэтилен ва полистирол нополимер диэлектриклар ҳисобланади, шу сабабли улар юқори элеткр изоляция хоссаларга ва паст гигроскопликка эга.

Зичлиги 1,05 М²/м³, tg =0,0001-0,0005, =2,4-2,6, =10¹⁴-10¹⁵ Ом·м.

Паст чатота полимерлари

Поливинилхлорид – газсимон мономер - винилхлорид Н₂С=СН-Сlнинг полимерлаш натижасида олинган қаттиқ маҳсулот. Тузилишининг ассиметриклиги натижасида қутбли диэлектрик ҳисобланади ва қутбсиз полимерларга нисбатан пастроқ (ёмонроқ) хоссаларга эга. Поливинилхлорид сув, ишқор, майдаланган кислота, мой, бензин ва спирт таъсирларига бардошли. У симлар изоляцияси, кабелларни ҳимоя қобиғи ва шунга ўхшашларни ишлаб чиқаришда кенг қўлланилади. Зичлиги 1,4-1,7 М²/м³, tg =0,03-0,08, =3-5, =10¹³-10¹⁴ Ом·м.

Полиметилметакрилат – метакрил кислота метил эфирининг (метилметакрилат) полимери - СН₂- С(СН₃)(СООСН₃). Полиметилметакрилат

органик шиша ёки плексиглас номи билан машҳур. Рангсиз шаффоф материал бўлиб, совуқ, мой ва ишқорга нисбатан юқори бардошликка эга.

Унга электр ёйи таъсир эттирилса катта миқдорда газ ажралиб чиқади (СО, Н₂, СО₂), натижада ёй сўнади. Шунинг учун органик шишалар юқори кучланиш разрядникларида юзага келадиган ёйларни тезлик билан сўндиришда қўлланилади. Зичлиги 1,2 М²/м³, tg =0,02-0,08, =3,5-4,5, =10¹¹-10¹² Ом·м.

Полиэтилентерефталат (лавсан). Икки атомли спирт (гликол) НО-СН₂-СН₂-ОН ва терефтал кислота НООС-С₆Н₄-СООНларни поликонденсация маҳсулоти. Молекуляр массаси 30000 тартибда бўлган лавсан етарли механик пишиқлик ва юқори юмшаш температурасига (260 ⁰С) эга. Улар синтетик толалар, эмалланган симлар изоляцияси учун эгилувчан пардалар тайёрлашда қўлланилади. Чет элда «майлар», «дакрон» номи билан чиқарилади. Зичлиги 1,1-1,45 М²/м³, tg =0,002-0,02, =3-4,5, =10¹¹-10¹⁴ Ом·м.

Эпоксид смола молекула таркибида эпоксид гуруҳ Н₂С=О=СН₂ мавжудлиги характерланади. Эпоксид смолалар соф ҳолда узоқ вақт мобайнида ўз хоссаларини ўзгартирмасдан сақланиши мумкин. Лекин уларга қотирадиган қўшимчалар қўшилса, улар тезда қотадилар. Қотиш жараёни соф полимерлашни намоён қилади. Қотирадиган қўшимчанинг турига қараб эпоксид смолалар ёки қизитилганда (80-150 ⁰Сгача), ёки хона температурасида (совуқ қотиш) қотирилиши мумкин. Совуқ қотирилиш учун таркибида азот бўлган моддалар (аминлар); қизитилганда қотирилиш учун- органик ангидрид моддалар қўлланилади. Эпоксид смолалар пластмасса, шиша, керамика, металл ва бошқа материалларга нисбатан адгезия (ёпишқоқлик)га эга. Эпоксид смолалар елим, лок, қуйма компаунд, масалан унча катта бўлмаган трансформаторларни қуйиш ёки кабель муфталарини бирлаштирувчи алоқа аппаратураларини ясашда қўлланилади. Зичлиги 1,1-1,25 М²/м³, tg =0,01-0,03, =3-4, =10¹²-10¹³ Ом·м.

Пластик массалар (пластмассалар)- бу бир хил шакл ва ўлчамларга эга маҳсулотларни ясашда қўлланиладиган композицион материал. Бунинг учун пластмасса юқори босим таъсирида (кўпинча бир вақтда қиздириш йўли билан) прессланади.

Пластмассалар электротехникада ҳам электр изоляцион, ҳам соф конструкцион материал сифатида кенг қўлланилади. Кўпгина пластмассалар юқори механик пишиқлик, яхши электр изоляцион хоссаларга ва кичик оғирликка эга (пластмассаларнинг зичлиги одатда 0,9 дан 1,8 М₂/м³ гача).

Кўп холларда пластмассалар иккита асосий компонентдан ташкил топган бўлади: боғловчи ва тўлдирувчи. Боғловчи- одатда органик полимер бўлиб, босим таъсирида деформацияланиш қобилиятига эга бўлади. Ҳозирги вақтда боғловчи компонент сифатида кўп миқдорда фенолоформальдегид смолалар ишлатилади. Улар фенол Н₅С₆-ОН (ёки крезол Н₃С-С₆Н₄-ОН) поликонденсацияси натижасидир. Улар катализатор ёрдамида ишлаб чиқарилади. Эритмадаги фенол ва формальдегид нисбатига кўра ёки бакелит, ёки новалак ҳосил бўлади. Бакелит юқори мехник пишиқликка эга, лекин эгилувчанлиги кам. Бакелит пластмасса, қатламли пластмассалар - гетинакс, текстолит ва бошқаларни ясашда қўлланилади. Новалак қизитилганда ҳам эрувчанлигини сақлаб қолади. У пластик массаларни ясашда кенг қўлланилади. Формальдегид смолаларнинг зичлиги1,25-1,3 М²/м³, tg =0,01-0,1, =5-6,5, =10¹¹-10¹² Ом·м.

Қатламли пластиклар. Паст частотали занжирларнинг конструкцион ва электр изоляцион материаллари сифатида асоси у ёки бу толали материал бўлган қатламли пластиклар кенг қўлланилади. Уларга гетинакс, текстолит ва бошқалар киради.

Гетинакс А босқичида фенол-формальдегид смола ёки шу турдаги бошқа смолалар шимдирилган қоғозни қайноқ пресслаш усули билан олинади. Қоғозни смола билан шимдиришни турли усуллар билан амалга оширадилар: лок билан, эритилган смола суртиш йўли билан ёки сувли смолали суспензияга ботириш йўли билан. Охирги усул анча арзон бўлиб, қониқарли сифатдаги материал олишга имкон беради.

Шимдирилган қоғоз керакли шаклдаги листларга бўлинади, керакли қалинликдаги уюмларга йиғилади ва гидравлик прессдаги пўлат плиталар оралиғига жойланади. Қатламли пластиклар ишлаб чиқаришда ишлаб чиқаришни ошириш учун плиталарни бир неча иситиш қаватларига жойлаштиришади, шимдирилган қоғозларни бирваракайига барча қаватларга жойлашади. Пресслаш вақтида иссиқлик плиталардан прессланаётган материалга узатилади; фенол –формальдегид смола эрийди, қоғоз толалари оралиқлардаги бўшлиқларни тўлдиради ва алоҳида листлар кўринишида пишитилади (С босқичига ўтилади), қотирилади ва қоғозни алоҳида қаватлари махкам боғланади

Гетинакс прессланганда материалга берилаётган босим (100- 120) 10⁵ н/м² га тенг бўлади. Прессдаги плиталар температураси 160-165 ⁰С; қайноқ плиталар орасида босим остида ушланиш вақти хар бир миллиметр қалинлик учун 2 минутдан 5 минутгача.

Радиоаппаратураларда қўлланиладиган гетинакс хоссалари 4.1-жадвалда келтирилган.

Гетинакс қатламли тузилишга эга бўлганлиги сабабли, перпендикуляр ва параллел йўналишлардаги электр хоссалари турлича (4.1-жадвалда келтирилган). Масалан, гетинакснинг қатламлар бўйлаб солиштирма ҳажмий қаршилиги, кўндаланг қатламлардагига нисбатан 50-100 марта кичик, қатламлар бўйлаб электр мустаҳкамлик эса кўндаланг қатламлардагига нисбатан 5-8 марта кичик. Гетинаксни механик усулда қайта ишлаш мумкин. Бу вақтда қирқиш асбоблари қаттиқ қотишмалардан тайёрланиши керак; станоклар чанг ютадиган тяга билан жиҳозланган бўлиши керак; унча катта бўлмаган узатишларда кесиш тезлиги катта бўлади; совутиш фақат ҳаво орқали амалга оширилади. Ингичка гетинакс штамповка қилинаётганда одатда детал чеккалари ёрилиб кетмаслиги учун олдиндан иситиш қўлланилади. Штамповка қилинган деталларнинг чеккаларини электроизоляцион лок билан ҳимоялаш тавсия этилади. Материалнинг сирти қатламини фрезировка қилиш мумкин эмас, чунки қайта ишлаш натижасида гетинакснинг намликка бардошлиги ёмонлашади.

Радиоаппаратуранинг паст частотали занжирлари печат схемаларини ясашда фольгаланган гетинакс қўлланилади. Ҳозирги вақтда бундай материалнинг 7 тури ишлаб чиқарилади. Бундай гетинакс, бир ёки икки томонидан қалинлиги 0,035- 0,05 мм бўлган электролит қизил мис билан қопланган бўлади.

Текстолит гетинаксга ўхшайди, лекин шимдирилган қоғоздан эмас, шимдирилган табиий матодан ясалади. Унинг юкламанинг ўзгармас кучланишида шимдирилган табиий матодан ясалган текстолитнинг электр ва механик хоссалари гетинаксникидан кам, лекин юқори солиштирма зарба қовушоқликка эга.

4.1-жадвал

Радиоаппаратурада ишлатишга мўлжалланган қатламли пластикларнинг хоссалари

Хоссалари	Гетинакс	Текстолит	Кремний – органик боғламли шиша -текстолит	Изоҳ
Зичлиги , кг/м^3	(1,3-1,4) 10^3	(1,3-1,45) 10^3	(1,6-1,75) 10^3	Шишиа – текстолит 200^0С да қисқа вақтли эксплуатацияни амалга оширади
Мартенс бўйича иссиқликка бардошлик , ^0С (кам эмас)	150	125	180
Совуққа бардошлик, ^0С	-60	-60	-60
Мустаҳкамлик чегараси, н/м^2: чўзилишда эгилишда	(800-1000) 10^5 (1300-1500) 10^5	(500-650) 10^5 (900-1200) 10^5	(1200-1800) 10^5 2000 10^5
Солиштирма зарба уюшқоқлиги , Ж/м^2	(15-20) 10^3	(20-27) 10^3	75 10^3
Солиштира ҳажмий қаршилик, Ом·м	10^8-10^11	10^6-10^8	10^11
Нисбий диэлектрик сингдирувчанлик	6-7	8	7	Сувда 24 соат ушлангандан сўнг
10^8 Гц да диэлектрик йўқотишлар тангенс бурчаги	0,035-0,08	0,07	0,02
Электр мустаҳкамлик (қатламларга перпендикуляр), Мв/м (кам эмас)	33	4-8	18

Шишатекстолит – бу юқори иссиқликка чидамли ва механик мустаҳкам листли материал бўлиб, керамик органик лок билан шимдирилган ишқорсиз шиша материалдан ясалади. Баъзи маркалар учун органик кремний ва эпоксид смоладан ташкил топган композициялардан ясалади.

4.4-расмда 50 Гц частотада гетинакс Г, текстолит Т ва шишатекстолит СТларни минимал электр мустаҳкамлигини лист қалинлигига боғлиқлиги келтирилган. Тажрибадан олдин намуналар 4 соат давомида 70 ⁰С температурада, сўнгра 6 соат давомида 20+5 ⁰Сда ушланган. 653 % нисбий намликда текстолит 90 2 ⁰С температурада мойда тешилишга текширилди.

Расмдан кўриниб турибдики, шишатекстолитнинг электр мустаҳкамлиги табиий матодан ясалган текстолитга нисбатан деярли уч марта юқори.

4.4- расм. Гетинакс (Г), тестолит (Т) ва шишатекстолит (СТ) минимал электр мустаҳкамлигининг листларнинг қалинлигига боғлиқлиги

4.4. Ноорганик диэлектриклар. Радиокерамик материаллар

Шиша – турли оксидлар тизимидан иборат бўлган ноорганик аморф модда. Шиша таркибига ҳар бири шиша ҳосил қилиши мумкин бўлган (SiO₂, B₂O₃) оксидлардан ташқари бошқа оксидлар ҳам (Nа₂О, К₂О, СаО, ВаО, РbО, Al₂O₃) киради. Шишаларнинг асосини SiO₂ ташкил этади, шунинг учун улар силикат шишалар деб аталади.

Шиша оксидларнинг эритилган аралашмасидан тез совутиш йўли билан олинади. Агар эритилган аралашма секин совутилса, модданинг кристалл ҳолатга ўтиб кетиш эҳтимоли ортади. Қизитиш йўли билан керакли юқори температурагача юмшатилган шиша пуфлаш, ушлаб туриш, пресслаш, қуйиш билан яхши қайта ишланади.

Шишанинг зичлиги 2000 дан 8000 кг/м³ гача оралиғда ётади; оддий силикат шиша зичлиги 2500 кг/м³га яқин. Шишанинг мустаҳкамлиги сиқилганда (6000-21000 МПа), чўзилгандагига (100-300 МПа) нисбатан анча юқори.

Бошқа аморф материаллар сингари шиша ҳам кескин эриш температурасига эга. Кўпгина шишаларнинг юмшаш температураси 400 - 1600 ⁰С оралиғида бўлади. Охирги қиймат кварц шишага мос келади (унинг таркиби 100 % SiO₂).

Оддий шишаларга спектрнинг кўриниш қисми учун шаффоф СаО қўшилса - кўк, Сr₂О₃ қўшилса - яшил, UО₂ қўшилса – сариқ ранг олинади. Турли шишалар учун ёруғлик синиш кўрсаткичи n турлича бўлиб, 1,47 - 1,96 оралиғида ётади.

Электр тешилишга нисбатан шишанинг мустаҳкамлиги унинг таркибига боғлиқ. Е_муст га ҳаво ҳисобига шишада ҳосил бўладиган ғоваклар ҳал қилувчи таъсир кўрсатади. Бир жинсли электр майдонида ўзгармас кучланиш берилганда Е_муст қиймати 500 МВ/мгача боради. Юқори частоталар ёки юқори температураларда шишанинг тешилиши иссиқлик характерига эга.

Радиоэлектроникада қўлланилишига кўра шишалар қуйидаги турларга бўлинади.

Электровакуум шишалар. Турли электрон асбоблар, лампаларнинг чиқишлари, баллонлар ясашда қўлланилади.

Изолятор шишалар. Шишалар турли конденсаторларга герметик киритмалар сифатида осон металлашади. Изоляторлар асосан натрийли, калийли ва калий-натрийли шишалардан ясалади.

Конденсатор шишалар. Конденсаторлар учун силикат- қалайли ва барийли шишалар қўлланилади. Бундай шишалар юқори электр хоссаларга эга.

Лазерли шишалар. ОКГ актив атомлари учун матрица сифатида шиша ишлатилиши мумкин. Амалиётда ноёб тупроқли ионлар билан активлаштирилган барийли шиша, хусусан, неодим Nd³⁺ қўлланилади. Шишалардан бир жинсли катта ўлчамларга эга бўлган ўзаклар (стержень) ясаш осон.

Халькогенид шишалар. Улар маргумуш, сурьма, фосфор, висмут, таллийларнинг селенидлари, теллуридлари, сульфидларидан ташкил топган кислородсиз шишасимон қотишмалардан иборат. Бу шишаларнинг баъзи турлари ҳам электрон яримўтказгич, ҳам диэлектрик бўлиши мумкин.

Ўтказувчи сиртли шишалар. Қўрғошин икки оксиди (SnO₂) билан қопланган шаффоф сиртли электр изоляцион шишалар энг кенг тарқалган. Уларда қўрғошин оксиди (SnO) ва қўрғошин метали (Sn) киритмалари тенг тақсимланган. Бир неча микрон қаллинликдаги қаватлар ҳам 10дан 40 Омгача ва ундан юқори сирт солиштирма қаршиликни таъминлаши мумкин. Хоссаларига кўра уларни электрон яримўтказгичларга киритиш мумкин. Ҳозирги кунда ўтказувчи сиртлар учун титан, индий ва бошқаларнинг оксид пардалари қўлланилмоқда. Ўтказувчи сиртли шишалардан электролюминисцент конденсаторлар, фотоэлементлар, пардали резисторлар ва бошқаларни ишлаб чиқаришда фойдаланилади.

Тола ишлаб чиқаришда қўлланиладиган шишалар. Шишатола ишлаб чиқаришда ишқорли алюмосиликат, ишқорсиз, ҳамда камишқорли алюминоборосиликат шишалар қўлланилади. Шишатолалар 4-7 мкм диаметрга эга. Алоҳида ўрам қилиб буралган шиша иплардан шиша мато ва ленталар ясалади. Улар ўрам симларини изоляциясига ишлатилади. Ундан ташқари шишатоладан оптик толалар ясалади.

Оптик толалар (оптик алоқа кабеллари)- буралган шишатолалар, жгут бўлиб улар турли синиш кўрсатгичларига эга бўлган турли таркибли шишали қобиқ ва ўзакка эга. Унда ўзакнинг синиш кўрсатгичи n₁, қобиқ синиш кўрсаткичи n₂дан катта бўлади. Кўп шишатолалар учун . Ёруғлик нури ёруғлик зичлиги каттароқ муҳитдан (ўзак) ёруғлик зичлиги камроқ муҳитга чегаравий қийматдан катта бурчак остида тушганда, тўлиқ ички қайтариш юз беради ва нур кўп марта қайтарилиб, ташқи муҳитга чиқмасдан, тола бўйлаб тарқалади ( 4.5-расм).

Икки қаватли шишатола диаметри 20-30 мкмни ташкил этади. Оптик толали узатиш тизимларида ахборот сигналлари оптик шишатолалар бўйлаб узатилади.

4.5 - расм. Шишатолани ишлаш принципи

Микроэлектроникада кремний монооксидили (SiO) аморф пардалар резисторлар, пардали конденсаторларда диэлектрик, микросхемаларда қатламлар орасидаги изоляция ва ҳимоя сиртлари сифатида кенг қўлланилади. Барча пардали элементлар технологияси албатта ўтказувчи, резистив ва изоляцион материалдан мос келувчи асосга парда ўтказиш жараёнини ўз ичига олади. Юпқа пардаларни вакуумли чўктириш технологияси кенг қўлланилади. Кремний монооксиди вакуумда (10^-3-10^-4 Падан юқори) 1100-1200 ⁰С температурада осон буғланади.

Ситаллар. Ситаллар махсус таркибга эга шишаларни кристаллаш йўли билан тайёрланади («ситалл»- сўзи «силикат» ва «кристалл» сўзларининг қистқармаси). Шишани кристаллаш учун бутун ҳажмга стимуляторлар: TiO₂, FeS, баъзи металларнинг фторид ва фосфатлари киритилади. Бундай ситаллар термоситаллар деб аталади. Агар кристаллаш стимулаторлари кумуш, олтин, мис ва бошқаларнинг майда заррачалари бўлса, фотоситаллар ҳосил бўлади. Одатда, электр ситаллар худди шундай таркибга эга бўлган аморф шишалар ва керамикаларга нисбатан юқори электр изоляцион хоссаларга ва электр мустаҳкамликка эга бўладилар.

Ўта юқори частота техникасида шиша, конденсаторлар ясашда керамика ўрнига ситаллар қўлланилади. Актив диэлектриклар сифатида қўлланиладиган сегнет- ва пьезоситаллар ҳам яратилган.

Электр изоляцион керамика. Юқори температурада куйдириш усули билан олинадиган ноорганик материаллар керамика материаллар деб аталади. Куйдириш натижасида керамикадан ясалган маҳсулотлар юқори механик мустаҳкамликка, кичик tg га, иссиқликка бардошли, электр ва иссиқлик эскиришига чидамли яхши электр изоляцион материалга айланади.

Электротехникада керамика - яримўтказгич, магнит (феррит), сегнет- ва пьезоэлектрик материаллар ва конденсаторлар сифатида қўлланилади.

Фарфор турли шаклдаги изоляторлар ишлаб чиқаришда асосий материал ҳисобланади. Фарфор ҳосил қилиш учун тупроқниниг (каолин) махсус сортлари ва минераллар; кварц SiO₂ ва дала шпати қўлланилади. Ташкил этувчилар аралашмалардан тозаланади, майдаланади ва сув билан аралаштирилади. Фарфор массадан керакли шаклдаги маҳсулот ясалади, қуритилади ва 1300-1400 ⁰С температурада куйдирилади. Куйдирилган фарфор муллит 3Al₂O₃ 2SiO₂ ва кварц SiO₂ кристалларидан ташкил топган бўлиб, улар оралиғи шишасимон эритилган дала шпати билан тўлдирилади. Фарфор сиқилганда 400-700 МПа, чўзилганда 45-70 МПа, эгилганда 80-150 МПа мустахкамлик чегарасига эга. Фарфорнинг электр изоляцион хоссалари нормал температура ва паст частотада анча юқори бўлиб температура ва частота ортган сари ёмонлашиб боради. Ҳозирги кунда фарфор таркибидан фарқ қиладиган анча такомиллаштирилган фарфор ва керамика материаллар қўлланилади.

Радиофарфор ВаО киритилган фарфор бўлиб, радиофарфорнинг кейинги такомиллашиши ультрофарфор деб аталади. Унинг таркибида анча миқдорда Al₂O₃ бўлади. Оддий электр фарфорга нисбатан ультрафарфорнинг tg кичик, катта қийматларга эга бўлади.

Алюминоксид асосан корунддан ташкил топган бўлиб, юқори иссиқлик бардошликка (ишчи температураси 1600 ⁰С), ҳатто юқори температураларда ҳам юқори ва кичик tg га эга. (4.6 - расм).

Стеатит – тальк 3MgO·4SiO₂·H₂O асосида олинадиган керамиканинг бир туридир. Стеатитнинг электр изоляцион хорссалари юқори, =10.

Конденсатор ишлаб чиқаришда қиймати юқори (10000 ва юқори) бўлган керамика материаллар қўлланилади. Сиғим унча катта бўлмаган (1000 пФдан кичик) юқори частота конденсаторларида одатда =10-100 бўлган материаллар қўлланилади. Агар материал таркибида титан икки оксиди TiO₂ (рутил) ёки кальций титани Са TiO₃ (первоксид) мавжуд бўлса улар Т ҳарфи билан, ёки циркон Ц ҳарфи билан белгиланади.

4.6 -расм. Баъзи керамика электризоляцион материалларнинг солиштирма ҳажмий қаршилиги нинг температурага боғлиқлиги:

1- фарфор; 2- стеатит; 3- алюминоксид.

Бу материалларда диэлектрик йўқотишлар паст частотадан юқори частотагача бўлган барча диапазонда кичик (tg =10^-4-10^-2) бўлиб, унинг таркибига ТКl= (-1500-100) ·10^-6 К^-1 боғлиқ бўлади. Юқори температура термотаъсир мавжуд бўлганда кичик ТКlга эга бўлган кардиерит 2MgJ·2·5SiO₂ (ТКl3·10^-6 К^-1), циркон икки оксиди ZzO₂ (ТКl4·10^-6 К^-1), алюминий титани TiO₂ (ТКl0,1·10^-6 К^-1) каби керамиканинг маҳсус турлари қўлланилади.

Баъзи металларнинг соф оксидлари жуда юқори иссиқликка бардошли бўлиб, юқори иссиқлик ўтказувчанликка эга бўладилар. Уларга бериллий оксиди ВеО, магний оксиди MgO ва алюминий оксиди Al₂O₃ киради. ВеО (брокерит) керамика юқори қувватли транзисторлар ва микросхемаларнинг асосини ишлаб чиқаришда қўлланилади.

Гибрид ИМС асосларини ясашда қўлланиладиган материаллар. Гибрид ИМС (ёки ГИС) – пассив пардали элементлар (резисторлар, конденсаторлар, индуктивлик ғалтаклари) ва дискрет актив компонентлар (диолар, транзисторлар, тиристорлар)дан ташкил топган микросхема бўлиб, улар ягона диэлектрик асосда жойлашади. ГИС ишлаб чиқариш конструкцияси ва технологияси лойиҳалаштирилаётганда асоснинг тўғри танланиши микросхеманинг электр ва эксплуатацион параметрларини тўғри танланишини таъминлайди. Энг кенг тарқалган технология юпқапардали технология бўлиб, унда изоляцияли асосда пардалар ҳосил қилинади. Бундай микросхемаларда асос қуйидаги функцияларни бажаради:

а) юпқапардали элементлар ҳосил қилинадиган асос;

б) юпқапардали микросхема элементларини бир-биридан изоляциялайди;

в) микросхема конструкциясида иссиқлик қайтарувчи элемент вазифасини бажаради.

Юпқапардали микросхема асосларига қуйидаги талаблар қўйилади:

а) силлиқ ва текис сирт;

б) юқори ҳажмий ва сирт қаршилиги;

в) юқори электр мустаҳкамлик;

г) юқори иссиқлик ўтказувчанлик;

д) пардаларга кимёвий инертлик;

е) механик пишиқлик;

ж) максимал ишчи пишиқлик;

з) кичик таннарх;

и) вакуумда юқори газсизланиш хусусияти.

Асос олиш учун асосий материаллар. Санаб ўтилган барча талабларга жавоб берадиган асос мавжуд эмас.

Юпқапардали микросхемаларнинг асоси сифатида кўп ҳолларда шиша, керамика ва шишакерамика қўлланилади. Энг кенг қўлланиладигани алюмосиликат ва боросиликат С41-1 ва С48-3 шишалар бўлиб: уларнинг иссиқлик қайтариш коэффициентлари (1-1,5) Вт/(м·⁰С), =3,2-8, tg =(15-20) ·10^-4, =10⁷-10¹⁴ Ом·м, электр мустаҳкамлиги 40 кВ/ммни ташкил этади. Бундай асослар нисбатан силлиқ сиртга ва кичик таннархга эга. Шишадан ясалган асосларнинг камчилиги уларнинг кичик механик мустаҳкамлиги ва кичик иссиқлик қайтариш хоссалари ҳисобланади.

Асос сифатида ситаллар кенг қўлланилади. Унинг тавсифномалари: иссиқлик қайтариш коэффициенти 1,5 Вт/(м·⁰С), =5-8,8; tg =20·10^-4. Ситаллар юқори механик мустаҳкамликка эга ва осон қайта ишланади, вакуумда осон газсизлантирилади. Асослари 0,6 дан 1,6 мм.гача ўлчамларда бўлган тўғри бурчакли пластиналар кўринишига эга.

Асос сифатида яна паст диэлектрик сингдирувчанликка эга керамика 22ХС, поликор, сапфир ҳам қўлланилиши мумкин. Улар асосан 96 % Al₂O₃ дан ташкил топган, поликор эса Al₂O₃ нинг назарий зичлигига эга, сапфир титан билан темир қоришмасидан иборат. Бу материаллар мураккаб ишлаб чиқариш технологиясини талаб қиладилар. Улар юқори иссиқликбардошликка (ишчи температураси 1600 ⁰Сгача), юқори температураларда катта =10⁷-10¹⁴ Ом·м ва кичик tg =(10-18) ·10^-4 қийматларга, ўта юқори механик мустаҳкамликка ва иссиқлик ўтказувчанликка эга.

Сапфир КНС (сапфирдаги кремний) - технология ёрдамида яримўтказгичли катта интеграл схемаларни тайёрлашда қўлланилади. Унинг асоси КНС структурали яримўтказгичлар ҳосил қилиш ҳисобланади. Сапфирда кремний эпитаксиал қатлами ўстирилади ва унда катта интеграл схема структура элементлари ҳосил қилинади.

Слюда ва унинг асосидаги материаллар. Слюда табиатда кристалл қўринишида учрайди. Улар бир – бирига параллел бўлган уланма сиртлар бўйлаб осон парчаланади.

Кимёвий таркибига кўра слюдалар сувли аслюмокислоталар ҳисобланади. Улардан асосийси: мусковит, унинг таркиби тахминан қуйидагича: К₂О-3Аl₂O₃-65Ю₂-2Н₂О ва флогопит, унинг таркиби: К₂О-6MgO·Аl₂Os-6SiO₂·2Н₂О. Булардан ташқари слюда таркибига темир, натрий, кальций ва бошқаларнинг бирикмалари кириши мумкин.

Мусковитлар рангсиз ёки қизғиш, яшил ва бошқа тусга эга бўлиши мумкин. Флогопитлар кўпинча анча тўқ рангларда- қаҳрабо, олтин, жигарранг, деярли қора рангда бўлади, баъзида эса оч рангларда ҳам учрайди.

Электр хоссаларига кўра яхши электр изоляцион материал ҳисобланган мусковит флогопитдан устун туради. Бундан ташқари мусковит флогопитга кўра анча мустаҳкам, қаттиқ, эгилувчан ва эластикдир.

Маълум температурага етганда табиий слюдадан унинг таркибидаги сув ажралиб чиқа бошлайди; бунда слюда шаффофлигини йўқотади, қалинлиги ортади (слюда “бўртиб чиқади”), механик ва электр хоссалари ёмонлашади; температура ортган сари бу ўзгаришлар ҳам сезиларли даражага етиб, слюданинг кристалл тузилмаси бузилади.

4.7 - расм. Слюда tg кўрсатгичининиг температурага боғлиқлиги:

1- f= 1 МГц даги мусковит; 2- f= 50 Гцдаги мусковит; f= 1 МГц ва f= 50 Гцдаги синтетик слюда (фторфлогопит).

4.8 - расм. Слюда электр мустаҳкамлигининг Е_муст қалинликка боғлиқлиги:

1-мусковит; 2- флогопит; 3-фторфлогопит.

Одатда слюда табиатда кварц, дала шпати ва бошқа минераллар билан бирга, қаттиқ тоғ жинсларига бирикиб кетган симлар (пегматит) кўринишида учрайди. Портлаш ишларидан сўнг аралашмалардан слюда ажратиб олингач у бегона минераллардан тозаланади. Унинг бундай кўриниши забойний хом ашё дейилади. Бу хом ашёдан 1-2 %, жуда кам ҳолларда 10 %гача слюда олиш мумкин. Забойний хом ашё қўлда парчаланади, пичоқ билан пластинкаларга бўлинади, унинг четларида маълум нуқсонлари бўлади. Бундай слюда чала тозаланган деб аталади. Кейинчалик улар ўз навбатида анча юпқа пластинкаларга (5 дан 45 мкгача) парчаланади.

Парчаланган слюдадан конденсаторлар учун штампланган тўғри тўртбурчак шаклдаги пластинкалар (конденсатор слюдаси), электрон ва ёритувчи лампалар учун шакли штампланган деталлар, шайбалар ва бошқалар ясалади. Конденсатор слюдаси - юқори сифатга эга мусковит бўлиб, узунлиги 7 дан 60 ммгача ва қалинлиги 4 дан 55 ммгача бўлган пластинкалардан иборат. Пластинкаларнинг стандарт қалинлиги қуйидагича: 25, 35, 45, 55 мк ( 5 мк хатолиги билан).

Синтетик слюда. Синтетик слюда кристаллари махсус тузилган шихта эритмасидан ўстирилади. Таркиби КMg ₃(Si₂ Аl₁₀)F₂ дан иборат бўлган фторфлогопитдан энг яхши натижалар олинган. Шихта 1380 ⁰Сда эрийди, кристаллашиш жараёни эса 1340 ⁰С температурада амалга ошади. 4.8 -расмда кўрсатилган синтетик слюда кристали табиий слюдага ўхшаш бўлиб, юпқа пластинкаларга осон парчаланади. Таркибида кристалловчи сув мавжуд эмаслиги туфайли, синтетик слюда табиий слюдага нисбатан анча юқори иссиқликбардошликка эга. 600-700 ⁰С ишчи температурага эга конденсаторларда диэлектрик сифатида ҳам қўлланилиши мумкин.

Синтетик слюда электрон лампаларда, шишатола дарчалари ва юқори энергия заррачалари ҳисоблагичида изоляцион экран сифатида қўлланилиши мумкин.

Микалекс кукунсифат табиий слюда ва майдаланган тез эрувчи шишанинг иссиқлик ёрдамида прессланиши натижасида ҳосил бўладиган қаттиқ материалдир. Микалекс олиш учун слюдалар листлар ёки турли кесимга эга стерженлар қўринишида ишлаб чиқарилади ва улар кейинчалик механик қайта ишлов берилади.

Микалекс унча катта бўлмаган диэлектрик йўқотишларга, юқори иссиқликбардошликка, намга чидамлиликка ва механик мустаҳкамликка эга. Микалекс радиоэлектрон саноатда катта қувватли лампаларни ўрнатгичи, хаво конденсаторлари панели, тароқ, индуктивлик ғалтаклари, улагич платалари ва бошқа деталларни ишлаб чиқаришда ишлатилади. Микалексга металл контактларни пресслаб киритиш мумкин.

Новомикалекс шишабирикма билан маҳкамланган синтетик слюдадан тайёрланади.

4.5. Пьезоэлектрик материаллар

Радиоэлектрон аппаратурадаги диэлектриклар электр, магнит, иссиқлик ва механик таъсирга учраши мумкин. Бундай таъсирлар натижасида, у ёки бу диэлектриклар бир гуруҳ хоссаларни намоён этадилар. Бу хоссалар уларни электр сигналларни ишлаб чиқариш, модуляциялаш ва ўзгартириш учун мўлжалланган квант асбобларда, пьезо-, акусто-, магнитоэлектроника асбобларида қўллашга имконият яратади. Бундай диэлектриклар актив диэлектриклар деб аталади. Электр изоляцион материал сифатида ишлатиладиган пассив диэлектрикларда, ташқи электр майдонида юзага келадиган қутбланиш асосий хосса ҳисобланади.

Сегнетоэлектриклар.

Спонтан (ўз-ўзидан) қутбланиш хоссасига эга моддалар, сегнетоэлектриклар деб аталади. Қутбланиш йўналиши ташқи таъсир, масалан, электр майдони таъсирида ўзгартирилиши мумкин.

Амалиётда аоссий ўрин тутган сегнетоэлектриклар бўлиб сегнет тузи- NaKC₄H₄O₆·4H₂O, калий фосфати KH₂PO₄, KH₂AsO₄, барий метатинати BaTiO₂ ҳисобланади.

Сегнетоэлектрикларда намуна заррачалари ўртасидаги кучли ўзаро таъсир натижасида ўз-ўзидан қутбланиш соҳалари (доменлар) юзага келади. Натижада, сегнетоэлектрик ҳажми спонтан қутбланиш йўналиш векторлари Рs турлича бўлган доменларга ажралади. Ташқи таъсир мавжуд бўлмаганда намунанинг натижавий қутбланганлиги нолга тенг бўлади.

Қуйида сегнетоэлектрикларнинг бошқа диэлектриклардан ажратиб турадиган, ўзига хос хусусиятлари баён этилган.

Биринчи хусусияти, бу қутбланиш Рнинг кучланганлик Ега боғлиқлиги. Е=0 бўлганда, намунаннинг қутбланганлиги Рs ёки -Рs га тенг (4.9 -расм). Рs йўналиш билан таъсир этаётган майдон кучланганлиги ортиши билан электрон, ион, диполь қутбланиш ҳисобига Р чизиқли равишда ортиб боради. Агар қарама – қарши йўналишда электр майдони таъсир эттирилса, у ҳолда маълум кучланганлик Ес қийматига етганда, қайта қутбланиш содир бўлади, яъни Рs векторининг йўналиши қарама- қарши йўналишга ўзгаради. Бундай сиртмоқсимон эгри чизиқ – гистерезис сиртмоғи деб аталади. Шуни таъкидлаш керакки, Рs қиймати фақат майдон кучланганлигига эмас, балки қутбланишнинг олдинги ҳолатларига ҳам боғлиқ бўлади.

Иккинчи хусусияти шундаки, маълум температура оралиғида диэлектрик сингдирувчанлик жуда катта қийматга эга бўлади. Масалан, сегнет тузининг +22,5 ⁰С дан -15 ⁰С гача бўлган температура оралиғида диэлектрик сингдирувчанлиги 10000 га яқин, барий титанда эса 80 ⁰С гача =7000 га тенг.

Учинчи хусусияти, сегнетоэлектрик хоссаларининг кучли равишда температурага боғлиқлигидир. Турли моддалар учун ҳар хил қийматга эга бўлган маълум Тк температурадан ортганда сегнетоэлектрик хоссалари йўқолиб, оддий диэлектрикка айланадилар. Бу температура Кюри температураси ёки Кюри нуқтаси деб аталади. Сегнет тузининг +22,5 ⁰С ва -15 ⁰С ларда иккита Кюри нуқтаси мавжуд.

Гистерезис сиртмоғига мувофиқ сегнетоэлектриклар ЭҲМ хотира қурилмаларида кенг қўлланилади. Ташқи майдон мавжуд бўлмаганда, қутбланган сегнетоэлектрик иккита барқарор + Рs ва – Рs ҳолатига эга бўлади (4.9 - расм). Бу ҳолатлардан бири -масалан, + Рs ЭҲМ хотира қурилмаларида мантиқий бирга, -Рs эса мантиқий нольга мос келади. Ёзиш учун кучланиш қийматини ўзгартириб, сегнетоэлектрикни бир ҳолатдан бошқа ҳолатга ўтказиш мумкин. Бир ишорадаги ўзшгартириш импульсини бериб, ёки ахборотни бузмасдан туриб – оптик йўл билан, юпқа сирт қатламли қаршилик бўйича ахборотни ўқиш мумкин.

4.9 - расм. Гистерезис сиртмоғи

Сегнетоэлектриклар асосида мураккаб диэлектриклар олиш жараёнида, кичик ўлчамларда катта сиғимга эга конденсаторлар олиш мумкин. Сегнетоэлектриклар пьезоэлектрик, пироэлектрик, электрооптик ва бошқа материаллар учун асос бўлиб ҳисобланади.

Пьезоматериаллар.

Пьезоэлектрик эффект. Биз газ ҳолатидаги, суюқ ва аморф қаттиқ жисмларни қутбланишини ўрганиб чиқдик. Улар алоҳида молекулалардан ташкил топган бўлиб, зарядлари ташқи электр майдони таъсирида силжиши ёки бир йўналишда ҳаракатланиши мумкин. Баъзи ион кристалларда, агар улар механик деформацияга учраса қутбланиш ташқи таъсирларсиз ҳам рўй бериши мумкин. Тўғри пьезоэлектрик эффект (пьезоэффект) нинг моҳияти шундаки, кристалл жисмга босим таъсир эттирилганда у қутбланади, яъни кристаллнинг қарама-қарши қирраларида бир - бирига тенг, лекин ишораси бир – бирига тескари бўлган электр зарядлари юзага келади. Агар деформация йўналиши ўзгартирилса, яъни сиқилиш ўрнига диэлектрик чўзилса қиррадаги зарядлар ишорасини алмаштиради. Юзага келган қутбланганлик Р қўйилган механик кучланиш га тўғри пропорционал бўлади:

(4.7)

Пропорционаллик коэффициенти d пьезомодуль деб аталади. Пьезоэлементга механик кучланиш таъсир эттирилса, ташқи куч иши фақат деформацияга эмас, балки унинг қутбланиши учун ҳам сарфланади. Электр токининг сон қиймати сиқиш кучига пропорционал бўлиб, пьезоэлектрик пластина ўлчамларига боғлиқ бўлмайди. Пропорционаллик коэффициенти К пьезоматериалнинг пьезоэлектрик доимийси деб аталади.

Таърифга биноан

(4.8)

бу ерда Wэ – элемент ишлаб чиқараётган электр энергия;

W = W^/_М + W_Э – деформацияга сарфланган тўлиқ энергия.

W_М= сх²/2 – механик деформация энергияси зичлиги бўлиб, с- эластиклик модулини билдиради.

Пьезоэлектрик эффект қуйидагича тушунтирилади. Ион кристалларда мусбат ва манфий ион марказлари бир бирига мос тушмайди, демак ташқи электр майдон мавжуд бўлмаганда ҳам уларда қутбланиш содир бўлади. Лекин, бу қутбланиш сезиларли равишда намоён бўлмайди, чунки сиртда жойлашган зарядлар билан компенсацияланади. Кристалл деформацияланганда панжарадаги мусбат ва манфий ионлар бир – бирига нисбатан силжийди ва натижада қутбланиш содир бўлади.

Тўғри пьезоэффектдан ташқари, яна тескари пьезоэффект ҳам мавжуд. Бунда электр майдон таъсирида майдон кучланганлиги вектори (электростикция) йўналишига боғлиқ равишда пьезоэлектрик ёки сиқилади, ёки чўзилади. Электростикция натижасида кристаллнинг ўлчамлари 10^{-7 см} даражада ўзгаради, бунда берилаётган потенциаллар фарқи бир неча юз вольтни ташкил этади.

Пьезоэлектрик эффект кварц (SiO₂), сегнет тузи ва бошқа кўпгина кристалларда кузатилади. Ион кристаллар мусбат ва манфий ионлар кетма- кетлигидан тузилган фазовий панжарадан иборат бўлади. Бундай кристалларда молекулаларни алоҳида ажратиш мумкин эмас. Шу сабабли, қутбланиш натижасида барча мусбат ионлар майдон бўйлаб, барча манфий ионлар эса майдонга тескари йўналишда силжийдилар.

4.10 -расм. Кварц параллелепипеди

Кристалларни қутбланиши майдон кучланганлиги вектори Е нинг кристаллографик ўқга нисбатан йўналишига кўра турлича бўлиши мумкин. Масалан, кварц кристалли SiO₂ шаклига кўра иккита пирамида билан чегараланган олти қиррали призмани эслатади. Бундай кристаллар тўртта

кристалл ўқлар билан характерланади. Ўқлардан бири – Z пирамида чўққиларини бирлаштиради. Бошқа учтаси - Х₁, Х₂, Х₃ лар Z ўқига перпендикуляр бўлиб, олти қиррали призманинг қарама- қарши жойлашган устунларини бирлаштиради. Сиқилиш ёки чўзилишда Z ўқи бўйлаб хеч қандай қутбланиш кузатилмайди. Лекин, Z ўқига нисбатан перпендикуляр йўналишда чўзилиш ва сиқилишда электр қутбланиш содир бўлади. Пьезоэлектрик эффект олиш учун кварц кристаллидан тўғри бурчакли паралеллепипед кесиб олинади (4.10 - расм). Пластинка Х ёки Y ўқи бўйлаб чўзилганда, унга перпендикуляр равишда жлойлашган АВСD ва EFGH қирраларда қарама – қарши ишорали зарядлар ҳосил бўлади. Агар деформация ишораси ўзгартирилса, яъни чўзилиш сиқилиш билан алмаштирилса, қутбланган зарядлар ишораси ҳам тескари ишорага ўзгаради.

Пьезокерамика. Пьезокерамик материаллар, дастлабки ҳолатда пьезоэлектрик эффектга эга бўлмаган оддий сегнетиэлектрик материаллардан тайёрланади. Уларда пьезоэлектрик эффект юзага келтириш учун диэлектриклар бир соат мобайнида 100-150 ⁰С температурада кучли ўзгармас электр майдонида (Е=2-4 мВ/м) ушлаб турилади. Ташқи майдон олингач, керамикада барқарор қутбланганлик сақланиб қолади; керамика изотроп жисмдан анизотроп жисмга айланади. Пьезоэффект хоссани қўллаш учун ишлатиладиган қутбланган сегнетоэлектриклар пьезокерамика деб аталади. Пьезокерамикадан юқори пьезоэлектрик кўрсатгичларга ва монокристаллга нисбатан арзон нархга эга бўлган турли шакл ва ўлчамларга эга маҳсулотлар ясаш мумкин.

Қўлланиш соҳасига кўра пьезокерамик материаллар 4 синфга бўлинади:

I синфга кучсиз сигналларни қабул қилиш режимида ишлайдиган, юқори сезгирликка эга бўлган материаллар киради. Уларнинг асосий кўрсатгичи бўлиб пьезомодуль ҳисобланади.

II синфга мансуб материаллар кучли электр ва механик кучланишлар таъсирида ишловчи, масалан, катта қувватли ультратовуш манбаларида, ёқиш тизимларида қўлланиладиган материаллар киради. Уларга нисбатан қўйиладиган қўшимча талаб кичик tg катталиги ҳисобланади.

III синфга мансуб материаллар юқори барқарор частота характеристикаларга эга пьезоэлементларда, масалан, фильтрларда, частота берувчи генераторларда қўлланилади. Бундай материаллар кичик частота температуравий коэффициенти ТКf га эга бўлишлари керак. Пьезокерамиканинг энг яхши турлари ТКf= 30 ·10^-6 К^-1 кўрсатгичига эга.

IV синфга нормал температура интервали (-60-+70 ⁰С) дан ташқарида ишловчи, юқори температураларга бардошли материаллар киради. Бундай хоссаларга материал ташкил этувчиларини нисбатини тўғри танлаш, донор ва акцептор қўшимчалар киритиш йўли билан эришилади. Пьезокерамикаларни белгиланиш тизими материалнинг кимёвий таркибидаги моддаларнинг бош ҳарфи ва тартиб номеридан иборат: Т- титан, Ц – цирконий, Н – ниобий, С – қалай ёки стронций, Б – барий , К – кальций ва бошқалар. ТБ – барий титани, ЦТС – қалай - циркон – титан, НБС қалай –барий ниобат.

Баъзи пьезокерамик материалларнинг кўрсатгичлари 4.2 - жадвалда келтирилган.

Кр – электромеханик алоқа сирт коээфициенти, Q – кварц резонаторлари асллилиги, яъни заҳирадаги реактив энергияни йўқотишлар энергиясига нисбати.

4.2 - жадвал

Сегнетокерамик материалларнинг характеристикалари

материал	синфи	Тк, ^0С		tg*10^2	Пьезомодуль dmax пКл/Н	Кр	Q
ТБ-1	I	120	1400	1	260	0,2-0,36	100-300
ТБК-3	II	105	1200	2	240	0,25	300
ТБКС	III	160	450	0,2	112	0,25	350
ЦТС-19	I	290	1400	3	380	0,47	70
ЦТС-21	IV	410	550	2	67	0,20	100
ЦТС-22	III	330	800	2	100	0,20	400
ЦТС-23	II	280	1050	0,7	200	0,43	200
ЦТС-300	III	330	1100	0,3	341	0,43	500
НБС-1	II	265	1600	2	167	0,28	350
НБС-3	III	270	1800	2,5	100	0,20	300

Пьезоэлектрик монокристаллар.

, tg ва механик йўқотиш қийматлари катта бўлганлиги сабабли пьезокерамикани 10 МГцдан юқори частоталарда ишлатиб бўлмайди. Юқори частота ва ўта юқори частоталарда фақат монокристалл пьезоэлектриклар қўлланилади. Улардан баъзилари 4.3 – жадвалда келтирилган.

4.3 – жадвал

Пьезоэлектрик монокристалларнинг параметрлари

Кристалл	Пьезомодуль dmax пКл/Н	мах	Кмах
Кварц SiO2	2,31	4,63	0,1
Кадмий Сульфити CdS	3,18	8,37	0,2
Рух оксиди ZnO	12,00	8,2	0,3
Сегнет тузи	3450	205	0,97
Барий титани TiO3	400	3000	0,6
Литий Ниобит LiNbO3	70	84	0,68
Литий тантали LiTaO3	26	53	0,47

Кварц. Табиий кристаллар билан бир вақтда сунъий кристаллар ҳам кенг қўлланилади. Кварц кристаллари жуда юқори механик асилликка (Qм10⁶), жуда паст температурадан 573 ⁰С гача бўлган диапазонда параметрлар юқори барқарорликка эга, f=10 Гц да tg=0,0002.

Ниобат ва литий тантал кварцга нисбатан анча юқори пьезомодуль ва К коэффициентига эга. Бу материалларнинг механик асиллиги ЎЮЧ диапазонида ҳам юқори қийматларга эга бўлади, кварцда эса бу кўрсатгич 1 МГц частотадагина максимал қийматига етади. Улар асосан ушлаб туриш линиялари ва фильтларда қўлланилади.

4.6. Газ ҳолатдаги ва суюқ диэлектриклар

Газ ҳолатдаги диэлектриклар.

Газ ҳолатдаги диэлектриклар электр изоляцион материал сифатида қўлланилганда қуйидаги афзалликларга эга: юқори солиштирма қаршилик , кичик (бирга яқин) диэлектрик сингдирувчанлик , кичик диэлектрик йўқотишлар бурчаги тангенси . Газ ҳолатдаги электр изоляциянинг камчилиги кичик электр мустаҳкамлик ҳисобланади.

Газ ҳолатдаги диэлектриклар ҳаво электр узатиш линияларида симлар оралиғида изоляция ҳосил қилади, электровакуум асбобларда ва ёруғлик манбаларида (инерт газлар, аргон, неон ва бошқалар), газ конденсаторларида (азот, галоген) электродлар оралиғини тўлдиради ва катта электр машиналарда совутиш муҳитини ҳосил қилади (водород, гелий).

Газларнинг электр мустаҳкамлиги Е_муст босимга кучли боғлиқ (4.11- расм). Газларни вакуумли конденсатор, газ билан тўлдирилган юқори босимли кабелларда ва бошқа юқори кучланиш қурилмаларида электр изоляция сифатида қўлланилиши Е_муст=f() боғлиқликка асосланган.

4.13- расм. Е_муст нинг га боғлиқлиги

(пунктир чизиқ билан нормал босим кўрсатилган)

Электр мустаҳкамлик яна электродлар оралиғидаги масофа h га ҳам боғлиқ: h камайса Е_муст ортади (4.12- расм).

4.12 - расм. Нормал босимдаги хавода биржинсли диэлектрик майдонда элеткродлар орасидаги масофани Е_муст га боғлиқлиги

h ва бир вақтда ўзгарса қуйидаги қонуният (Пашен қонуни) ўрнатилган: агар разряд оралиғи узунлиги h ва газ босими , уларнинг кўпайтмаси ўзгаришсиз қоладиган қилиб ўзгартирилса, тешилиш кучланиш қиймати ўзгармайди, яъни U_теш h кўпайтмаси функцияси ҳисобланади (4.13- расм).

4.13 - расм. Газлар учун Пашен эгри чизиқлари:

1- хаво; 2- азот; 3-элегаз (SF₆).

Нефтли электр изоляцион мойлар.

Нефтли (минерал) электр изоляцион мойлар нефтни хайдаш усули билан олинади. Улар нисбатан арзон ва юқори тозаланиш даражасида электр изоляцион хусусиятлари анча яхши бўлади.

Трансформатор мойи- турли углеводлар аралашмасидан ташкил топган бўлиб, = 2,2-2,3 бўлган қутбсиз диэлектрик ҳисобланади. Улар ёрдамида изоляциянинг электр мустаҳкамлигини ошириш мақсадида толали изоляция ғовакларини, ўрамлар ва ўрам симлари оралиқларини ва трансформатор баки оралиқларини тўлдиришади. Улар яна трансформатор ўзаги ва ўрамларида йўқотишлар ҳисобига бўладиган иссиқлик қайтаришни яхшилайди. Е_муст мой таркибидаги сув миқдори ва температурага кучли равишда боғлиқ бўлади.(4.14-расм).

Трансформатор мойларининг катталигининг температурага боғлиқлиги қутбсиз диэлектриклардаги кўринишга эга бўлади. (4.15- расм)

Конденсатор мойи қоғозли ва пардали конденсаторларни шимдиришда қўлланилади. Қоғоз шимдирилганда унинг диэлектрик сингдирувчанлиги ва электр мустаҳкамлиги ортади. Натижада конденсатор ўлчамлари, оғирлиги ва нархи камаяди. +100 ⁰С температурада 1 кГц частотада =0,002га тенг, 50 Гц частотада =0,005га тенг. Мойнинг электр мустаҳкамлиги 20 мВ/м дан кам эмас.

Кабель мойлари электр жиҳатдан кучли қоғоз изоляцияли кабелларни ишлаб чиқаришда қўлланилади. Бу кабелларни қоғоз изоляциясини мой билан шимдириш уларнинг электр мустаҳкамлигини оширади, ҳамда иссиқлик қайтаришига ёрдам беради.

4.14- расм. Трансформатор электр мустаҳкамлигининг унинг мойи таркибидаги сувга боғлиқлиги: 1- 65 ⁰Сда; 2- 25 ⁰Сда.

4.15- расм. Трансформатор мойлари катталигининг

температурага боғлиқлиги (50 Гц частотада)

Синтетик суюқ диэлектриклар. Нефтдан олинган электр изоляцион мойлар нисбатан арзон ва катта ҳажмларда ишлаб чиқарилиши мумкин. Лекин уларниниг қиймати жуда кичик, иссиқликка чидамлилиги кичик, ёниш ва портлаш ҳавфлари мавжуд. Баъзи синтетик суюқ диэлектриклар бу камчиликлардан ҳоли. Улардан асосийларини кўриб чиқамиз.

Хлорланган углеводородлар. Улар турли углеводородлардан водород атом молекулаларини хлор атом молекулалари билан алмаштириш йўли билан олинади. Натижада қутбланган маҳсулотлар олинади. Энг кенг қўлланиладигани, хлорланган дифенол бўлиб, унинг таркиби С₁₂Н_10-Z Cl дан иборат, бу ерда z – 3-6 га тенг бўлиб, молекуладаги хлор атомлари сонини билдиради.

Хлорланган дифенилқийматининг температурага боғлиқлиги қутбли диэлектрикларга хос бўлади. Хлорланган дифенолнингқиймати 0,01га тенг ва температурага боғлиқ эмас.

Бошқа қутбли синтетик электр изоляцион суюқликлар, масалан нитробензол Н₅С₆-NO₂, этиленклюколь НО-СН₂-СН₂-ОН ва цианоэтилсахароза С₃₈Н₄₆N₈О₁₁ лар юқори диэлектрик сингдирувчанликка эга (=35-40). Шу сабабли улар билан қоғозли конденсаторларнинг мой билан шимдирилишини алмаштирилиши конденсатор ҳажми, оғирлиги ва нархини сезиларли камайтиради.

Кремний органик суюқликлар, уларнинг таркибида углерод Мдан ташқари кремний Si бўлиб, кичик диэлектрик йўқотишлар бурчаги, кичик гигроскопикликка ва юқори иссиқликка бардошликка эга. Бу суюқликлар +20 ⁰С температура ва 1 кГц частотада =2,5-3,3 ва =0,0001-0,0004 қийматларга эга бўлиб, энг юқори ишчи температура 250 ⁰Сгача бориши мумкин.

Фтороорганик суюқликлар кичик га, жуда кичик гигроскопликка ва юқори иссиқлик бардошликка (ишчи температура 200 ⁰Сгача) эга. Фтороорганик суюқликлар ўрамлар ва магнит симлар совутилаётганда юқори иссиқлик қайтариш хусусиятига эга. Фторорганик суюқликлар кремнийорганик суюқликлар каби анча қиммат ва кам қўлланилади.

Назорат саволлари

1. Диэлектрик материалларга таъриф беринг ва турларини айтиб беринг.

2. Диэлектрикларнинг асосий параметрлари.

3. Диэлектрикларни қутбланиши деганда қандай жараён тушунилади ? Диэлектрикларни қутланишининг қандай турларини биласиз ?

4. Қутбланиш турига қараб диэлектриклар қандай гуруҳларга бўлинади.

5. Диэлектрик йўқотишлар деганда нимани тушунасиз ?

6. Диэлектрик тешилиш қандай содир бўлади ?

7. Органик қаттиқ диэлектрикларга таъриф беринг ва мисоллар келтиринг.

8. Пластмассалар, изоляцияланган локлар, эмаллар ва компаундлар ҳақида сўзлаб беринг.

9. Ноорганик диэлектриклар ва радиокерамик материалларга мисоллар келтиринг.

10. Пьезоэлектрик материалларга таъриф беринг вамисоллар келтиринг.

11. Газ ҳолатидаги ва суюқ диэлектриклдарга таъриф беринг ва мисоллар келтиринг.

V БОБ

МАГНИТ МАТЕРИАЛЛАР

5.1. Материалларнинг магнит тавсифномаси

Турли моддалар магнит майдони таъсирида магнитланиб қоладилар, яъни ўзлари магнит майдони манбасига айланадилар. Муҳитдаги натижавий майдон ташқи ва модда ҳосил қилаётган майдонлар йиғиндисига тенг. Магнитланиш хусусиятига эга моддалар магнетиклар деб аталади.

Барча моддаларда электронларнинг атом атрофидаги орбита бўйлаб ҳаракатланиши ва хусусий ҳаракатлари натижасида жуда кичик электр токи мавжуд бўлади. Улар молекуляр токлар деб аталади. Молекуляр токлар ўзларининг атрофида магнит майдон ҳосил қиладилар. Агар магнетик магнитланмаган бўлса, у магнит майдон ҳосил қилмайди, чунки ундаги молекуляр токлар тартибсиз жойлашган бўлиб, уларнинг натижавий харакати нольга тенг бўлади. Ташқи магнит майдони таъсирида молекуляр токлар қисман ёки тўлиқ тартибга келади, яъни магнит майдон ҳосил қилиб, магнитланади. Моддадаги натижавий майдон магнит индукция вектори В билан характерланади. Магнит индукция В ташқи магнит майдон кучланганлиги Н ва модданинг магнитланганлик I билан қуйидагича боғланган:

Магнит индукция яна қуйидагича аниқланиши мумкин:

,

бу ерда - магнит сингдирувчанлик. Барча муҳитда 1 ва бутун майдонни тўлдирган изотроп бир жинсли муҳитда кўрилаётган нуқтада магнит индукция вакуумдагига нисбатан қанча катталигини (ёки кичиклигини) билдиради.

Магнетикларни синфланиши.

Магнетиклар магнит хоссаларига кўра кучсиз магнитланган ва кучли магнитланган гуруҳларга бўлинади. Кучсиз магнитланган моддаларга парамагнетиклар ва ферромагнетиклар, кучли магнитланган моддалар гуруҳига асосан ферромагнетиклар киради. Кучсиз магнитланган моддалар учун бирга яқин, парамагнетиклар учун 1, диамагнетиклар учун 1. Кусчиз магнитланган моддалар учун моддалар магнитланадиган индукция В₀ га боғлиқ эмас. Кучли магнитланган моддалар учун 1 ва В₀ га боғлиқ.

Ташқи магнит майдон таъсирида атом ёки молекулалари магнит моментларга эга бўлмаган моддалар диамагнетиклар дейилади. Инерт газлар (олтин, руҳ, мис, симоб, кумуш), сув, шиша, мрамор ва кўпгина органик бирикмалар диамагнетиклар ҳисобланади. Диамагнетик магнит майдонига киритилса, унинг ҳар бир атомида (ёки молекуласида) магнит моментига эга қўшимча индукция токи индукцияланади. Ички майдон магнит индукция вектори ташқи майдон индукция векторига қарама-қарши йўналган бўлади, шунинг учун < 1. Диамагнетик модданинг магнитланиши ҳам шундан иборат. Диамагнетизм барча моддаларга хос жараён, лекин жуда кучсиз таъсирга эга.

Атоми (ёки молекулалари) маълум магнит моментига эга бўлган моддалар парамагнетиклар дейилади. Парамагнетикларга кислород, азот оксиди, алюминий, платина, ноёб тупроқ элементлари, ишқорий ва ишқорий тупроқ металлар ҳамда бошқа моддалар киради. Ташқи магнит майдон мавжуд бўлмаганда атом (молекула) магнит моментлари тартибсиз харакатланади ва модда магнитланмайди – унда хусусий (ички) магнит майдон юзага келади. Парамагнетик бир жинсли магнит майдонга таъсир этганда барча атом (молекула) токларининг натижавий магнит майдони ҳосил бўлади ва модда магнитланади – унда хусусий магнит майдон ҳосил бўлади. Унинг индукция вектори ташқи магнитловчи майдон индукция вектори билан бир хил йўналган бўлади. Шунинг учун парамагнетик си 1 дан катта бўлади.

Диамагнетиклар ва парамагнетиклар бирга яқин га эга ва магнит хоссаларига кўра техникада қўлланилмайди.

Ферромагнетиклар. Магнит материаллар сифатида техникада ферромагнит моддалар ва ферромагнит кимёвий бирикмалар (ферритлар) қўлланилади. Уларга темир, никель, кобальт ва уларнинг қотишмалари, хром, марганец, гадолиний қотишмалари киради.

Замонавий тасаввурларга кўра ферромагнетиклар кўп сонли соҳаларга ёки 0,001-10 мм³ ўлчамли доменларга бўлинади. Соҳаларнинг ҳар бири Кюри температурасидан паст қийматда кучли магнитланган, лекин алоҳида доменларнинг магнитланганлик йўналишлари турлича, шу сабабли ферромагнетикнинг тўлиқ магнит моменти нольга тенг бўлади. Ташқи магнит майдони таъсирида ферромагнит материалнинг магнитланиш жараёни магнит доменларини ташқи майдон йўналишида буришга олиб келинади. Бунда доменларнинг магнит моментлари йўналиш бўйлаб йўналтирилган бўлиб магнит тўйиниш юз беради. I нинг Н га боғлиқлиги магнитланганликнинг техник эгри чизиғи дейилади. (5.1-расм).

Нисбий магнит сингдирувчанлик катта қийматларга эга ва ташқи майдон Н га боғлиқ. Масалан, пермоллой учун (78 % Ni ва 22 % Fe) сингдирувчанлик _МАКС=100 000.

5.1-расм. Ферромагнетик магнитланганлик эгри чизиғи

5.2-расм. “Армко” темири учун магнит сингдирувчанлик нинг майдон кучланганлигига боғлиқлиги.

Ферромагнит материалларнинг магнит сингдирувчанлиги 5.3- расмда келтирилгандек температурага боғлиқ бўлиб Кюри температурасига (нуқтасига) яқин ҳароратда максимумига етади. Соф темир учун Кюри нуқтаси 768 ⁰С, никель учун 358 ⁰С, кобальт учун 1131 ⁰С га тенг.

Ферромагнетикларда доим модда жойлашган магнит майдони таъсирида магнитланганлик катталигининг ўзгариши кечга қолиши кузатилади. Унинг маъноси шуки, ферромагнетикнинг магнит хоссалари (, I) фақат модданинг шу моментдаги ҳолатига эмас, олдинги вақт моментларида ва I ларнинг қийматига ҳам боғлиқ бўлади. Бу ҳодиса магнит гистерезиси дейилади.

5.3- расм. Ферромагнит материаллар сининг температурага боғлиқлиги.

Магнит майдонига жойлаштирилган ферромагнит жисм индукциясининг шу майдон индукциясининиг +Н дан –Н гача ва тескари йўналишда ўзгаришига боғлиқлик эгри чизиғи гистерезис сиртмоғи деб аталади (5.4- расм). Расмдан кўриниб турибдики, агар магнитланиш жараёни дастлабки ҳолатдан тўйиниш ҳолатигача ОА эгри чизиғи бўйлаб ўзгарса, Н камайган сари магнитланганлик катталиги АВ_R эгри чизиғи бўйлаб кечга қолиш билан ўзгаради. Н=0 бўлганда ферромагнетикда маълум қолдиқ индукция В_R мавжуд бўлади. Бу дегани, ферромагнетикда ташқи майдон мавжуд бўлмаганда ҳам унинг хусусий магнит майдони мавжуд бўлади. Индукция қийматини В_R дан нольгача камайтириш учун тескари йўналган майдон кучланганлиги Н_С таъсир эттириш керак. У коэрцитив (ушлаб турувчи) куч деб аталади. Тескари йўналишдаги майдон кучайтирилса ферромагнетик магнитсизланиши, қайта магнитланиши ва магнит майдон йўналиши ўзгарса индукция яна дастлабки ҳолатига келиши мумкин. Демак, ёпиқ, О нуқтага нисбатан симметрик эгри чизиқ- гистерезис сиртмоғи ҳосил бўлади.

Кичик Н_С қийматига ва катта магнит сингдирувчанликка эга бўлган материаллар - магнит юмшоқ материаллар дейилади. Катта коэрцитиив кучга ва нисбатан кичик сингдирувчанликка эга материаллар магнит қаттиқ материаллар дейилади.

Ўзгарувчан магнит майдон таъсирида ферромагнетиклар қайта магнитланишида доим иссиқлик кўринишида энергия йўқотилиши кузатилади. Улар гистерезисдаги йўқотишлар ва динамик йўқотишлар билан тушунтирилади. Уюрма токлардаги йўқотишлар ферромагнетик электр қаршиликка пропорционал бўлади.

5.4- расм. Магнит гистерезиси

5.2. Магнит юмшоқ материаллар

Техникада магнит хоссаларини ҳисобга олган ҳолда қўлланиладиган материал магнит материал дейилади.

Паст частотада магнит юмшоқ материаллар кичик энергия сарфлаб катта индукция олиш талаб қилинган ҳолларда трансформатор ўзаги, электромагнит, ўлчаш асбобларида ва бошқалар сифатида қўлланилади.

Магнит юмшоқ материалларнинг турли гуруҳларининг ишлатилиш частота диапазони уларнинг солиштирма электр қаршилик қийматига маълум даражада боғлиқ. Бу катталик қиймати қанча катта бўлса, бу материални шунча юқори частоталарда ишлатиш мумкин.

Техник соф темир. Техник соф темир таркибига минимал қўшимчалардан 0,05% углерод киради. Техник соф темир анча арзон ва технологик материал ҳисобланади; у яхши штампланади ва металл кесувчи станокларда яхши қайта ишланади. Темир ўзгармас майдонда юқори магнит хоссаларга эга. Темирнинг солиштирма электр қаршилиги кичик бўлганлиги сабабли фақат ўзгармас магнит майдонида ишлашга мўлжалланган махсулотлар ясашда ишлатилади. Темирнинг магнит хоссаларига йўқотиш қийин бўлган киритмалар катта таъсир кўрсатади. Бу киритмалар вакуумда бир неча кўп марта қайта эритиш йўли билан йўқотилади. Энг ёмон киритмалар бўлиб углерод, кислород, олтингугуртлар ҳисобланади.

Темирнинг магнит хоссаларига кимёвий таркибидан ташқари уруғ ўлчамлари ҳам катта таъсир кўрсатади. Бирлик ҳажмда уруғлар сони қанча кам бўлса, унинг магнит хоссалари шунча юқори бўлади. Техник соф темирнинг солиштирма электр қаршилиги кичиклиги туфайли у жуда кам ишлатилади, асосан ўзгармас магнит оқимили магнит симлар ясашда қўлланилади. Одатда техник соф темир чўян мартен печларида ёки конверторларда рафинадлаш йўли билан олинади. Ундаги натижавий киритмалар миқдори 0,08-0,1 % ни ташкил этади. Чет элда бу материал “аркмотемир” номи билан машҳур.

Паст углеродли электротехник листли пўлат – техник соф темирнинг бир тури бўлиб, 0,2 дан 4 мм қалинликдаги листлар кўринишида ишлаб чиқарилади. Унинг тракибида 0,04 % дан кам углерод ва 0,6 % дан кам бошқа киритмалар бўлади. Турли маркалар учун магнит сингдирувчанлик қиймати 3500 –4500 дан кам эмас, коэрцитив куч- 100-65 А/м дан ортиқ эмас.

Электролит темир олтингугурт кислотаси ёки хлор темир эритмасининг электролизи орқали олинади. Бунда соф темир – анод, юмшоқ пўлат пластина – катод бўлиб ҳизмат қилади. Катодда чўккан темир (хар бир қатлам қалинлиги 4-6 мм) яхшилаб ювилгач, ажратиб олинади ва шар тегирмонларда кукун ҳолига келгунча майдаланади. Сўнгра вакуумда тобланади ёки қайта эритилади. Шундай қилиб киритмалар миқдори кам бўлган (0,05 % кам) махсус соф темир олинади. Бундай темир қуйидаги магнит хоссаларга эга бўлади: Н_С=30 А/м; =15000. Электролит темир қимматлиги туфайли жуда кам ҳолларда қўлланилади.

Карбонил темир ҳам махсус соф темир ҳисобланиб, пентокарбонил темирни термик ёйиш усули билан олинади:

Пентакарбонил темир 200 ⁰С температура ва 15 МПа босимда темирга углерод оксиди таъсир эттириш натижасида олинади. Карбонил темир прессланган юқори сифатли магнит ўзак кўринишига эга. Карбонил темир қўйидаги магнит хоссаларга эга: Н_С=6,4 А/м; =21000.

Баъзи холларда саноатда техник соф темир ўрнига углеродли ва таркибида 0,1-0,4 % легирланган пўлат бўлган темир қўлланилади. Бундай пўлатнинг магнит хоссалари темирникига нисбатан пастроқ, лекин бу кўрсатгичларни тайёрланган деталларни ёйиш йўли билан яхшилаш мумкин.

Электротехник кремнийли пўлат оммавий истеъмол учун асосий магнит юмшоқ материал ҳисобланади. Листли электротехник пўлатга кремний киритиш йўли билан олинади. Бунинг натижасида солиштирма қаршилик ортади, натижада уюрма токлардаги йўқотишлар камаяди. Бундан ташқари, пўлат таркибидаги кремний ҳисобига ортади, Н_С камаяди ва гистерезисдаги йўқотишлар камаяди. Лекин кремний темирнинг механик хоссаларига салбий таъсир кўрсатади, унинг мўртлиги ортади ва листга қуйишни ҳамда штамплашни қийинлаштиради. Пўлат таркибида 4 % гача кремний бўлса хали етарли механик хоссаларга эга бўлади, лекин 5 % дан ортса у жуда мўртлашиб боради.

Пўлат маркировкада «Э» ҳарфи ва ундан кейин келувчи рақамлар билан белгиланади. Биринчи рақам - пўлат таркибидаги легирланган кремнийнинг ўрта даражасини фоизларда ифодалайди (1-кучсиз легирланган, 2- ўрта легирланган, 3 – катта легирланган, 4- юқори легирланган). Иккинчи рақам (1-8) маълум шароитларда ишлашга мўлжалланган пўлатнинг кафолатланган электромагнит хоссаларини билдиради. Бу белгига кўра пўлат уч гуруҳга бўлинади:

1) қайта магнитланиш частотаси 50 Гц бўлган ўрта ва кучли магнит майдонларда ишлашга мўлжалланган пўлатлар (1-нормал, 2-пасайтирилган ва 3-кичик солиштирма йўқотишлар);

2) қайта магнитланиш частотаси 400 Гц бўлган ўрта майдонларда ишлашга мўлжалланган пўлатлар (4-нормал, 5-кўтарилган, 6-кичик солиштирма йўқотишлар);

3) кичик ва ўрта майдонда ишлашга мўлжалланган пўлатлар (кучсиз майдонларда 5-нормал ва 6 –кўтарилган магнит сингдирувчанликка эга); ўрта майдонда ишлатиш учун, рақамлар: 7-нормал ва 8-кўтарилган магнит сингдирувчанликка эга.

Иккинчи рақамдан сўнг ноль (текстурланган пўлат) ёки иккита ноль (кам текстурланган пўлат) туриши мумкин. Кристаллографик маънода уруғлари кўпчиликка эришган пўлат текстурланган дейилади.

Масалан, Э310 маркали пўлат - листли электротехник пўлат бўлиб, таркибидаги ўртача кремний нисбати 3%, қайта магнитланиш частотаси 50 Гц бўлганда ўрта ва кучли магнит майдонларда ишлашга мўлжалланган, текстурланган.

Пермоллойлар одатда молибден, хром ва бошқа элементлар билан легирланган темирнинг никель ёки никель ва кобальт билан қотишмасидир.

Пермоллойларнинг асосий афзаллиги- кучсиз майдонлардаги юқори магнит сингдирувчанлик ва кичик коэрцитив куч қийматларга эга эканлиги. Пермоллойларнинг камчилиги бўлиб магнит хоссаларнинг механик кучланишларга кучли равишда сезгирлиги, электротехник пўлатга нисбатан кичик тўйиниш индукция қиймати ва нисбатан юқори нархи ҳисобланади.

Пермоллойлар ўлчаш асбобларининг магнит элементларида, частотаси бир неча килогерцгача микрон ёйишда эса ундан хам юқори бўлган кучсиз ўзгармас ва ўзгарувчи майдонларда ишловчи радиотехник қурилмаларда кенг қўлланилади.

Пермоллой тавсифлари. Темир-никель қотишмаларининг нисбий миқдорида никельнинг ўзгариши натижасида асосий магнит хоссалари ва солиштирма қаршиликнинг ўзгариши 5.5- расмда келтирилган. Таркибида 78,5 % Ni бўлган қотишма энг максимал магнит сингдирувчанлик қийматига эга. Яна таркибида 40-50 % Ni бўлган қотишмада нисбатан кичик қиймати кузатилади. Бундай пермоллойлар таркибида 70-80 % Ni бўлган юқори никелланган пермоллойлардан фарқли равишда паст никелланган пермоллойлар деб аталади.

Юқори никелланган пермоллойларнинг магнит сингдирувчанлиги паст никелланган пермоллойнинг бу катталигидан бир неча марта ва электротехник пўлатга нисбатан бир неча ўн марта катта бўлади. Юқори никелланган пермоллойнинг тўйиниш индукцияси электротехник пўлатга нисбатан 2 баробар ва паст никелланган пермоллойга нисбатан 1,5 баробар кам бўлади.

Демак, юқори никелланган пермоллойларни катта қувватли куч трансформаторларининг ўзаги ва бошқа кучли магнит майдон ҳосил қилиш учун катта аҳамиятга эга бўлган қурилмалар сифатида қўллаш мақсадга мувофиқ эмас.

Юқори никелланган пермоллойнинг солиштирма электр қаршилиги паст никелланган пермоллойникидан 2 марка кичик. Демак, ўзгарувчи магнит майдонда, айниқса юқори частоталарда, паст никелланган пермоллойлар қўллаш афзал.

Пермоллойларнинг магнит хоссалари ташқи механик кучланишларга жуда таъсирчан, қотишмадаги бегона аралашма борлиги ва унинг кимёвий таркибига боғлиқ, ҳамда материални термо ишлов бериш (температура, қизиш ва совуш тезлиги, бошқалар) режимига боғлиқ равишда кескин ўзгаради

Темир-никель маркалари тўрт гуруҳга бўлинган тўққиз турдан иборат:

1) 45Н, 50Н таркибида 45 ва 50 % Ni бўлган легирланмаган паст никелли пермоллойлар. Бу қотишмаларнинг =25000 и =35000 га тенг бўлиб, қайта магнитланишсиз ишлайдиган кичик ўлчамли куч трансформатор ўзаги, дроссель, релеларда қўлланилади.

2) 50НП, 65НП, 34НКМП – тўғритўртбурчак гистерезис сиртмоғига эга қотишмалар. Уларнинг хоссалари ва қўлланиш соҳалари 5.3 бўлимда келтирилган.

3) 50НХС – таркибида 50 % Ni бўлган хром ва кремний билан легирланган паст никелланган пермоллой. Улар қайта магнитланишсиз ёки унча катта бўлмаган магнитланиш билан ишлайдиган импульсли трансформатор ўзаклари, товуш ва юқори частота алоқа қурилмаларида фойдаланишга тавсия этилади.

4) 79НМ, 80НХС, 76НХД - юқори никелланган пермоллой (79%Ni; 80%Ni; и 76% Ni), мос равишда молибден билан (3,8-4,1 %), хром ва кремний, хром ва мис (4,8-5,2 %) билан легирланган. Кучсиз майдонларда юқори сингдирувчанликка эга -=15000. Бу гуруҳ қотишмалари кичик ўлчамли трасформатор ўзаги, реле ва магнит экранлар; 0,02 мм қалинликда- импульс трансформаторлари, магнит кучайтиргичлар ва контактсиз релелар ишлаб чиқаришда тавсия этилади.

5.5- расм. Темир-никель қотишмаларининг нисбий миқдорида никельнинг ўзгариши натижасида асосий магнит хоссалари

ва солиштирма қаршиликнинг ўзгариши

Радиочастота магнит юмшоқ материаллари. Юқори частоталарда (10 Мегагерцгача) хатто кучсиз майдонларда ҳам тўйинишгача магнитланишга қодир (юқори магнит сингдирувчанлик) ва қайта магнитланганда кичик йўқотишларга (кичик электр ўтказувчанлик) эга магнит юмшоқ материаллар қўлланилади. Бу талабларга ферритлар ва магнитодиэлектриклар жавоб беради.

5.3. Магнит қаттиқ материаллар

Магнит қаттиқ материаллар олиниш турига қараб қуйидагича синфланади:

1) мис, титан, ниобий ва баъзи бошқа элементлар билан легирланган, Fe-Ni-Fl ва Fe-Ni-Fl-Co асосидаги қуйма қотишмалар;

2) кукунларни кейинчалик термо ишлов бериш йўли билан пресслаш орқали олинадиган кукун холидаги магнит қаттиқ материаллар (ўзгармас магнитлар);

3) бошқа магнит қаттиқ материаллар, уларга мартенсит пўлат, ноёб тупроқ металлар асосидаги қотишмалар, магнит ленталар учун материаллар ва бошқалар киради.

Магнит қаттиқ материаллар:

1) ўзгармас магнитлар ясаш учун;

2) ахборот ёзиш учун (масалан, товуш ёзишда) қўлланилади.

Ўзгармас магнитлар учун материал характеристикалари бўлиб коэрцитив куч, қолдиқ индукция ва ташқи муҳитга узатиладиган максимал энергия ҳисобланади. Ўзгармас магнитлар учун материалнинг магнит сингдирувчанлиги магнит юмшоқ материалларникига нисбатан кичик. Коэрцитив куч қанча катта бўлса, магнит сингдирувчанлик шунча кичик бўлади.

Ёпиқ холдаги магнит (тороид кўринишдаги) ташқи муҳитга энергия узатмайди. Магнит энергия узатиш учун қутблар оралиғида бўшлиқ (ишчи муҳит) мавжуд бўлиши, яъни узилган магнит занжир керак. 5.6-расмда магнитсизлантирувчи эгри чизиқ (Вr-Не соҳа), хамда Wе энергиянинг Bе индукцияга боғлиқлиги (Br-O эгри чизиқ) келтирилган. Хаво бўшлиқдаги энергия бўшлиқ узунлигига боғлиқ. Оралиқдаги индукция магнит Ве қутбларнинг магнитсизлантирувчи ҳаракати туфайли қолдиқ индукция Brдан кичик бўлади. Хаво бўшлиқ оралиғидаги ҳажм бирлигидаги энергия қуйидагига тенг:

бу ерда – Не индукция Ве га мос келувчи майдон кучланганлиги.

Берк магнитда Ве= Вr бўлиб, Не=0 бўлганлиги учун энергия нолга тенг. Қутблар оралиғидаги бўшлиқ жуда катта бўлса ҳам, энергия нолга тенг бўлади. В_L ва H_L ларнинг баъзи қийматларида энергия максимумига етиши мумкин. Бу ҳолат 5.6-расмдан кўринади.

Бу қиймат магнитни энг яхши ишлатилишини белгилайди ва ўзгармас магнит материаллар сифатига баҳо беришда асосий характеристика ҳисобланади.

Fe-Ni-Al асосидаги қуйма магнит қаттиқ қотишмалар. Fe-Ni-Al қотишмалари ўзгармас магнитлар учун асосий қотишма ҳисобланади, чунки улар катта коэрцитив кучга эга. Магнит хоссалларини ошириш учун уларни мис ва кобальт билан легирлайдилар.

Fe-Ni-Al-Со қотишмаси Fe-Ni-Al қотишмага нисбатан янада яхши магнит хоссаларга эга.

5.6 – расм. Магнитсизлантирувчи эгри чизиқ (Вr-Не соҳа), ҳамда

Wе энергиянинг Bе индукцияга боғлиқлиги (Br-O эгри чизиқ)

Қотишмаларни белгиланишида қуйидаги белгиланишлар қабул қилинган: Ю – алюминий, Н – никель, Д – мис, К – кобальт, Т – титан, Б – ниобий, А – кристаллик текстура (магнито - анизотропен материали). Белгиланишдаги рақам металл таркибини фоизда ифодалайди ва ўша металл олдида келтирилади. Масалан: ЮНДК35Е5 қотишма 65 % алюминий, никель, мис, кобальт ва 5 % титандан ташкил топган.

5.1- жадвалда ўзгармас магнитлар учун баъзи қотишмаларнинг магнит хоссалари келтирилган.

5.1- жадвал.

Ўзгармас магнитлар учун қотишмаларнинг магнит хоссалари

Қотишма маркалари	Вr, Т	Нс, кА/м	Ве, Т	HL, кА/м	ВLHL, Т·кА/м	Wмакс, кДж/м^3
ЮНД4	0,50	40	0,30	24	7,2	3,6
ЮНД8	0,60	44	0,37	28	10,4	5,2
ЮНДК15	0,90	55	0,57	34	19,4	9,7
ЮНДК35Т5	0,80	87	0,50	56	28,0	14,0
ЮНДК25БА	1,28	62	1,05	50	52,8	26,4

Кукун холидаги магнитлар. Аниқ белгиланган ўлчамларга эга майда ўзгармас магнитлар ишлаб чиқаришда кукун технологияси қўлланилади. Кукун металлургия усуллари билан олинадиган магнитлар металлокерамика, металлопластик ва оксидли гуруҳларга бўлинади.

Металлокерамик магнитлар металл кукунлардан бирикмайдиган материалларни пресслаш ва юқори температурада уларни ёпиштириш йўли билан олинади.

Металлопластик магнитлар хам металл кукунлардан олинади, лекин уларни изоляцияловчи бирикма билан пресслайдилар ва ёпишқоқ модда полимерлангунча унча юқори бўлмаган температурагача қиздирилади. Мисол тариқасида 5.2- жадвалда металлокерамик магнитларнинг асосий хоссалари келтирилган. Металлокерамик магнитларнинг 11 тури мавжуд бўлиб, улар ММК дан ММК11 гача синфланади.

5.2- жадвал

Кукун холидаги магнитларнинг асосий хоссалари

Материал тури	Қотишмаларнинг кимёвий таркиби % (қолгани темир)	Вr, Т	Нс, кА/м	Wмакс, кДж/м^3
Металл-керамика	8Al, 15Ni, 24Co, 3Cu	1	50	11,7
Металлопластик (ЮНД4 асосида)	15Al, 24Ni, 4Cu	0,3	38	1,62

Оксидли магнитлар орасида барий ва кобальт ферритлари асосидаги магнитлар амалиётда кенг қўлланилади. Саноатда барий ферритларининг икки гуруҳи ишлаб чиқарилади: изотроп (БИ) ва анизотроп (БА). Барийли ва кобальтли магнитларнинг асосий магнит хоссалари 5.3- жадвалда келтирилган.

5.3-жадвал

Барийли ва кобальтли магнитларнинг асосий хоссалари

Маркалар	Вr, Т	Нс, кА/м	Wмакс, кДж/м^3
БИ	0,19-0,21	128-136	2,8-3,4
БА	0,245-0,38	128-240	4,0-12,4
КС37	0,77	0,54	55
КСП37	0,90	0,5	65

Изоҳ: К – кобальт, С –самарий, П – празеодиум, рақам таркибидаги самарий ёки празеодиумнинг фоиз катталиги.

Барийли магнитларнинг солиштирма қаршилигиметалл материалларнинг қийматидан миллионлаб марта катта. Шунинг учун уларни ЎЮЧ майдони таъсирида бўладиган магнит занжирларда қўллаш мумкин.

5.4. Ферритлар ва магнит диэлектриклар

Ферритлар – бу темир оксиди Fe₂O₃ билан металл оксидларининг кимёвий бирикмаси. Анча қизиқ бўлган магнит хоссаларга эга бўлган ва техник қўлланилишга эга ферритлар бир неча содда бирикмаларнинг қаттиқ эритмасидан иборат. Масалан: кенг тарқалган – никель-рух ферритнинг умумий ифодаси қуйидагича:

,

бу ерда m, n, p мос равишда ташкил этувчиларни ўзаро нисбатини билдиради. Ташкил этувчиларнинг фоиз нисбати у ёки бу магнит хоссага эга бўлган материал олишда муҳим роль ўйнайди.

Феррит тайёрлаш технологияси қуйидаги жараёнлардан иборат: ташкил этувчилар куйдирилади, майдаланади, аралаштирилади ва сўнгра яхши прессланиш учун кукунлар таркибига пластификаторлар: поливинил спиртнинг сувли эритмаси, сув, жуда кам ҳолларда парафин киритилади. Хосил бўлган массадан юқори босим остида талаб этилаётган шаклга эга маҳсулот прессланади. Маҳсулот 1100-1400 ⁰С да куйдирилади, у оқиб, ферритнинг қаттиқ эритмаси ҳосил бўлади.

Радиочастота ферритларига биринчи навбатда- никель-рух ва марганец-рух ферритлар MnO-ZnO-Fe₂O₃, ҳамда литий-рух, қўрғошин-никель ва ферритнинг баъзи бошқа турлари киради. Ферритларнинг бу гуруҳи турли трансформатор ўзаклари, индуктивлик ғалтаклари, фильтлар, магнит антенналар, юқори частотада ишловчи микродвигатель статор ва роторлари, телевизион тизим аппаратураларининг хатоликка бошловчи деталларини ясашда қўлланилади.

Ўзгарувчи майдонда ишловчи ферритлар учун, юқори температурада ўлчанган бошланғич магнит сингдирувчанлик дан ташқари, юқори частотада ўлчанган йўқотишларнинг нисбий тангенс бурчаги , критик частота f_кр, максимал сингдирувчанлик , Кюри нуқтаси Тк ва баъзи бошқа катталиклар ўринли бўлади.

Йўқотишлар бурчаги кескин орта бошлайдиган частота критик частота дейилади. Аниқлик учун =0,1 бўлган критик частота тушунчаси киритилган. Бошланғич сингдирувчанлик қанча юқори бўлса, чегаравий частота шунча паст бўлади. 5.4-жадвалда ферритларнинг параметрлари келтирилган.

Магнит юмшоқ ферритлар маркировкаси: биринчи бўлиб нинг сон қиймати туради, сўнгра товуш, ультратовуш ва паст радиочастота ферритлари Н (паст частота), сўнгра материал таркибини билдирувчи ҳарфлар: М- марганец - рух, Н - никель-рух келтирилади.

Ферритдан ясалган деталлар турли шаклга эга бўлиши мумкин: ҳалқасимон, бронли, стерженли (айланма ва тўғри бурчакли кесимли), Ш- ва П- симон ўзаклар кенг қўлланилади.

Магнит диэлектриклар магнит материалнинг бир тури бўлиб, кўтарилган ва юқори частоталарда ишлашга мўлжалланган, чунки улар катта солиштирма электр қаршиликка ва магнит йўқотишларнинг кичик тангенс бурчагига эга. Улар ферритларга нисбатан анча афзалликларга эга, биринчи навбатда хоссаларнинг анча юқори барқарорлиги.

Альсифер ва карбон темир асосидаги магнит диэлектриклар кенг қўлланилади.

5.4- жадвал

Кенг қўлланиладиган ферритларнинг параметрлари

Материал маркаси		( f, МГц даги)		fкр, МГц	Тк, ^0С
20000 НМ	15000	75 (0,01)	35000	0,01	110
10000 НМ	8000-15000	90 (0,02)	17000	0,3	110
6000 НМ	4800-8000	60 (0,02)	10000	0,01	130
4000 НМ	3500-4800	60 (0,01)	7000	0,1	130
3000 НМ	2500-3500	60 (0,01)	3500	0,2	140
2000 НМ	1700-2500	45 (0,01)	3500	0,45	200
1500 НМ	1200-1700	45 (0,01)	2500	0,6	200
1000 НМ	800-1200	45 (0,01)	1800	1,0	200
2000 НН	1800-2400	300 (0,01)	6000	0,02	70
1000 НН	800-1200	200 (0,01)	3000	0,4	110
600 НН	500-800	125 (0,01)	1500	1,2	110

Альсифер асосидаги магнит диэлектриклар. Альсифер - алюминий, кремний ва темир қоришмасидир. Магнит диэлектриклар учун таркиби 9-11 % Si ва 6-8 % Al бўлган қотишмалар қўлланилади ва альсифер арзон материал ҳисобланади.

Магнит диэлектриклар уруғлари бир биридан органик (бакелей, полистирол, шеллак) ёки ноорганик бирикма (суюқ шиша, шишаэмал)лар билан изоляцияланган кукун холидаги ферромагнетикни пресслаш йўли билан олинади. Пўлатдан ясалган пресс шаклдаги ўзаклар прессланиши юқори босимларда бажарилади.

Альсифердан тайёрланган халқаларнинг асосий параметрлари 5.5- жадвалда келтирилган. Унинг белгиланишидаги ҳарфлар қуйидагиларни билдиради: ТЧ – тонал частота; ТЧК- компенсацияланган магнит сингдирувчанлик температура коэффициентили тонал частота; ВЧ- юқори частота; ВЧК- компенсацияланган магнит сингдирувчанлик температура коэффициентили юқори частота; Г ва Р – симли алоқа аппаратуралари ва радиоаппаратуралари учун халқаларнинг қўлланилиши. Рақамлар 20 ⁰С температурада бошланғич магнит сингдирувчанлик қийматини билдиради. Масалан, ТЧ-90П- симли аппаратурада қўллаш учун мўлжалланган = 82-94 ли тонал частота учун альсиферли халқа.

Карбонил темир асосидаги магнит диэлектриклар. Р-10, Р-20, Р-100 маркали карбон темир кукинидан ўзаклар ясаш технологик жараёни: кукунни изоляциялаш, деталларни пресслаш ва паст температурада уларга механик мустаҳкамлик ва барқарор хоссалар бериш учун термик ишлов беришдан иборат. Карбон темирдан ясалган ўзаклар юқори барқарорлик, кичик йўқотишлар, мусбат қийматга эга магнит сингдирувчанлик тескари температура коэффициентига эга. У эса қуйидаги ифодадан аниқланади:

Карбон темирдан ясалган ўзакларнинг асосий параметрлари хам 5.5- жадвалда келтирилган.

Магнит диэлектрикларга нисбатан анча афзалликларга эга бўлган турли маркадаги ферритларнинг кенг ишлаб чиқарилиши, магнит диэлектрикларни техникада қўлланилишини камайтирди ва баъзи соҳалардагина қўлланилишига олиб келди.

5.5-жадвал

Магнит диэлектрикларнинг хоссалари

Материал тури		·10^6 К^-1	м/А	Чегаравий частота, МГц
Альсифер асосидаги магнит диэлектриклар	20-65	-200 дан 400 гача	15-65,5	0,1
Карбон темир асосидаги магнит диэлектриклар	5-16	+50 дан +100 гача	1,25-6,25	50

Назорат саволлари

1. Қандай моддалар магнетиклар деб аталади ва қандай синфларга бўлинади ?

2. Қандай ҳодиса магнит гистерезиси деб аталади ? Гистерезис сиртмоғи деганда нимани тушунасиз ?

3. Магнит юмшоқ материалларга таъхриф беринг ва мисоллар келтиринг.

4. Магнит қаттиқ материалларга таъриф беринг ва мисоллар келтиринг.

5. Ферритлар ва магнит диэлектрикларга таъриф беринг ва мисоллар келтиринг.

VI БОБ

ЁРДАМЧИ МАТЕРИАЛЛАР

6.1. Металл контакт материаллар

Электр занжирларида доимий контактлар ва занжирни доимий равишда улаш ва узиш учун хизмат қиладиган контактлар қўлланилади. Иккинчи турга узиш контактлари ва сирпанувчи контактлар киради.

Катта ток кучлари ва юқори кучланишларда электр занжирларини узиш учун ҳизмат қиладиган узиш контактлари ясалган материал, узилган ҳолатда контактнинг жуда кичик электр қаршилигида ҳам юқори ишончлиликка эга бўлиши керак. Узиш контактлари учун материал сифатида қийин эрийдиган соф металлардан ташқари, турли қотишмалар ва меттал-керамика композициялар ҳам ишлатилади. Массадаги кадмий оксид таркиби 12-20 % бўлган Ag-CdO материал тизими энг кенг қўлланилади. Бундай материал кумуш – кадмий қотишмасини оксидловчи атмосферада қиздириш ёрдамида ҳосил қилинади. Катта қувватли ускуналарда узиш контактлари ясаш учун Ag ни Co, Ni, Cr, W, Mo ва Ta билан; Cu ни W ва Mo билан; Au ни W ва Mo билан композициялари қўлланилади.

Сирпанувчи контактлар учун ишлатиладиган материаллар буғланишга нисбатан юқори бардошликка эга бўлишлари керак. Бу мақсадда совуқ тортилган (қаттиқ) мис, бериллий, бронза, ҳамда Ag-CdO тизимли материаллар ишлатилади.

6.2. Нометалл контакт материаллар

Қаттиқ нометалл контакт материаллар ичида углерод асосидаги материаллар катта аҳамиятга эга. Уларни электр-кўмир маҳсулотлар деб аташади. Кўмирдан айланма ҳаракат қиладиган электр машиналарда сирпанувчи контакт бўлиб ҳизмат қиладиган чўткалар ясалади.

Сирпанувчи контактлар токни коллекторга улайди (ёки узади). Бундан ташқари, электр-кўмир маҳсулотлар прожектор ва ёйли электр занжирлари электродлари, гальваник элементларнинг анодлари сифатида ҳам қўлланилади. Кўмир кукунлари микрофонларда товуш босимига мос равишда ўзгарувчи қаршилик ҳосил қилишда ишлатилади. Кўмирдан телефон тармоқлари учун юқори омли резисторлар ва разрядниклар ясашади.

Кўмирдан ясалган маҳсулотлар солиштирма қаршиликнинг манфий температура коэффициенти ТК га эга.

Чўткалар турли ўлчамларда ишлаб чиқарилади (коллекторда қўлланиладиган чўткаларнинг контакт сирти 4х4 дан 35х35 ммгача, баландлиги 12-70 мм бўлиши мумкин).

Кўмир маҳсулотларни ишлаб чиқаришда хом-ашё сифатида қурум, графит ёки антрацит қўлланилиши мумкин. Қурум кўпгина органик бирикмаларнинг тўлиқ ёнмаслиги натижасида ҳосил бўлади. Графит – эркин углероддан олинадиган содда модда. Антрацит – таркибида 96 % дан ортиқ углерод бўлган тўсиннинг чириш маҳсулотидир.

Электр –кўмир маҳсулотларни олиш учун майдаланган масса тошкўмир смола ёки суюқ шиша (Na₂SiO₃ сувли эритма) билан аралаштирилади ва мос келадиган пресс-шаклларда куйдирилади. Юқори куйдириш температураларида (2200 ⁰Сгача) углерод сунъий равишда графит шаклига ўтказилади. Бу жараён графитлаш деб аталади.

Чўткалар кўмир-графитли (Т ва ТГ); графитли (Г); электр-графитли, яъни графитланган (ЭГ); мис-графитли (таркибида мис бўлган) турларга бўлинади.

Чўткаларнинг турли маркалари солиштирма қаршилик, ток зичлиги, ишқаланиш коэффициенти, чўтканинг қаттиқлиги, коллектордаги чизиқли тезлик каби катталиклари билан фарқланади.

6.3. Ўтказувчи ва резистив пасталар

Керамик конденсаторлар, қалин пардали ИМСларнинг ўтказгичлари ва резисторларнинг электродларини ясашда махсус пасталар қўлланилади. Пасталар одатда керамика, шиша ёки ситалдан ясалган ИМС асосига куйдириш йўли билан суртилади.

Керамикани кумушлантиришда қўлланиладиган пасталар энг кўп ишлатилади. Бундай паста тапркибида кўмир оксиди, кумуш Ag₂CO₃ ёки кумуш оксиди Ag₂O мавжуд бўлиб, улар 500 ⁰С дан юқори температураларда парчаланадилар. Парчаланиш маҳсулоти – кўмир оксиди гази ва кислород учиб кетади, керамика сиртида эса соф кумуш қолади. Пастанинг куйдириш температураси 825 ⁰С атрофида бўлиб, 2-3 марта куйдиришдан сўнг қоладиган кумуш қалинлиги 10 мкм атрофида бўлади.

Яна олтин, платина, палладий ва уларнинг қотишмалари асосидаги пасталар ҳам қўлланилади. Кумуш қопламалар анча арзон бўлиб, герметизация қилинмаганда емирилиши ва керамикага сингиб кетиши мумкин.

6.4. ИМС корпуслари

ИМС учун корпуслар бир қатор талабларга жавоб бериши керак:

- ИМС йиғиш, бошқа корпуслар билан бирикиш ва эксплуатация жараёнларида юзага келиши мумкин бўлган юкламаларга нисбатан етарли механик мустаҳкамликка эга;

- мумкин қадар кичик ўлчамлар;

- корпус конструкцияси корпус ичида жойлашган бошқа микросхемалар билан осон ва ишончли электр боғланишларни бажариш имконияти;

- кичик паразит индуктивлик ва сиғим қийматлари;

- элементлар бир-биридан ишончли изоляцияланганлиги;

- микросхема ва атроф-муҳит орасида жуда кичик иссиқлик қаршилиги қиймати;

- корпуснинг герметиклиги;

- микросхеманинг ташқи нурланишлар (ёруғлик ва бошқалар), кимёвий таъсирлар (кислород, сув ва бошқалар)дан ҳимояланганлиги.

Ярим ўтказгичли микросхемалар учун кўп турдаги корпуслар ишлаб чиқилган бўлиб, улар ичидан силлиқ металл-шиша ёки ТО турдаги керамикали модификацияланган транзистор корпуси ва пластмасса корпуслар кенг қўлланилади.

Силлиқ корпус тўғри тўртбурчак ёки квадрат бўлиши мумкин. Тўғри тўртбурчакли силлиқ корпус ўлчамлари 9,8х6,5 мм, баландлиги 2 мм ва оралиғи 0,625 ммдан бўлган 14та чиқишга эга бўлади. Корпус учта асосий қисмдан иборат бўлади: микросхема кристалли жойлаштириладиган силлиқ пластина кўринишидаги керамик асос; фигурали ингичка чизиқли металлардан ясалган 14 та чиқиш; керамик қопқоқ.

ТО турдаги корпуслар думалоқ шаклга эга бўлиб, диаметри 9,6 мм, баландлиги 4,6 мм, чиқишлар сони 8, 10 ёки 12 та бўлиши мумкин. ТО турдаги корпуслар юқори ишончлиликка эга ва микросхема ташқи электр магнит таъсирлардан яхши экранланган. Асосий қопқоқ чиқишлар сонига мос равишда тенг тақсимланган тешикчаларга эга бўлади.

Пластмасса корпус нархи қиммат бўлмаганлиги сабабли кенг қўлланилади. Бошқа турдаги корпусларга нисбатан пластмасса корпуслар иссиқлик чиқармайди ва юқори температураларда ишлай олмайди. Лекин кўп ҳолларда ундан фойдаланилади. Корпус ўлчамлари 19,5х6,5 мм, баландлиги 5 мм ва 2,5 мм оралиқларда жойлашган 14 та чиқишга эга.

Шуни таъкидлаб ўтиш керакки, рақамли ҳисоблаш қурилмаларида қўлланиладиган микросхема корпуслари, чиқишлар сони, ўлчамлари ва шакллари кўриб ўтилган содда корпуслардан тубдан фарқ қилади.

6.5. Кавшарлар

Кавшарлар қалайлашда қўлланиладиган махсус қотишмалардир.

Кавшарлаш технологик жараёнларини лойиҳалашда кавшарлар, флюслар ва талаб қилинаётган эксплуатацион бирикиш хоссалари, герметиклик, емирилишларга бардошлик ва бошқа хоссаларга жавоб бериши керак.

Механик мустаҳкам чок ёки кичик ўтиш қаршилигига эга бўлган контакт олиш мақсадида қалайлаш амалга оширилади. Қалайланганда бирикиш ўрни ва кавшар қиздирилади. Кавшар бириктирилаётган металлга нисбатан анча паст эриш температурасига эга бўлганлиги сабабли, у қаттиқ ҳолатда бўлганда ҳам кавшар эрийди. Эриган кавшар ва қаттиқ материалнинг бирикиш чегарасида турли физик – кимёвий жараёнлар юз беради. Кавшар металлни ҳўллайди, ундан оқиб тушади ва бириктирилган деталларнинг бўшлиқ оралиғларини тўлдиради. Бу вақтда кавшар асосий металлни диффузиялайди, асосий металл кавшарда эриб кетади ва натижада оралиқ қатлам ҳосил бўлади, у қотгач деталларни худди ягона деталдек бирлаштиради.

Турли рангли металлар ва уларнинг қотишмалари кавшарлар сифатида қўлланилади. Кавшарлар икки гуруҳга бўлинади- юмшоқ ва қаттиқ.

Қаттиқ кавшарлар (мис, мис-руҳ ва кумуш) юқори эриш температурасига (700-900 ⁰С) эга бўлиб, юқори механик юкламага мўлжалланган конструкцияларни кавшарлашда ишлатилади. Бундай бирикмалар юқори механик мустаҳкамликка эга эканлиги билан ажралиб туради. Чўзилиш вақтидаги мустаҳкамлик чегараси =500 Мпа гача.

Юмшоқ кавшарлар 350 ⁰С гача эриш температурасига ва унча катта бўлмаган мустаҳкамлик чегарасига эга.

Монтаж бирикмаларини электр паяльник ёрдамида юмшоқ кавшарлар билан қалайлайлилар. Кўп ҳолларда деталлар қалайлашдан олдин эритилган юмшоқ кавшарлар билан қопланади. Бу вақтда кавшар асосий металл билан эриб, қалайлашни осонлаштиради.

Ҳисоблаш машиналари ва бошқа радиоэлектрон аппаратураларни узел ва блокларини монтаж қилишда қуйидаги юмшоқ кавшарлардан фойдаланилади: қалай-қўрғошинли, қалайсиз, осон эрувчи.

Қалай-қўрғошинли кавшарлар (ПОС) таркибида 18 % дан (ПОС-18) 90 % гача (ПОС-90) қалай бўлган қалай ва қўрғошин қотишмаси бўлиб, унга 0,15-2,5 % сурьма ҳам киритилган. Кавшар таркибидаги қалай миқдори ортган сари механик мустаҳкамлик ҳам ортади. Қалай-сурмали кавшарларнинг солиштирма ўтказувчанлиги қалай миқдорига боғлиқ бўлиб соф миснинг солиштирма ўтказувчанлигининг 8-14 % ни ташкил этади, ТКl = (26-27)10^-6 К^-1. Уларнинг қалинлиги ортган сари чокларнинг электр ўтказувчанлиги пасаяди. Кавшарларнинг иссиқлик ўтказувчанлиги қалай миқдорига тескари пропорционалдир. Кавшарларнинг турли муҳитларда емирилишларга бардошлиги қалай миқдорига боғлиқ бўлади.

Монтаж бирикмаларни қалайлашда ПОС-30 ва ПОС-40 кавшарлардан кенг фойдаланилади. Температура 200 ⁰Сдан ошмаслиги талаб қилинадиган юпқа монтаж ва ўрам симлари, детал ва узелларни қалайлашда, бир-бирига яқин жойлашган деталларни зинасимон қалайлашда ПОС-61 кавшардан фойдаланилади. Бундай кавшар паст эриш температураси, кристаллизацияланишнинг кичик температура интервали ва анча юқори емирилишларга бардошлиги туфайли монтаж бирикмаларни қалайлашда қўлланилади.

Кенг ишлатиладиган қалай-қўрғошин кавшарларнинг қўлланиш соҳалари 6.1-жадвалда келтирилган.

Паяльникнинг температура режими унга берилаётган кучланиш қиймати билан бошқарилади. Кавшар тез эрийдиган, лекин паяльникнинг ишчи соҳасидан оқиб тушиб кетмайдиган, яъни канифоль бир онда эриб кетмайдиган, балки стерженда қайноқ томчи ҳолида қоладиган режим ишчи режим ҳисобланади.

6.1-жадвал

Кавшар	Температура, ^0С		Қўлланиш соҳаси
	эриш	қалайлаш
ПОС-18	277	340	Пўлат, руҳланган темир, мис, латунь, қўрғошинларни қалайлашда, қалайлашдан олдин чиқишларни тозалашда
ПОС-30	256	320	Пўлат, мис, латунь, оқ мис, мис симлар, асбоб деталлари ва радиоаппаратураларни қалайлаш-да, енгил эрувчи кавшар билан бирикмаларни қалайлашдан олдин қайта ишлашда
ПОС-40	235	290	Пўлат ва латундан ясалган махсус элементларни қалайлашда, симларни монтаж бирикмалар билан бириктиришда
ПОС-50	218	250	Худди шундай
ПОС-61	190	240	Қалайлаш соҳаси юқори даражада қизиб кетиши мумкин бўлмаган пўлат, мис, латунь, бронзадан ясалган элементларни қалайлашда. Диаметри 0,05-0,08 мм бўлган монтаж ва ўрам симлари, резисторлар, конденсаторлар, монтаж симларни хлорвинил изоляция билан кавшарлашда. Изоляторларнинг герметик чокларини қалайлашда, ҳамда юқори ўтказувчанликка ва механик мустаҳкамликка эга бўлган қалайлашда.
ПОС-90	222	280	Кейинчалик гальваник қобиқланадиган (кумушланиш, олтинлаш) элемент ва узелларни қалайлашда.

Трубкасимон кавшарлар. Монтаж вақтида бирикмаларни қалайлашда трубкасимон кавшарлардан фойдаланилади. Улар қалай-қўрғошинли қотишмадан унча катта бўлмаган ўлчамли трубка шаклида бўлиб, канифолли флюс билан тўлдирилган бўладилар.

Трубкасимон кавшарларнинг афзаллиги шундаки, қалайланиш соҳасига кавшар ҳамда флюс бир вақтнинг ўзида суртилади. Натижада қалайлаш сифати, иш самарадорлиги ортади, қалайлаш мушкул бўлган соҳаларни қалайлашни енгиллаштиради.

Трубкасимон кавшар диаметри бирикма хаарктерига мос равишда белгиланади. Кичик диаметрли кавшарлардан фойдаланиш кўп ҳолларда кавшарни тежашга олиб келади. Трубкасимон кавшарларнинг ташқи диаметри: 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 5 мм бўлиб, ички диаметри икки баравар кичик бўлади.

Тез эрувчи кавшарлар. Тез эрувчи кавшар олиш учун қалай-қўрғошинли кавшарга алюминий, кумуш, висмут, кадмий қўшилади. Улардан паст қалайлаш температураси талаб қилинган ҳолларда фойдаланилади ва кичик механик мустаҳкамликка эга. Вуд қотишмаси (50 % Bi, 25 % Pb, 12,5 % Sn, 12,5 % Cd) 60,5 ⁰С эриш темпераутрасига эга.

6.6. Флюслар

Қалайлаш жараёнини муваффақиятли бажариш ва юқори сифатли бирикиш ҳосил қилиш учун флюслардан фойдаланилади. Улар:

- қалайланадиган металл сиртларидаги оксидлар ва нуқсонларни

эритиш ва йўқотиш;

- қалайлаш жараёнида металл сиртини, ҳамда эриган кавшарни

емирилишдан ҳимоя қилиш;

- эриган кавшарнинг сирт таранглашишини камайтириш;

- кавшар ёйилиши ва бирикувчи сиртларни ҳўлланилишини

яхшилашда ишлатилади.

Бунинг учун флюслар қуйидаги талабларга жавоб бериши керак: флюс эриш температураси кавшар эриш температурасидан паст бўлиши керак; флюс суюқ ва қалайлаш температурасида етарли даражада ҳаракатчан бўлиши керак; асосий металл сиртида енгил ва бир текисда ёйилиши керак, тирқишларни тўлиқ тўлдириши керак; у тез ёйилувчан ва қалайланиш соҳасидан тарқалувчан бўлиши керак. Флюс асосий металл ва кавшар билан бирикмаслиги ва улар томонидан ютилмаслиги керак, акс ҳолда бирикмаларнинг мустаҳкамлиги ва емирилишларга бардошлиги камаяди, герметиклиги бузилади. Флюс қалайлаш соҳасида асосий металл сиртини бир текисда қоплаши ва уни емирилишдан сақлаши керак. Флюс бирикаётган деталларни емирилишига олиб келадиган қуйқалар қолдириши керак эмас ҳамда қалайлаш вақтида ажралаётган буғ бошқа деталлар учун хатарсиз бўлиши керак.

Кавшарланаётган металлга кўрсатаётган таъсирига кўра флюслар бир неча турга бўлинади.

Актив ёки кислотали флюслар актив моддалар- хлорли ва фторли металлар ва бошқалар асосида тайёрланади. Бундай флюслар металл сиртидаги оксид пардаларни жадал равишда эритади, шу сабабли яхши адгезия амалга оширилади. Натижада юқори мустаҳкам ҳолат юзага келади. Қалайлаш жараёнида бирикма сиртида қолган қолдиқ флюслар бирикма ва асосий металлда жадал коррозия юз беришига олиб келади. Флюслар флюс қолдиқларини тозалаш ва буткул йўқотиш имконияти бўлган ҳоллардагина ишлатилади.

Электр радио асбобларни қавшарлашда актив флюсларни қўллаш қатъиян ман этилган.

Кислотасиз флюслар деб актив бўлмаган моддалар (спирт, глицерин) асосида тайёрланган канифоль ва флюслар аталади.

Активлаштирилган флюслар – бу таркибида активаторлар (фосфор кислотали анилин, салицил кислотаси, солян кислотали диэтиламин ва бошқалар) бўлган канифолдир. Активлаштирилган флюсларнинг юқори активлиги оксидларни тозалашсиз ҳам кавшарлашни амалга ошириш имкониятини беради.

Емирилммайдиган флюслар. Фосфор кислота, турли органик бирикмалар ва эритгичлар, ҳамда органик кислоталар асосида тайёрланади. Бундай флюсларнинг қолдиқлари емирилишга олиб келмайди (ВТС флюслари).

Назорат саволлари

1. Металл контакт материалларга қандай материаллар мисол бўла олади ?

2. Нометалл контакт материалларга қандай материаллар мисол бўла олади ?

3. Ўтказувчи ва резистив пасталарга қандай материаллар мисол бўла олади ?

4. Кавшарлар қандай қотишмалар асосида тайёрланади ?

5. Флюслар деганда нимани тушунасиз ва улар қаерларда қўлланилади?

VII БОБ

КВАНТ ЭЛЕКТРОНИКАСИ МАТЕРИАЛЛАРИ

7.1. Электрооптик ва ночизиқли оптик материаллар

Оптик диапазонда ишловчи квант асбоблар учун дастлабки материаллар. Квант асбобларининг ишлаш принципи.

Квант асбобларида квант тизими (атом, ион, молекула, қаттиқ жисм)нинг ички энергияси юқори частота энергиясига айлантирилади. Электронлар бу жараёнда иштирок этиб, ўз атомларига боғланганича қоладилар. Ички энергия, яъни тизимнинг ҳаракатига боғлиқ бўлмаган энергия фақат дискрет қиймат олиши мумкин. Энергиянинг мумкин бўлган дискрет қийматлари энергетик сатҳлар деб аталади.

Электромагнит нурланиш (фотонлар оқими) ва квант тизими ўртасидаги ўзаро таъсирнинг уч тури мавжуд:

1. Атом 1- асосий пастки сатҳдан 2- юқори энергетик сатҳга ўтиши натижасида фотон ютилиши мумкин (7.1. а. -расм).

2. 2-сатҳда жойлашган қўзғотилган атомни ўз-ўзидан паст сатҳга кўчишида спонтан нурланиш содир бўлади (7.1. б-расм). Бу вақтда атом энергияси W = W₂ - W₁ қийматга камаяди, бу ерда W₂ ва W₁ 1- ва 2- сатҳ энергиялари. Энергиядаги фарқ квант ҳолатида частота билан нурланади. Бу ерда h- Планк доимийси.

Турли атомларнинг спонтан нурланиши бир – бири билан боғлиқ бўлмаганлиги сабабли, спонтан нурланиш когерент бўлмайди.

3. Ташқаридан тушган фотон таъсирида атомнинг қўзғотилиши туфайли стимул (индукцияланган) нурланиш содир бўлади (7.1. в.-расм). Атом 2- юқори сатҳдан 1- сатҳга кўчади ва ташқи майдонга мос равишда фотон учириб чиқаради. Стимул нурланиш худди мажбурий нурланиш каби частотага, фазага, тарқалиш йўналиши ва қутбланишга эга.

Иссиқлик мувозанат шартида кўпгина заррачалар пастки энергетик сатҳда жойлашадилар. Лазер ёки мазерни ишлатиш учун тескари шарт бажарилиши керак, яъни юқори сатҳлар ҳаддан ташқари тўлган бўлиши шарт. Бунинг учун ёрдамчи накачка таъсир эттириш керак. частотадаги электромагнит тўлқин, электронлар билан ҳаддан ташқари тўлган юқори сатҳдан ўтганда заррачаларни асосий (пастки) сатҳга ўтишга ундайди ва стимул нурланишга квант қўшиши ҳисобига унинг энергияси ортиб боради. Квант генераторлари ва кучайтиргичларнинг ишлаш механизми кўриб ўтилган жараёнга асосланган.

а) б) в)

7.1-расм. Икки сатҳли тизимда квант ўтишнинг 3 тури:

а- резонант ютилиш; б- спонтан нурланиш; в- стимул нурланиш

Мазер ва лазерлар учун икки, уч ва ундан ортиқ энергетик сатҳли муҳит қўлланилади. Стандарт частотада ишловчи молекуляр ва атом генераторларида, ярим ўтказгичли ва электр майдон накачка қилинган газли лазерларда икки сатҳли тизимлар қўлланилади. Узлуксиз ишловчи мазер ва лазерлар уч энергетик сатҳли тизимга асосланган (7.2.а-расм), юқори сатҳни хаддан ташқари тўлдириш мақсадида накачка даражасини пасайтириш учун 7.2. б-расмда келтирлган тўрт энергетик сатҳли тизим қўлланилади.

7.2-расм. Квант генератори энергетик сатҳлари схемаси:

W- накачка энергияси; hf- нурланувчи квант

(тўлқинли чизиқ билан нурланишсиз ўтишлар тасвирланган)

Қаттиқ жисмли лазер учун материаллар. Лазер ишлаши учун зарур бўлган уч ёки тўрт энергетик сатҳли тизимлар махсус моддаларни (асос), талаб этилган энергетик сатҳларга эга бўлган моддалар- активаторлар билан легирлаш натижасида ҳосил қилинади. Лазер асосини ташкил этувчи материал қўзғотилиш частотасида ҳам, генерация частотасида ҳам шаффоф бўлиши керак. У оптик жиҳатдан бир жинсли бўлиши, қаттиқликка, юқори иссиқлик ўтказувчанликка эга бўлиши керак.

Қаттиқ жисмли лазерлар учун асос бўлиб ZnO, Al₂O₃, TiO₂, SiO₂, CaF₂, BaF₂, LaF₃, MnF₂ монокристаллари, ҳамда кислород ёки фторли бирикмалар асосидаги шишалар хизмат қилиши мумкин. Энг кўп қўлланиладигани рубин, гранат ва флюрий монокристаллари ҳисобланади.

Баъзи лазер материалларнинг хоссалари 7.1 – жадвалда келтирилган.

7.1 - жадвал

Лазер учун актив диэлектриклар

Асослар	Активатор	Нурланувчи тўлқин узунлиги,мкм	Қўзғотилиш чегараси, Вт
Рубин Al2O3+0,05 % Cr2O3	Cr^3+	0,1	850
Гранат Y3Al5O12	Nd^3+	1,06	730
Флюорий CaF2	U^3+	2,61	250
Шиша Na2O·B2O3·2SiO2	Nd^3+	106	-

Ярим ўтказгич лазерлар.

Ярим ўтказгичларда электрон ва коваклар рекомбинацияси натижасида фотон нурланиши кузатилади. Нурланиш частотасига тенг, бу ерда W – таъқиқланган зона кенглиги.

Инжекцион манбали лазерлар катта аҳамият касб этади. Бу лазерлар оптик резонаторга жойлаштирилган ярим ўтказгич диоддан иборат. Диодга тўғри кучланиш берилганда, n- соҳадаги электронлар р- соҳага, коваклар эса аксинча, р- соҳадан n- соҳага ўтадилар. р- n ўтиш соҳасида эса улар электромагнит нурли квант ажратиб рекомбинацияланадилар.

7.2 -жадвал

Ярим ўтказгич лазер учун материаллар

Актив материал	Асос	Рухсат этилган W қийматлар диапазони, эВ	Нурланаётган тўлқин узунлиги диапазони, мкм
GaAs	-	1,38	0,90
InSb	-	0,23	5,3
InAs	-	0,40	3,1
GaP	-	1,77-1,41	0,7-0,9
Ga(1-X)AlXAs	GaAs	2,02-1,42	0,61-0,87
In(1-X)GaXAsYP(1-Y)	InP	0,95	1,1-1,7
In0,73Ga0,27As0,58P0,42	InP	0,95	1,31

Турли соҳаларни оптик нурлатиш учун турли таъқиқланган зона кенглигига эга бўлган материаллар қўлланилади. А^IIIB^V, A^IIB^VI турдаги бирикмалар ва уларнинг қаттиқ эритмалари амалиётда кенг қўлланилади. (7.2 - жадвал).

бу ерда x, y – моляр концентрация

Суюқ кристалда ясалган рақамли индикатор учун материаллар.

Суюқ кристаллар – қаттиқ жисм ва суюқ модда оралиғидаги холатларга эга бўлган ва бир вақтнинг ўзида ҳам кристалл (анизотроп), ҳам суюқ (оқувчанлик) хоссаларига эга бўлган моддалардир. Суюқ кристалл ҳолати фақат маълум температура оралиғида кузатилади. Температура пасайган сари суюқ кристалл оқувчанлик хоссасини йўқотиб -қаттиқ ҳолатга ўта бошлайди, температура ортган сари эса изотроп суюқлик холига келади. Махсус бирикмаларнинг суюқ кристалл холат учун температура интервали 10-20 Кни ташкил этади. Шу сабабли амалиётда, ишчи температураси -40 дан +60 ⁰С гача бўлган икки ёки ундан кўп суюқ кристалл бирикмалардан иборат бўлган аралашмалар кенг қўлланилади.

Суюқ кристалларга мос келувчи структура, молекулалари чўзилган ипсимон шаклдаги (нематик кристалл) ёки силлиқ пластина шаклдаги (смектик кристалл) органик моддаларда юзага келади. Суюқ кристаллар молекула ўқлари бир томонга йўналган соҳалар – доменлардан иборат бўлади. Бундай тузилма жуда ҳаракатчан бўлиб, электр ва магнит майдон, температура, босим ва бошқа таъсирлар натижасида осон ўзгаради. Тузилманинг ўзгариши ўз навбатида уларнинг оптик, электр ва бошқа хоссаларини ўзгаришига олиб келади.

Нематик суюқ кристалл материаллар (азометинлар, эфирлар, органик кислоталар) асосида қўл соатлари, кичик ЭҲМ ва бошқалар учун суюқ кристалл индикаторлар тайёрланади. Бундай индикаторлар энг содда ва арзон бўлиши билан бирга, энг тежамлидир. Ячейка истеъмол қилаётган қувват < 1 Вт/м² ни ташкил этади.

Индикаторнинг асосий элементи бўлиб суюқ кристаллнинг юпқа пардаси (5-50 мкм) ҳисобланади. У ички томонидан рақам, ҳарф ва бошқа белгилар кўринишидаги шаффоф электродлар суртилган иккита шиша пластинка оралиғига жойлаштирилган бўлади. Кучланиш берилгач барқарор доменли тузилма бузила бошлайди ва суюқлик молекулалари электродлар оралиғидаги фазода айлана ҳаракатлана бошлайдилар, натижада тушаётган нур сочилади. Шаффоф электрод остида электрод шаклидаги расм кўрина бошлайди. Мисол тариқасида баъзи суюқ кристалл материалларнинг сифатини келтирамиз: р- метоксибензилиден – р^/- n- бутиланилин (МББФ), р- этоксибензилиден – р - n- бутиланилин С₁₉Н₂₃NO (ЭББА), анизилиден – р – аминофенилацетат С₁₆Н₁₅НО₃ (АРАРА).

7.2. Электретлар

Электретлар.

Ташқи манбалар мавжуд бўлмаганда, дастлабки электризация ёки қутбланиш ҳисобига узоқ вақт давомида ташқи муҳитда электростатик майдон ҳосил қила оладиган қаттиқ диэлектрик – электрет деб аталади. Электретлар доимий магнитларнинг электр жиҳатдан аналоги ҳисобланади. Электретлар заряд ҳосил қилиш турига қараб синфланади.

Термоэлектретлар. Смола, шағам ёки полимер электр майдонга жойлаштирилади ва эриш (шишаланиш) температурасигача қиздирилади. Натижада қутбли молекулалар қутбланади ва диэлектрик совутилгач у шаклланган қолдиқ қутбланишни қўшимча сақлаб қолади.

Фотоэлектретлар. Диэлектрик электр майдонга жойлаштирилади ва ёруғлик таъсир эттириш натижасида фотоэлектретлар олинади. Ёруғлик нури таъсирида диэлектрикда заряд ташувчилар юзага келади, улар ташқи майдон таъсирида силжий бошлайди. Баъзи зарядлар қопқонларда ушланиб қолади. Ёруғлик таъсир эттириш тугатилгач, турли ишорали зарядлар диэлектрикнинг қарама – қарши томонларида ҳаракатсиз “қотиб” қоладилар, яъни электретларга айланадилар.

Радиоэлектретлар. Диэлектрикни тезлатилган зарядланган заррачалар билан нурлатиш натижасида радиоэлектретлар олинади. Улар эса ўз навбатида ёки сиртқи қаватдан электронларни уриб чиқаради, ёки диэлектрикнинг сиртқи қаватига сингиб, қўшимча зарядлар ҳосил қиладилар. Натижада диэлектрик сирти зарядланиб қолади.

Трибоэлектретлар. Иккита диэлектрикни ишқалаш, контакт электризация натижасида трибоэлектретлар олинади.

Электретларнинг қўлланилиши.

Фотоэлектретлар ахборотни ёруғлик нури ёрдамида диэлектрик пардага ёзиб олишда (магнит пардага ёзиш сингари) қўлланилади. Ёруғлик тасвири доимий электр майдонга жойлаштирилган диэлектрикка аксланади. Бу вақтда ёритилган жой электрланади, қоронғу жойлар эса зарядланмай қолади. Зарядланган кукун пуркалганда яширин электростатик тасвир кўринади. Ксерография (яъни қуруқ фотогррафия) шу ҳодисага асосланган .

Трибоэлектретлар юқори кучланиш электростатик генераторларида қўлланилади. Электретлар эса асосан- босим, вибрация, тезлик датчиклари микрофонларида ишлатилади. Сифатли электретларнинг ишлатилиш муддати юз йилларни ташкил этади.

Электрет материаллар сифатида ҳам органик, ҳам юқори солиштирма қаршиликка эга бўлган ноорганик диэлектриклар қўлланилиши мумкин.

Қутбли полимерлар- полиметилметакрилат, поливинилхлорид, полиэтилентерефталатлардан ясалган электретлар шишаланиш температурасида (120-135 ⁰С) ҳосил қилинади.

Қутбсиз диэлектриклар орасидан тетрафторэтилен ва полимерлар асосан кенг қўлланилади. Электретлар 3-20 мкм қалинликдаги полимер пардаларни вакуумда электронларни бомбардимон қилиш йўли билан олинади.

Назорат саволлари

1. Оптик диапазонда ишловчи квант асбоблар қандай материаллардан ясалади ?

2. Квант асбобларининг ишлаш принципи қандай жараёнларга асосланган ?

3. Қаттиқ жисмли лазерлар қандай материаллардан ясалади ?

4. Ярим ўтказгич лазерлар қандай материаллардан ясалади ?

5. Суюқ кристалда ясалган рақамли индикатор учун материаллар.

6. Қандай диэлектриклар электретлар деб аталади ? Мисоллар келтиринг.

VIII БОБ

РЕЗИСТОРЛАР

8.1 Таснифи ва конструкциялари

Резисторларнинг ишлаши материаллардан ўтаётган электр токига қаршилик қилиш хусусиятига асосланган.

Резисторлар вазифасига кўра умумий, прецизион, юқори частотали, юқори мегаомли, юқори вольтли ва махсус ишлатилиш хусусиятларига кўра эса, температура ва намликка бардошли, вибрацияга ва зарбга чидамли, юқори даражада ишончли бўлиши мумкин.

Осма резисторлар ток ўтказувчи элементнинг кўринишига қараб гуруҳларга ажратилади ва алоҳида белгиланади. Маркировкасидаги биринчи ҳарф резисторларнинг тури (С – ўзгармас, СП – ўзгарувчан)ни, иккинчи рақам эса уларнинг қандай материалдан ишланганлигини (1-симсиз, сиртқи углеродли ва бор-углеродли; 2-симсиз, сиртқи, металл плёнкали, металл оксидли; 3-симсиз, сиртқи, компосицион; 4-симсиз, ҳажмий, композицион; 5-симли; 6-УЮЧ резисторлар) кўрсатади. Учинчи рақам бир гуруҳдаги резисторларнинг конструксияси жиҳатдан қандай вариантда ишланганлигини билдиради (масалан, С5-5 – ўзгармас симли резистор, бешинчи вариантга тегишли). Шундай белгиланиш билан бир қаторда илгари ишлаб чиқарилган баъзи бир резисторлар бошқача аломатларга кўра ҳам белгиларга эга бўлади (масалан; МЛТ – металл-пардали, локланган, иссиққабардош).

Резисторлар қаршиликнинг ўзгариш характерига кўра ўзгармас ёки ўзгарувчан, шу жумладан созланувчи бўлади. Доимий резисторлар аппаратларни йиғишда, созлашда ва ишлатишда ўз қаршилигини ўзгартирмайди, ўзгарувчи ва созланувчи қаршиликли резисторларда эса мос равишда махсус мослама (бурама ёки червякли ўққа маҳкамланган контакт сурилгич)лари бўлади.

Гибрид ИС резисторларини ясашда полоса ўлчамларининг кичиклиги сабабли мўлжалланган қаршиликни олиш имконияти бўлмайди. Шунинг учун механик усуллар билан ёки лазер нури ёрдамида полоса энини қисқартириб, резистор қаршилиги талаб этилган номиналга келтирилади.

Турли гуруҳларга мансуб доимий ва ўзгарувчан резисторларнинг кенг тарқалган конструкцияларини кўриб чиқамиз.

С1, С2 ва С3 гуруҳларга хос бўлган цилиндр шаклдаги доимий симсиз сиртқи резисторлар (8.1-расм) ташқи юзасига юпқа ток ўтказувчи (бир микрометргача) қатлам суртилган доиравий керамик стержен 3 дан иборат. Стерженнинг икки тарафига аксиал учликли мис қалпоқчалар 1 ўтказилган. Ташқи муҳитдан ҳимоялаш мақсадида резисторга сув юқтирмайдиган эмаль 4 суркалиб, унинг учлари қалайланади.

8.1-расм. Цилиндр шаклидаги ўзгармас симсиз резистор:

1-чиқиш учили қалпоқча; 2-ток ўтказувчи қатлам;

3-керамик стержень; 4-сув юқтирмайдиган эмаль

Эмалнинг ранги, одатда, резисторларнинг гуруҳини белгилайди (масалан, қизил ранг – 12 гуруҳни билдиради). Паст Омли (200-300 Ом дан кичик) резисторларнинг бу қатлам йўл-йўл қилиб суртилади; қаршилик қанчалик катта бўлса, йўл-йўл тасмалар қадами шунчалик майда бўлади.

С4 гуруҳига мансуб тўғрибурчак шаклидаги доимий, симсиз ҳажмий резистор (8.2-расм) шиша эмаль (керамик) қобиқ 2 билан прессланган аксиал чиқиш сими 1 ли, ток ўтказувчи композициядан ишланган стержень 4 дан иборат. Бундай конструкция механик таъсирларга ва намликка анча барқарор бўлади.

8.2-расм. Тўғри бурчак шаклдаги ўзгармас рeзистор:

1-резисторнинг симли учи; 2-шиша эмаль қобиқ;

3-эмаль қоплама; 4-ток ўтказувчи композиция.

С5 гуруҳга мансуб ўзгармас симли резистор юқори солиштирма қаршиликка эга бўлган сим (ёки шиша изоляция ичига жойлашган микросим) ўралган изоляцион каркасдан иборат. Каркас керамика ёки қизишга чидамли пластмассадан ишланган бўлиб, манганин, константан ёки нихром сим ўрами бир қатламли, кўп қатламли, оддий ва махсус, секцияларга бўлинган ва секцияларга бўлинмаган бўлиши мумкин. Резисторларнинг сиртига иссиққа чидамли эмаль суртилади, пластмасса билан прессланади ёки икки ён томони керамик шайба билан беркитилган металл корпус билан герметикланади. Резистор цилиндрик ёки тўғри тўртбучакли шаклда бўлиши мумкин.

Ўзгармас толали резистор С2-12 ва С3-3 микромодул резисторлари гуруҳига мансуб бўлиб, сиртига юпқа қалай қотишмалари ёки ток ўтказувчи композиция қатлами суртилган, шиша толадан ишланган стержендан иборат. Толали резисторлар тагликнинг контакт майдончасига ток ўтказувчи елим – контактол ёрдамида ёпиштирилади. Бундай резисторлар ГИСларни конструкциялашда қўлланилади.

Ўзгармас юпқа пардали ГИС резистори ситалл ёки поликор тагликка махсус трафарет (маска) орқали пуркалган юпқа (кўпи билан 1 мкм) тўғрибурчакли полоса ёки “меандра” кўринишидаги яримўтказгич материал қатламдан иборат (8.3-расм). Бундай резисторларни оксидланишдан сақлаш учун уларни кўпинча кремний монооксиди қатлами билан қопланган ёки сиртига сув юқтирмайдиган лок суркалади. Ўзгармас қалин пардали ГИС резистори ноёб металлар асосида тайёрланган махсус пасталарни трафарет орқали қоплаш йўли билан тайёрланади. Пастани махсус асбоб (ракел) ёрдамида керамик тагликка (22ХС керамикаси) суртиб сингдирилади, сўнгра қуйдирилади. Резисторлар тўғрибурчакли шаклда бўлиб, полосасининг эни юпқа пардали резисторларникидан бир даража каттадир.

8.3-расм. Юпқа пардали резистор, ўтказгич ва контакт.

1,2-тўғри бурчак шаклидаги кичик омли ва юқори омли резистор;

3- “меандр” туридаги юқори омли резистор; 4 – 0,5-0,6 мм қалинликдаги ситал таглик; 5-юқори омли таркибий резистор;

6-контакт юзаси

СПЗ резисторларнинг катта гуруҳига мансуб бўлган, доира шаклидаги ўзгарувчан симсиз резистор (8.4-расм) тақасимон гетинакс пластина ўтказилган юпқа қатлам кўринишидаги ток ўтказувчан элемент 3 дан иборат. Бурилма ўқ 7 нинг қўзғаладиган текстолит қисмига бостириш йўли билан маҳкамланган сурилма контакт 1 шу элемент бўйлаб сурилади. “Тақа”нинг учларида ва сурилма контактда япалоқ чиқиш учлари 4 бўлади. Резистор пўлат ёки мисдан ишланган металл экран (расмда кўрсатилмаган) билан беркитилувчи пластмасса ёки керамик корпус 2 га жойлаштирилади. Доира шаклидаги созланувчи симсиз резисторлар экранланмаган бўлиши мумкин.

8.4-расм. Доира шаклидаги ўзгарувчан симсиз резистор:

1-ҳаракатланувчи контакт; 2-пластмассса корпус; 3-ток ўтказувчи элемент; 4-чиқиш учи; 5-бурилиш бурчагини чеклагич;

6-парчин мих; 7- ўқнинг ўйилган учи; 8-ҳаракатланувчи қисм

8.5-расм. Ўзгарувчан симли резистор:

1-кесикли қотириб қўйиш гайкаси; 2-ўқ; 3-қисувчи металл втулка;

4-ҳалқа сурилгич; 5-чекловчи планка; 6-ёйсимон пластина;

7-пластмасса корпус; 8-чиқиш учи; 9-сим.

Ўзгарувчан СПО ва СПЧ резисторлар СПЗ резисторлардан фарқли ўлароқ, керамик асосга органик боғламда ҳажмий композицион “тақалар”га прессланган ва аксиал турумли чиқиш учлари асосида мустаҳкамланган.

Катта токли ўзгарувчан симли резисторлар (8.5-расм материаллари ва ўрнатилиш йўлларига қараб) доиравий ёки тўғрибурчакли бўлмаган кучсиз токли ва созланувчи резисторлардан фарқ қилинади. Пластмасса корпус 7 да қисқич втулка 3 ёрдамида ҳалқа сурилгич 4 ли бурилма ўқ маҳкамланган. Ҳалқа сурилгич ўқ бурилганда ёйсимон гетинакс (ёки оксидланган металл) пластинага маҳкамланган ўрам 9 нинг қисми “тозаланган” сими бўйлаб сурилади.

2.2. Резисторларнинг асосий параметрлари

номинал қаршилик ва унинг йўл қўйилган оғиши . Резисторлар қаршилиги (Ом) умумий ҳолда

формула орқали аниқланди,

бу ерда ρ ва – ток ўтказувчи элементнинг солиштирма электр қаршилиги

(Ом·мм²/м) ва кўндаланг кесим юзаси (мм²);

– ток ўтиш йўлининг узунлиги (м).

Спиралсимон кесим ва кесимсиз, цилиндр шаклидаги сиртқи резисторлар қаршилиги

(8.1)

(8.2)

бу ерда – кесимсиз резистор цилиндри ясовчисининг узунлиги, м;

– ток ўтказувчи қатламнинг қалинлиги, мм;

ва – керамик стержинларнинг ташқи диаметрлари, мос равишда, мм ва м да;

, ва – ўрамлар сони, спиралсимон кесим қадами ва эни, мм.

Тўғрибурчак шаклидаги ҳажмий резисторлар қаршилиги

бу ерда , ва – композицион стерженнинг узунлиги, эни ва баландлиги, мм.

Симли резисторлар қаршилиги

бу ерда ва – симнинг узунлиги, м, ва диаметр мм.

Ток ўтказувчи “тақа”ли симсиз ўзгарувчан резисторлар қаршилиги

бу ерда ρ – композициянинг солиштирма сиртқи электр қаршилиги (Ом·см);

ва – “тақа”нинг ташқи ва ички радиуслари (см);

- ток ўтказувчи қатлам маълум узунлигига сурилгичнинг бурилиши тўғри келган бурчак (град).

Резисторнинг номинал қаршилиги ундаги тамғада кўрсатилади. Кўп мақсадларга мўлжалланган резисторлар учун номинал қаршиликларнинг 6 қатори мавжуд: , , , , ва . Бундаги рақам шу қатордаги номинал қийматлар сонини кўрсатади. Бу қийматлар резистор қаршилиги ва унинг номиналининг йўл қўйилган оғишига боғлиқ. Прецизион резисторлар қаршилигининг йўл қўйилган оғиши ±2% дан кам, умумий ишларга мўлжалланган резисторларники ±5%; ±10%; ±20%, ўзгарувчан резисторларники ±30% гача бўлади.

номинал солиштирма қуввати. Бу катталик резисторнинг ўз параметрларини белгиланган чегараларда сақланган ҳолда муайян ишлатиш шароитида узлуксиз электр юкламада узоқ вақт сочиб туриши мумкин бўлган максимал қувватни билдиради.

(Вт) қийматлари 0.01; 0.025; 0.05; 0.125; 0.25; 0.5; 1; 2; 5; 8; 10; 16; 25; 50; 75; 100; 160; 250; 500 қаторидан танланади. Одатда, номинал сочилиш қуввати қанча катта бўлса, резисторлар ўлчами ҳам шунча катта бўлади.

Чегаравий иш кучланиши - . Резисторнинг чиқиш симларига қўйилган электр параметрларини бузмайдиган максимал йўл қўйилган кучланиш чегаравий иш кучланиши дейилади. Бу катталик одатда нормал иш шароити учун берилган бўлиб, резистор узунлиги, спиралсимон спирал қадами, атроф муҳит температураси ва босимига боғлиқ. Температура қанчалик юқори ва атмосфера босими қанчалик паст бўлса, резисторнинг иссиқдан ёки электрдан бузилиш ва ишдан чиқиш эҳтимоли шунча катта бўлади.

Қаршиликнинг температура коэффициенти (ҚТК). Бу параметр резистор қаршилигининг атроф муҳит температураси 1^оC га ўзгаргандаги нисбий ўзгаришини кўрсатади ва 1/^оC ларда ифодаланади:

ҚТК=

бу ерда - резистор қаршилиги (Ом) нинг (⁰С) температура диапазонида абсолют ўзгариши.

- резисторнинг нормал температурадаги қаршилиги (Ом);

- резисторнинг чегаравий ишлатиш температураси (⁰C).

Шовқинлар. Резисторларга ўзгармас ёки ўзгарувчан кучланиш берилганда уларда шовқин пайдо бўлади. Бу шовқин резистор кучланишининг ўзгармас ҳолатига қўшилувчи ўзгарувчан ташкил этувчидан иборат. Натижада сигналнинг ўтишига ҳалақит беради. Радио қабул қилгичларнинг кириш занжирларида ишлатиладиган резисторлар шовқинлари, айниқса, зарарлидир. Чунки улар, қабул қилинаётган фойдали сигнал билан биргаликда кучайтирилади.

Резисторларнинг хусусий шовқини икки хил: иссиқлик ва ток шовқини бўлади. Иссиқлик шовқинлари электронларнинг, ток ўтказувчи қатламда тартибсиз ҳаракати (“Броун ҳаракати”) таъсирида пайдо бўлади. Бу ҳол резисторлар қаршилигининг тасодифий микроўзгаришларига олиб келади, натижада, резисторда кучланишнинг ўзгарувчан пульсацияси пайдо бўлади. Температура кўтарилиши билан иссиқлик шовқинлари ортади. Иссиқлик шовқинлари барча турдаги резисторларга хос бўлса-да, “ток” шовқинларига нисбатан камроқ таъсирга эга. Шунинг учун улар ток шовқинлари бўлмаган симли резисторларда муҳим роль ўйнайди. Иссиқлик шовқинларининг электр ҳаракатлантирувчи кучи (мкВ)

бу ерда - Больцман доимийси, 1.38/19^-34 Ж/К га тенг;

Т – температура (⁰К);

- қаршилик (Ом);

- қўлланаётган резисторнинг частоталар полосаси.

Ток шовқинлари донадор тузилишга эга бўлган – углеродли, металл қопланган ва композицион резисторларда пайдо бўлади. Ток шовқинлари даражаси (мкВ/В) тасодифий ташкил этувчи қийматининг резисторга қўйилган ўзгармас U кучланишга нисбати билан белгиланади: . Қўйилган кучланиш ортиши билан ток шовқинлари кўпаяди.

Композицион резисторлар энг шовқинли хисобланади, шу сабабли улар қабул қилиш қурилмаларининг кириш занжирларида кам ишлатилади. Резисторларнинг частота ҳоссалари. Резисторлар частоталар диопазонида ишлаганида уларнинг қаршилиги ўзгармас ток ҳолидаги номиналга нисбатан ўзгариши мумкин. Бу ўзгаришлар, айниқса, мегагерц частоталар диапазони учун децибелларни ташкил этиши мумкин.

Умумий ҳолда резисторнинг юқори частоталар учун соддалаштирилган экививалент cхемаси ўзининг R актив қаршилигидан ташқари реактив ташкил этувчилар-, индуктивликлар ва C_ПАР сиғимни ўз ичига олади (8.6-расм). Резисторнинг частота хоссаларини ёмонлаштирилганликлари сабабли , ва C_ПАР ларни паразит катталиклар дейилади.Турли резисторларда паразит индуктивлик ва сиғим турлича юзага келади шунинг учун уларни камайтириш чоралари ҳам турлича бўлади. Булар ҳақида резистор турларини баён этаётганда тўхталиб ўтамиз.

8.6-расм. Юқори частоталарга мўлжалланган резисторларнинг

эквивалент схемаси

Сим резисторларда паразит индуктивлик ўтказгич чўлғамида ўрамлар орасида пайдо бўлади. Симли резисторларнинг юқори частотавийлик ҳусусияти симсиз резисторларникига қараганда ёмон бўлганлигидан улардан махсус чоралар кўрмасдан фойдаланиш ўзгармас ток соҳаси ва товуш частоталари диапазонига қараб чегараланган бўлади.

Маълумки, частота ортиши билан умумий қаршиликнинг индуктив ташкил этувчиси ортади, сиғим ташкил этувчиси эса камаяди. Шунинг учун сим резистор қаршилиги, умуман олганда, индуктивлик у ёки бу тарафга ўзгариши мумкин. Бироқ частота ортиши билан сим резистор қаршилиги ҳам доим ортади. Бу ҳолат сиртқи эффект асосида тушунтирилади.

Ўзгарувчан майдон частотасининг ортиши билан ўтказгич ичида ток (Фуко токлари) индукцияланади. У ўтаётган ўзгарувчан токни ўтказувчининг амалдаги кесими унинг ўзгармас ток учун кесими (тўла кесим)га нисбатан камаяди ва доиравий кесимли ўтказгичларда ҳалқа шаклини олади. Бу ҳалқа симнинг ташқи диаметри ва - х_Э диаметр орасидаги фарқ асосида ҳосил бўлади (8.7-расм).

8.7-расм. Симли резисторлардаги сиртқи эффектда симнинг

кўндаланг кесимидаги ток тақсимоти

катталик юқори частотали токнинг ўтказгичга кириш чуқурлиги (мм) дейилади (бу ерда -солиштирма ҳажмий қаршилик (Ом м/мм²); -ўзгарувчан ток частотаси (МГц); -нисбий магнит ўтказувчанлик). Частота қанчалик юқори бўлса, х_э ва ҳалқа юзаси шунчалик кичик, симли резистор қаршилиги эса, шунчалик катта бўлади.

Симсиз резисторларда сиртқи эффект таъсирини эътиборга олмаса ҳам бўлади, чунки улар донадор тузилишга эга ва доналар диаметри, одатда, кириш чуқурлигидан анча кичик бўлади. Улар учун қаршиликнинг частотага боғликлиги, асосан, паразит сиғим ва индуктивлик билан белгиланади. Спиралсимон кесимсиз (кичик омлик) симсиз резисторларда қаршилик частота билан бирга катталашади, чунки уларнинг эквивалент схемаларида паразит сиғим йўқ, паразит индуктивлик эса бор. Спиралсимон кесимли симсиз резисторларда эса, аксинча, паразит индуктивлик таъсирини эътиборга олмаса ҳам бўлади. Қаршиликнинг камайишига кесим ўйиқларида тарқалаётган сиғим кўринишида пайдо бўлувчи паразит сиғимнинг шунтловчи таъсири сабаб бўлади (8.8- расм). Сиғим ток ўтказувчи қатлам қанчалик қалин, қопламнинг диэлектрик ўтказувчилиги қанчалик юқори ва кесим ўрамларнинг сони қанчалик кўп бўлса, паразит сиғим шунчалик катта ва резисторнинг частота хоссалари шунчалик ёмон бўлади.

8.8-расм. Резьба ариқчаларида тақсимланган паразит

сиғимнинг ҳосил бўлиши

Резисторларнинг ночизиқ хоссалари. Резисторнинг қаршилиги, шунингдек, унинг иш режимига кўра (қўйилган кучланиши, ўтаётган ток, ўзгарувчан майдоннинг қандайлиги, узлуксиз ёки импулъс тарзидалиги) ўзгариши мумкин. Бу ҳолларда қаршиликнинг ўзгариши кучланиш ёки ток бирлигининг фоизлари ҳисобида, ёки кучланиш ёки токка ўтишда фақат фоизлар ҳисобида ёки узлуксиз ишлаш тартибидан импульс тарзида ишлашга ўтишда фоизлар ҳисобида ифодаланади ва тегишлича кучланиш юклама коэффициентлари ёки импулъс юклама коэффициенти орқали ифодаланади.

8.3. Умумий мақсадларга мўлжалланган резисторлар

Умумий мақсадларга мўлжалланган резисторлар ўртача аниқликдаги (5-20%) аппаратлар элементлари сифатида ишлатилади ва қаршилигининг номинал қийматлари бирлик Омлардан 10 МОм гача бўлиб, юзлаб волът оралиғидаги иш кучланишига, 0,125 дан 2 Вт гача ва ундан юқори номинал сочилиш қувватлари диапазонига, ўнлаб магагерцгача бўлган частота диапазонига, 10³·1/⁰C тартибидаги ўртача ҚТК қийматига эга. Уларнинг қаршилиги ишлаш (сақлаш) муддати охирида кўпи билан ±10% га ўзгаради.

Шу гуруҳдаги резисторлар кенг миқёсда ишлатиладиган РЭА ларда, шинингдек аниқлигига, барқарорлигига ва юқори частоталигига катта талаблар қўйилмайдиган, махсус ишга мўлжалланган аппаратларнинг электр занжирларида анод ва коллектор юкламалари, эммитер, база ва сток, тебраниш контурлари шунтларининг занжирларидаги сизилиш ва силжиш қаршиликлари ва бошқалар сифатида ишлатилади.

Ўзгармас резисторлар. Саноатда ишлаб чиқариладиган жуда кўп турдаги резисторларнинг кўпчилиги умумий ишларга мўлжалланган ўзгармас резисторлардир. Уларнинг конструкцияларида ток ўтказувчи элементларнинг деярли барча турлари ишлатилади. Микроэлектрон аппаратураларда ишлатиладиган резисторлар кичик масса ва ўлчамга эга бўлиши лозимлигидан катта номинал сочилиш қувватига эга бўлган резисторлар аста-секин камаймоқда ва аксинча, милливатт қувватлардаги резисторлар пайдо бўлмоқда. Шуни назарда тутиб умумий ишларга мўлжалланган, номинал қуввати 2 Вт дан катта бўлмаган ўзгармас резисторларни кўриб чиқамиз. Шундай резисторлардан баъзилари 8.9-расм, а – д да кўрсатилган.

Углеродли резисторлар радиотеxника ва электрон аппаратларнинг ўзгармас, ўзгарувчан ва импулъс занжирлари учун мўлжалланган бўлиб, керамик цилиндрсимон стерженларга гектанни термик буғлантириш йўли билан тайёрланади, радиал ёки аксиал чиқиш учлари бўлади ва сиртқи резисторлар турига киради. Уларнинг сиртига яшил рангли сув юқтирмайдиган эмал суркалади ва оддий ҳамда тропик иқлимга мослаштирилган ҳолда ишлаб чиқарилади. Уларнинг кўпчилиги 200ºC максимал ишчи температурага ва юклама коэффициенти, масалан, бирга тенг бўлганда, 40ºC ишчи температурага эга бўлади; тропик иқлимга мўлжалланганлари учун бу температуралар, мос равишда, 125 ва 70ºC га тенг бўлади.

а) б) с) д)

8.9-расм. Умумий мақсадларга мўлжалланган ўзгармас резисторлар:

а-ОМЛТ=0,5; б-С3=10а; с-С4-1=0,25; д- С5-31=0,05

Ушбу гуруҳ резисторлари частотаси анча юқори, чунки уларда ток ўтказувчи қатламнинг юпқалиги (микрометрнинг юздан бири бўлаклари) дан резьба ўрамларида кичик паразит сиғим юзага келади. Бундан ташқари улар кичик ўлчамли ва барқарордирлар (уларда ҚТҚ ўртача ва доимо манфий). Бироқ металл пардали резисторларнинг кўп ишлатилиши ва микросимли юқори барқарорликдаги резисторларнинг тез ривожланиши ҳамда буларнинг баъзи бир турлари масса ва ўлчамларига кўра углеродлардан қолишмаслиги сабабли углеродли резисторларнинг қўлланиши чекланиб қолади.

Металл пардали резисторлар оддий ва тропик иқлимга мос ҳолда ишлаб чиқарилган бўлиб, иссиқликка ва намликка чидамли аппаратураларнинг ўзгармас, ўзгарувчан ва импульс токлари занжирлари учун мўлжалланган, юқори мустаҳкамликка эга ва кенг кўламда ҳамда махсус мақсадларда ишлатилувчи РЭА ларда кенг қўлланилади. Бу резисторлар, нархлари нисбатан юқори бўлмаган ҳолда, углеродли ва композицион резисторларга қараганда яхши электр параметрларига эга. Шу сабабли ҳам улар кенг қўлланилади.

Керамик стерженлар металл пардали резисторлар асоси бўлиб хизмат қилади. Стерженларга термик буғлантириш йўли билан махсус қотишма, металлар ҳамда металл-диэлектриклар оксидларидан иборат юпқа парда (қалинлиги микрометрнинг ўндан бир бўлагидан то бирлик микрометргача) қопланади. Резисторлар аксиал чиқиш учларига эга бўлиб, сиртлари сув юқтирмайдиган, одатда, қизил рангли эмал билан қопланган.

Металл пардали резисторлар углеродларга нисбатан бир хил номинал сочилиш қувватига эга бўлгани ҳолда ўлчами кичик. Ток ўтказувчи қатлам сифатида углерод эмас, балки металл ёки қотишмалар оксидлари олинганлиги сабабли улар иссиққа чидамлироқ. Иссиққа чидамли қоплама бўлганлиги юқори намликдан сақланишга имкон беради. Импульс юкламага нисбатан кам бардошлилиги ва частота диапазонининг углеродли резисторларга қараганда кичиклиги металл пардали резисторларнинг камчилиги ҳисобланади. Бу ҳол ток ўтказувчи қатлам қалинлигининг катталиги, бунинг натижасида кесимда, унинг четларини бузувчи, ортиқча локал қизишнинг пайдо бўлиши, шунингдек ўрамлараро паразит сиғимнинг ортиши асосида тушунтирилади.

МЛТ, ОМЛТ, МТЕ ва C2 гуруҳлари қўлланиладиган металл пардали резисторларнинг асосий турларидир. Металлаштирилган МТ ва МТЕ резисторлари МЛТ ва ОМЛТ резисторларига нисбатан иссиққа чидамли бўлиб, бироз чўзиқ шаклга эга. Металл-оксиди C2-6 резисторлари +300^оC температурагача бўлган шароитда ишлай олади, станат (қалай қотишмаси) толали C2-12 микрорезисторлар гибрид ИС ларда ишлатилади.

Углеродли ва металл-пардали резисторлар ишлатиладиган соҳаларда қўлланувчи композицион резисторлар қуруқ ва нам тропик иқлим шароитларидаги ишларга мўлжалланган. Учларининг асос қисми прессланганлигидан юқори тебранишга чидамлилиги, ўзининг шовқини юқори даражада (10 мкВ/В гача) ва қаршилигининг берилган кучланишга боғлиқлиги бу резисторларнинг ўзига хос хусусияти ҳисобланади. Бу гуруҳда турлар сони кўп эмас.

Узунлиги 3 ва 6 мм, эни 0,45 мм ва қалинлиги 0,8 ва 1 мм бўлган C3-3 композицион толали резисторлар гибридли ИCлар асосига ўрнатишда ишлатилади.

C4 гуруҳдаги резисторлар тўғрибурчакли шаклга эга. Ҳажмий ток ўтказувчи қатлам шиша-эмаль ёки шиша-керамик қобиққа прессланган бўлади (8.2-расмга қаранг). Бу резисторлар нисбатан кичик масса ва ўлчамга эга бўлиб, босма платаларда яхши жойлашади. Узунлиги 13,5 дан 36,5 мм гача, баландлиги 4 дан 6 мм гача ва эни 2,2 дан 5 мм гача бўлган C4-1 резисторлари энг иссиқбардош (350^оC гача ) дир.

Толали резисторлар. Толали резисторлар температурага нисбатан юқори барқарорликка ва термо чидамликка эга. Бу резисторларнинг асосий камчилиги – қаршиликлари диапазонининг чекланганлиги (бир неча юз кОм ларгача) ва баҳоси нисбатан юқорилигидир.

C5-35, C5-36, C5-37В резисторлари юқори сочилиш қувватига (100 Вт гача), катта массага (300 г гача) ва ўлчамларга эга бўлиб, куч қурилмалари (масалан, тўғрилагичлар) да ишлатилади.

C5-31 (микротолали, микрокичик) резисторлари микроэлектрон аппаратурада, масалан, радио қабул трактларида, ҳисоблаш қурилмаларида қўлланилади ва бевосита гибрид ИС лар асосларига ўрнатилади.

Ўзгарувчан резисторлар. Радиоэшиттириш ва телевизион аппаратларда овоз баландлигини, тембрни, равшанликни, контрастликни, қаторлар ва кадрлар частотасини, телевизион тасвир ўлчамларини ростлагич сифатида ва бошқа мақсадларда умумий ишларга мўлжалланган ўзгарувчан резисторлардан фойдаланилади. Бундан ташқари бу резисторлар ишлаб чиқариш, медицина ва бошқа махсус аппаратларда ўтаётган ток ёки олинадиган кучланишга боғлиқ бўлган параметрларни ростлагичлар бўлиб хизмат қилади. Барча ҳолларда улар аппаратларни ишлатишда зарур бўлган ростлагич элементлар ролини бажарганлиги сабабли улардан фойдаланишда қулай бўлишлик, қаршиликнинг индуктивлик ёки бу қонун (чизиқли, логарифмик, экспоненциал) бўйича бир текис ўзгариши, ишончли бўлиши ва тузатиш ишларида тезда алмаштирадиган бўлиши талаб этилади. Умумий ишларга мўлжалланган ростловчи ўзгарувчан резисторлардан ташқари кўплаб ишлаб чиқарилган радиоаппаратларни созлаш ва ростлаш учун мосланувчи кичик ўлчамли резисторлар қўлланилади. Бу резисторлар, одатда радиоаппарат корпуснинг ичига ўрнатилади ва индуктивлик созланиб ва ростлангандан сўнг резисторлар ўқларининг ҳолати нитроэмал ёрдамида белгилаб (чеклаб) қўйилади. Шу йўл билан механик ва ва бошқа таъсирлар остида қаршилик ўзгаришининг олди олинади. Умумий ишларга мўлжалланган ўзгарувчан резисторларнинг асосий параметрлари 8.1-жадвалда кўрсатилган.

Композицион симсиз ўзгарувчан резисторлар. Бу резисторлар ўзига хос тузиллишга эга бўлиб, улардан бири 8.4-расмда кўрсатилган эди. Бироқ якка ёки қўшалоқ конструкция, узгичли ва экранли ёки уларсиз чиқиш учлари радиал ёки аксиал, бикр ёки эгилувчан, ўқи якка ёки қўшалоқ, ўқи қотириб қўйгичли ёки қўйгичсиз каби қўшимча белгиларнинг хилма-хиллиги бу резисторларнинг шакли ўлчамлари ва массасига кўра хилма-хил бўлган кўп сондаги турларининг мавжудлигига сабаб бўлди (8.10-расм а-в).

а) б) в)

8.10-расм. Умумий мақсадларга мўлжалланган ўзгарувчан

симсиз резисторлар: а- СПЗ=19а; б- СПЗ=28; в-СП4-3=0,25.

Симли кучли ва кучсиз токларда ишлаш мўлжалланган ўзгарувчан резисторлар (8.11-расм а-г) РЭА ларни ишлатиш ва мослашда ростловчи ва созловчи элементлар сифатида ишлатилади.

а) б) в) г)

8.11-расм. Умумий мақсадларга мўлжалланган ўзгарувчан резисторлар:

а-СП5=2В; б-СП5=3В; в-СП5-16ВА=0,25; г-СП5=20В.

8.1-жадвал

8.4. Прецизион резисторлар

Юқори аниқликд (±0.05÷5%) ва барқарорликка (ҚТК≈10^-4 ∙1/⁰C) эга бўлган резисторлар прецизион резисторлар ҳисобланади. Уларнинг номинал қаршилиги 1 Ом дан 1 МОм гача, чегаравий ишчи кучланиши бир неча юз вольтдан ортиқ эмас, номинал сочилиш қуввати диапазони – 0,05 дан 2 Вт гача, частота диапазони – бирлик мегагерцларгача, ишлаш муддатининг охиридаги қаршилик ўзгариши – бир неча фоиздир. Прецизион резисторлар аниқ ўлчов аппаратурасида ва махсус ишга мўлжалланган аппаратуранинг нозик занжирларида, шунингдек қаршилик магазинларининг элементлари сифатида, бўлгичлар ва юқори аниқликдаги шунтлар занжирларида ҳамда турли датчиклар ва схемалар юкламаси сифатида ишлатилади.

Прецизион резисторларнинг асосий параметрлари 8.2 -жадвалда келтирилган, уларнинг баъзи турлари 8.12-расм а–г да тасвирланган.

Прецизион резисторлар симли ва симсиз бўлиши мумкин. Иккала ҳолда ҳам уларнинг юқори аниқликда бўлишини таъминлаш учун берилган номинал қаршиликда технологик тўғрилаш ишлари бажарилади. Биринчи ҳолда ўрамда ўрамлар сони ўзгартирилади, иккинчи ҳолда эса, ток ўтказувчи элемент ростланади (сортировка қилинади), масалан, каркасда қўшимча ўйиқлар ўйилади. Прецизион резисторларнинг юқори барқарорлигини таъминлаш учун турли усуллардан фойдаланилади.

а) б) в) г)

8.12-расм. Прецизион резисторлар:

а-С2=31; б-С5-5=1; в-С5=416; г-С5=53.

Симсиз резисторларда иссиқлик тарқатувчи сиртлари катталашиб ток ўтказувчи қатламнинг қизиши камайтирилади, резисторлар узоқ муддатли электр термоишловга қўйилади. Ҳозирги кунда фақат чекланган сондаги прецизион резисторлар ишлатилмоқда.

8.2-жадвал

Прецизион резисторлар сифатида кўпинча симли резисторлар ишлатилади. Унинг сими кичик мусбат солиштирма қаршилик температура коэффициентига эга бўлиб, эскириш жараёнида ўз хоссасини ўзгартирмайди ва атроф мухит таъсирига чидамлидир.

Нарҳнинг баланлиги, ўлчамининг катталиги ва кўпинча чекланган частота диапазонига эга бўлиши симли резисторларнинг асосий камчлиги ҳисобланади. Бироқ микрометаллургиянинг ривожланиши (шиша изоляцияли микросимларнинг олиниши) ўлчамлари прецизион симсиз резисторларнинг ўлчамларига яқин ва ҳатто улардан ҳам кичик бўлган симли резисторлар ишлаб чиқишга имкон берди. Қатор конструктив чоралар кўриш (қарама - қарши ўраш, қўшни ўраш, металл каркаслар қўллаш) натижасида симли резисторларнинг паразит индуктивлиги ва сиғими лозим бўлган минимумга келтирилиши ва шу йўл билан бу резисторларнинг мегагерц диапазонда ишлаши таъминланиши мумкин.

8.5 Юқори частотали резисторлар ва ЎЮЧ резисторлари

10 МГц дан юқори бўлган радиочастоталарда ўз қаршиликларини деярли ўзгартирмайдиган резисторлар юқори частотали резисторлар ҳисобланади. Бундай резисторларнинг қаршилиги кичик (бирлик Ом лардан бир неча юз Ом гача), аниқлиги ± (5÷20)% ва барқарорлиги ўртача (ҚТК 5·10^-4 1/⁰C) бўлади. Номинал сочилиш қуввати 0,1- 200 Вт оралиғида, ишчи кучланиши бир неча юз волътдан ошмайди, қаршилиги эса, эскириш жараёнида 5-15% дан ортиқ ўзгармайди. Юқори частотали резисторлар, одатда аппаратларнинг юқори ва ўта юқори частота йўлларини конструциялашда мослаштирувчи юклама сифатида, шунингдек ўлчаш, қабул қилиш – узатиш ва радиолокация аппаратурасида ишлатилади.

Бу резисторларнинг асосий хоссаси юқори частоталигидир, бу хосса кесикнинг йўқлиги ҳисобига ва эмалъ қопламасининг бўлмаслиги ҳисобига таъминланади. Кесик бўлмагани учун резисторда паразит сиғим юзага келмайди, шу сабабдан унинг қаршилиги частотага боғлиқ бўлмайди, чунки сиғимга асосланган шунт пайдо бўлмайди. Бу хол номинал қаршилик диапазонини чеклайди (200-300 Ом дан катта эмас), лекин ўта юқори частота диапазонида бундан юқорироқ номинал қаршилик талаб этилмайди. Чиқиш симларининг йўқлиги паразит индуктивликни минимумга келтиради. Бу ҳам резисторларнинг фойдаланиш частота диапазонини кенгайтиради ва ниҳоят, эмал қопламининг бўлмаслиги диэлектрикнинг ток ўтказувчи қатламга бўлган шунтловчи таъсирини камайтиради ва ЎЮЧ диапазонида чекловчи омил бўлган сочилувчи қувватнинг резисторлар сиртидан иссиқлик тарқатишини яхшилайди.

Юқори частотали резисторларнинг асосий параметрлари 8.3-жадвалда, уларнинг баъзи бир турлари 8.13-расм а, б да келтирилган.

8.3-жадвал

8.13-расм. Юқори частотали, юқори мегаомли,

юқори вольтли ва махсус резисторлар:

а-МОН-0,5; б-С5-32Т; в-КИМ-Е; г-С3-6; д-СТЗ-14 терморезисторлари,

е-СФ2-5 фоторезистори; ж-магниторезистор

ЎЮЧ резисторлари алоҳида гуруҳни ташкил этади ва 10 ГГц гача бўлган частоталарда ишлай олади. Бу резисторлар – 60 дан +85 гача ва ҳатто +125ºC гача температура диапазонида, 7,5 дан 40 г гача бўлган тебранишлар, 35 дан 150 г гача бўлган зарбаларда, 666 дан 1.33·10^-4 Па гача бўлган паст атмосфера босимида ишлашга мўлжалланган.

8.6 Юқори мегаомли ва юқори вольтли резисторлар.

Махсус ишларга мўлжалланган резисторлар.

Юқори мегаомли резисторлар бошқаларидан номинал сочилиш қувватининг паст даражадалиги (ўнлаб милливатт ва ундан кичик тартибда) билан фарқ қилади. Уларнинг қаршилиги бир неча мегаомдан минглаб гигаомгача боради. Бу резисторларнинг аниқлиги ±(5÷30)%, ҚТҚ≈10^-3, -1/⁰C, ишчи кучланиши бир неча юз вольт, ишлаш муддати охирида қаршиликнинг ўзгариши 10-30%. Юқори мегаомли резисторлар ўлчаш РЭАларида (паст частотали анча кучсиз токларни ўлчашда, нурланиш дозиметрларда ва б.) ишлатилади.

Юқори мегаомли резисторларнинг бундан катта қийматлари баланд солиштирма қаршиликли юпқа парда кўринишидаги композицияларни қўллаш йўли билан олинади. Натижада резисторлар сиртига сочилувчи қувват бир милливаттгача ва унинг бўлаклари қадар камаяди.

Юқори вольтли резистор ўнлаб киловольт тартибдаги чегаравий иш кучланишига, бир неча юз килоомдан ўнлаб гигаомгача номинал қаршиликка, 10-20 аниқликка эга, ҚТҚ≈10^-3·1/⁰C ва ишлаш муддати охирида қаршилиги 10-25% га ўзгартирилади. Номинал сочилиш қуввати бир неча ўн милливаттдан ўнлаб ваттгача боради. Бу резисторлар узатувчи ва бошқа РЭА ларнинг юқори вольтли занжирларида кучланишни бўлгичлар, кучланишни ютгичлар ва бошқалар сифатида ишлатилади.

Юқори мегаомли ва юқори вольтли резисторларнинг асосий парамертлари 8.3-жадвалда келтирилган эди, уларнинг баъзилари эса 8.13-расм в, г да тасвирланган.

Махсус ишларга мўлжалланган резисторлар (8.13-расм д-ж) қаршиликнинг қўйилган кучланишга (варисторлар), ёруғликка (фоторезисторлар), температурага (терморезисторлар) ёки қувватга (термисторлар) қараб ўзгариш принципига асосланган. Бу гуруҳ резисторларни ишлатилиш, параметрлари ва уларнинг диапазонларига кўра яхлит тўплам деб тавсифлаш мумкин эмас. Улар одатда, ўлчагичлар, стабилизаторлар ва турли хил сигналларни электр сигналларига айлантиргичлар сифатида ишлатилади ва улардан автономика ва телемеханика аппаратураларида, шунингдек ўлчов ва индикатор РЭАларда фойдаланилади.

8.7. Интеграл микросхемалар резисторлари

Ярим ўтказгичли интеграл схемаларнинг барча элементлари (тран-зисторлар, диодлар, резисторлар ва конденсаторлар) кремний, арсенид галлий асоснинг р-n ўтишлари базасида эпитаксия ва диффузия усули билан яратилади. Ярим ўтказгичли схемалар резисторлари база соҳасида олинади ва уларнинг қаршилиги соҳа қаршилиги билан белгиланади ва 25 Ом дан бир неча килоомларгача бўлган оралиқда бўлади. Резисторларнинг технологик аниқлиги ±30% дан ошмайди, ҚТҚ=10^-3·1/⁰C.

Қалин пардали микросхема резисторларини ипак-графия усули – керамик асос (22ХC керамикаси) сиртига махсус трафарет орқали суртиш ва уларни қуйдириш (қизиган керамика усули) йўли билан олинади.

Махсус ишларга мўлжалланган юпқа пардали микросхемалар микроэлектрон техникада кенг қўлланилмоқда. Улар асосида йирик гибрид интеграл схемалар яратилмоқда. Бунинг сабаби шундаки, юпқа пардали технология элементларининг номинал қиймати чегараларини кенгайтиришга ва янада юқори аниқликка, барқарорликка ва ишончлиликка эришишга имкон беради.

Юпқа пардали схемалар резисторлари металлар ёки бошқа ток ўтказувчи моддалар, одатда, оксид асосларга пуркаш ўтказиш йўли билан олинади. Резисторларнинг конфигурацияси маскаларнинг резистив қатлами топологияси (жойлаштирилиши ва ўлчамлари билан) орқали белгиланади. Ток ўтказувчи моддалар маскадаги “дарча” орқали пуркалади. Бунда вакуумда термик буғлантиришдан ёки катод чанглатишдан фойдаланилади. Чанглатиш жараёни махсус вакуум қурилмаларида ўтказилади.

Маскалар металлдан қилинган ва фоторезистив бўлиши мумкин. Фоторезистив маскалар ажратиш қобилияти микрометрларни ташкил этадиган фотолитография усули билан олинади. Бироқ технологик ва аниқлик нуқтаи назаридан маскадаги “дарча”нинг минимал йўл қўйилган эни 50-100 мкм га тенг қилиб олинади. Резисторларга пуркаш учун МЛТ-ЗМ қотишмаси, тантал, керметлар ва силицидлардан фойдаланилади.

Пуркаладиган материалнинг асосий параметри – унинг сирти квадратининг қаршилиги ҳисобланади (Ом·см³) , - чанглатиб ўтказиладиган парда қалинлиги (см).

8.4-жадвал.

Юпқа пардали резисторларнинг асосий параметрлари

Материал		ҚТҚ, 10^-4·1-/^оC	Р0, мВт/мм^3
МЛТ-ЗМ	200-500	±(1.2÷2.4)	10
Тантал	300-1000	±(0.1÷1)	30
Керметлар	2000-10000	±(0.5÷7)	20
Силицидлар	4000-5000	-	10

Юпқа пардали резисторларни ҳисоблашда ҚТҚ ва солиштирма сочилиш қуввати ҳам муҳим параметр ҳисобланади. Турли пуркаладиган материаллар асосида олинадиган юпқа пардали резисторларнинг асосий парамертлари 8.4-жадвалда келтирилган.

Юпқа пардали резисторлар тасма ёки меандр шаклида (8.14-расм) бўлиши мумкин ва ярим ўтказгичларга нисбатан қатор афзалликларга эга: улар барқарорроқ (±10^-4·1/⁰C), жуда аниқ ишлайди (±5% гача) ва номинал қаршилик диапазони 100 кОм гача бўлиб, одатда, 50 Ом÷50 кОм оралиқда чегараланган.

8.14-расм. “Меандр” туридаги юпқа парадали резистор геометрияси:

ва - резисторнинг ўртача узунлиги ва кенглиги;

ва - меандрнинг одими, звенолари орасидаги масофа,

узунлиги ва кенглиги

Назорат саволлари

1. Резисторларнинг таъфини айтиб беринг ваа уларнинг одатдаги тузилишларини тушунтиринг.

2. Резисторлар қандай асосий хусусиятлар ва параметрлар билан характерланади ?

3. Умумий ишларга мўлжалланган ўзгармас ва ўзгарувчан резисторларнинг қандай турларини биласиз ?

4. Прецизион резисторларнинг қандай турлари ва ўзига хос тузилишлари ва тайёрлаш технологияларини биласиз ?

5. Юқори частотали, юқори мегаомли ва юқори вольтли резисторларнинг қандай турларини ва тузилишларини биласиз ?

6. Гибрид интеграл схемаларни тайёрлашда материал ва технология қандай танланади ?

IX БОБ

КОНДЕНСАТОРЛАР

9.1. Таснифи ва конструкциялари

Конденсаторларнинг ишлаш принципи қопламаларига потенциаллар фарқи берилганда, уларда электр заряд тўпланиш хусусиятига асосланади.

Вазифасига кўра конденсаторлар контурли, блокировка қилувчи, ажратучи, фильтрли, термокомпенсацияловчи ва созловчи; сиғимининг ўзгариши характерига қараб эса, ўзгармас, ўзгарувчан ва ярим ўзгарувчан бўлади.

Диэлектрик материалига кўра конденсаторлар уч турга бўлинади: газсимон, суюқ ва қаттиқ диэлектрикли. Биринчи турга ўзгарувчан ва ярим ўзгарувчан ҳаво конденсаторлари ва газ тўлдирилган ўзгармас конденсаторлар, иккинчи турга эса, радиоаппаратурада чекланган ҳолда ишлатилувчи мой тўлдирилган ва синтетик суюқликли конденсаторлар киради. Учинчи тур конденсаторлар кенг тарқалган бўлиб, уларнинг тури жуда кўп. Диэлектрик материалига қараб уларни қисқартирилган белгилар билан гуруҳларга ажратилади: керамик, номинал ишчи кучланиши 1600 В (К10) ва 1600 дан юқори (К15); шишадан ишланган (К21), шиша-керамика (К22), шиша эмалдан ишланган (К23), слюдадан ишланган (К31); 2 кВ гача (К40) ва ундан юқори кучланишга (К41) мўлжалланган фольга қопламали қоғоз конденсатор, шунингдек металл қопламали (К42) қоғоз конденсатор; алюминийдан ишланган электролитик фольгали (К50), танталли (К51) ва танталли ҳажмий фукционал ғовак (К52); оксид-ярим ўтказгичли (К53) ва оксид-металли (К540); вакуумли (К61); полистиролли, фольга ва металл қоплама билан, пардали (К70) ва (К71); фторопластли пардали (К72); полиэтилентерфталатли, металл қопланган ва фольга қоплама билан, парда (К73 ва К74); комбинацияланган, пардали (К75) ва лак пардали (К76) поликорбонатли ва полипропиленли, пардали (К77 ва К78), ўзгарувчан, вакуумли (КП1); созловчи ва ҳаво тўлдирилган (КТ2) ва қаттиқ диэлектрикли (КТ4). Юпқа пардали, гибрид ва ярим ўтказгичли ИС конденсаторлари қаттиқ диэлектрикка эга.

Конденсаторлар диэлектрикларининг материали уларнинг электрик, конструктив ва технологик кўрсаткичлари юқори бўлишлигини таъминлаши керак; номинал сиғимларининг кенг диапазони, шунингдек частота ва температура жиҳатдан қўлланиш соҳалари, электрга чидамлилик, массаси ва ўлчами кичик бўлиши, юқори ишончлилиги, тайёрлашда автоматлаштириш имконияти ва оммавий ишлаб чиқаришда нархининг паст бўлиши. Слюдали, шишали ва шиша-керамик конденсаторлар ишончсизроқ ва уларни тайёрлашни автоматлаштириш деярли мумкин эмас, қоғозли ва металл-қоғозлиларини пардалигига қараганда пастроқ частотали бўлиб, ўлчами ва масса электролитик ва оксид-ярим ўтказгичликка қараганда катта. Шунинг учун ҳозирги замон ишлаб чиқаришида, асосан, керамик пардали, экетролитик ва оксид-ярим ўтказгичли конденсаторлар тайёрланади (9.1- расм). Конденсаторлар пакетсимон, найчасимон, диск кўринишидаги, қуйма секцияларга бўлинган, рулонсимон ва пластинкали конструкцияларда бўлиши мумкин.

Пакетсимон конструкция слюдали, шиша-эмал, шиша-керамика ва баъзи бир керамик конденсаторларга хосдир (9.1-расм а-б).

а) б) в)

9.1-расм. Металл қопламали слюда конденсаторлар:

а-пластиналар йиғилмаси; б-йиғилгандан кейинги пластиналар пакети;

в-прессланган конденсатор; 1-фольга тасма; 2-слюда пластинкаси;

3-металл қопламаси; 4-пластиналар пакети; 5-сиқувчи мослама;

6-симли чиқиш учи; 7-пластмассали пресслаш

Пакет 4 оралатиб қўйиладиган слюда пластинка 2 ва металл қоплама 3 лардан йиғилади. Улар пакетнинг икки тарафида фольгали тасмалар билан умумий контактга бирлаштирилади, контактларга сим ёки лентасимон чиқиш симлари 6 қалайланади. Шиша-эмал, шиша-керамика ва баъзи керамик конденсаторлар қопламалари кумуш асосидаги пастани куйдириш йўли билан тайёрланади. Пакетсимон конструкция прессланади ва намдан сақловчи эмаль билан қопланади.

Найчасимон конструкция баъзи бир керамик конденсаторларга хосдир. Девор қалинлиги 0,25 мм ва ундан ортиқ бўлган керамик найчалар 6 нинг ички ва ташқи сиртларига куйдириш йўли билан кумуш қопламалар 4 ва 5 қопланади. Эгилувчан чиқиш симлари 1 ни улаш учун ички қоплама найчанинг ташқи сиртига чиқарилади ва у билан ташқи қоплама ўртасида изоляцияловчи “тасмача” ҳосил қилинади. Кичик ўлчамдаги конденсаторларда чиқиш симларини бурамасдан ва ўтиш ҳосил қилмасдан қопламаларга қопланади. Найчасимон конденсаторлар намга чидамли эмаль билан қопланади, уларнинг ранги сиғимнинг барқарорлик гуруҳини белгилайди.

а) б)

9.2-расм. Найчасимон керамик конденсатор:

а- умумий кўриниши; б-конструкцияси;

1-симли чиқиш учи; 2-изоляцияловчи “тасмача”; 3-эмаль;

4,5-ички ва ташқи қоплама; 6-керамик найча.

Диск кўринишидаги конструкция баъзи бир ўзгармас ва ярим ўзгарувчан керамик конденсаторларга хосдир (9.3-расм а, б). Кумуш қопламалар 2 ва 4 керамик дискнинг иккала сиртига куйдириб қопланади ва ярим ой шаклида (диск қалинлиги бўйича тешиб ўтган сим чиқиш учларини 1 қаттиқ маҳкамланган) ёки доирасимон (сим чиқиш учлари қопламаларга қалайланган) бўлади. Диск кўринишидаги конденсаторлар ҳам рангли эмаль билан бўялади.

а) б)

9.3-расм. Дисксимон керамик конденсатор:

а-умумий кўриниши; б-тузилиши;

1-симли чиқиш учи; 2,4-юқори ва пастки кумуш қоплама;

3-кавшар; 5-керамик диск.

Қуйма секцияларга бўлинган конструкциялар КСЛ (керамик қўйма секцияларга бўлинган 9.4-расм) ва КЛГ (керамик қуйма герметикланган) керамик конденсатроларга хосдир. Бу конденсаторлар қайноқ керамикани қуйиш йўли билан тайёрланади. Деворининг минимал қалинлиги 100 мкм, улар орасидаги ҳаво тирқишиники эса – 130-150 мкм бўлади. Қопламалар деворлар сиртида кумуш пастага тиқиб олиш ва уни куйдириш йўли билан ҳосил қилинади. Секцияларни коммутация қилиш учун ариқчасимон ўйиқларининг ён томонлари силлиқланади ва умумий қоплама ҳосил қилинади, шундан сўнг бу қопламаларга симли чиқиш учлари кавшарланади. Сўнгра конденсаторлар локланади, рангли эмаль билан қопланади ёки нуқта қўйиш йўли билан температура барқарорлик гуруҳлари бўйича маркалар қўйилади.

9.4-расм. Қуйма секцияларга бўлинган керамик конденсатор:

1-керамик заготовка; 2-чиқиш қопламаси сирти; 3-ҳаво тирқиши.

Рулон кўринишидаги конструкциялар қуруқ қоғозли, пардали ва электролитик конденсаторларга хосдир. Қоғоз ва пардали конденсаторлар ёки парда билан ажратилган фольга қопламаларни (қоғознинг қалинлиги 5 мкм дан, парданики 10-20 мкм дан, алюминий қопламаники 80 мкм дан кам эмас) биргаликда рулон ҳолида ўраб тайёрланади. Метал-қоғоз ва металл-пардали кондесаторлар қопламалари диэлектрикдан қилинган тасма сиртига юпқа металл қатлам (микрометрнинг юздан бир улушларида) қоплаш йўли билан тайёрланади.

Электролитик конденсаторлар иккита қоплама (оксидланган ва оксидланмаган) тасмалари орасига электролит шимдирилган қоғоз ёки хом сурп тасмасини киритиб уларни рулон кўринишида ўраб тайёрланади. Микрометрнинг юздан бир улуши қалинлигидаги алюминий (e=10) ёки тантал (e=25) нинг оксидланган пардаси диэлектрик ролини бажаради.

Диэлектрикнинг кичик қалинлигида бўлиши электролитик конденсаторлар юқори солиштирма сиғимда бўлишлигини таъминлайди.

Кўп пластинкали конструкция ўзгарувчан сиғимли ҳаво конденсаторларга хосдир (9.5-расм). Корпус 4, статор ва ротор секциялари, ўқ ва статорни осиш системалари, ўқ 2 ва ток ажратгич 6 бундай конденсаторларнинг асосий элементи ҳисобланади. Статор секцияси пластиналар 5 дан, ротор секцияси эса пластиналар 10 ва 11 дан иборат. Улар турли йўллар билан (чокни бостириш, кавшарлаш, четларини қайириш, ўтқазиш усули) швеллерларга ва ўққа ўрнатилган бўлади. Ротор, одатда, корпусга (ерга уланган) статор эса, ундан ажратилган бўлади.

9.5-расм. Ўзгарувчан сиғимли кўп пластинкали ҳаво конденсаторлар:

1-ротор тароғи; 2-ўқ; 3-золдирли подшипник; 4-корпус; 5-статор пластинкаси; 6-ток олгич; 7-махкамлаш вали; 8-турумостлиги; 9-маҳкамлаш планкаси; 10,11-роторнинг қирқилган ва қирқилмаган пластинкаси.

Ўқни айлантирганда, ротор ва статор пластиналарининг ўзаро ҳолати 0 дан 180^о гача бўлган оралиқда ўзгаради, натижада улар тўсилади ва конденсаторнинг сиғими ўзгаради. Сиғимнинг ўзгариш қонуни айланиш бурчагига қараб, кўпинча ротор пластиналарининг шакли, баъзида эса, статор пластиналарининг шакли билан белгиланади. Турумостлиги 8 ўқнинг равон айланишини созлаш учун ҳизмат қилади. Роторнинг чеккадаги пластиналари 10 қирқилган бўлади. Пластина секторининг бир қисмини қайириб ёки ичига букиб сиғимни кичик бир берилган айланиш бурчаги учун конденсатор сиғимининг ўзгариш қонунига мувофиқ талаб этиладиган қийматга тўғриланади.

9.2. Асосий параметрлар

Барча турдаги конденсаторларнинг асосий параметрлари – номинал сиғим, аниқлик синфи, сиғимнинг температура коэффиценти, номинал ишчи кучланиш, изоляция қаршилиги, частота характеристикалари, ўзгарувчан ва ярим ўзгарувчан конденсаторлар учун эса, бундан ташқари сиғимнинг айланиш бурчагига кўра ўзгариш қонуни ва унинг диапазонидан иборат.

Конденсаторнинг сиғими (Ф) умумий ҳолда ифодадан аниқланади.

Бу ерда - қопламаларда йиғилган электр заряди (Кл);

- қопламалардаги кучланиш (В).

Ясси электродли конденсаторлар сиғими (пФ) С = 0.0884 ,

бу ерда – диэлектрикнинг нисбий диэлектрик сингдирувчанлиги;

- қопламалар юзаси (см²);

- диэлектрикнинг қалинлиги (см).

Кўп пластинкали, пакетсимон ва қуйма секцияларга бўлинган конденсаторлар сиғими (пФ) ,

бу ерда - қопламаларнинг цилиндрсимон ясовчиси бўйича узунлиги, см;

ва - найчанинг ташқи ва ички диаметри (см).

Найчанинг қалинлиги бўлса, у ҳолда, .

Рулон кўринишидаги конденсаторлар сиғими (пФ) ,

бу ерда ва - тасмага суртилган қопламанинг эни ва узунлиги (см).

Ҳажмий – ғовак анодли конденсаторларнинг сиғимини ясси электродли конденсаторлар сиғими каби ҳисоблаш мумкин. Бунда қоплама юзаси – деб ясси цилиндрсимон сирти юзасидан 40-50 марта катта бўлган ғовак аноднинг тўла самарали майдони тушунилади, диэлектрикнинг қалинлиги учун эса, оксидланган юпқа тантал пардасининг қалинлиги олинади. Конденсатор сифатининг муҳим характеристикаларидан бири солиштирма сиғим (конденсаторнинг ҳажми га нисбатан олинган сиғим (пФ/см³) ҳисобланади.

Кичик ўлчамли ёки жажжи конденсаторлар юқори солиштирма сиғимга эга бўлсалар-да, уларнинг номинал иш кучланишлари, одатда, нисбатан паст бўлади. Қоғозли ва электролитик конденсаторларнинг солиштирма сиғимлари энг юқори бўлиб, сиғимларини диэлектрик қалинлиги камайтириб (қоғозлилариники 5 мкмгача, электролитиклариники эса мкмнинг юздан бир бўлакларигача) ва ўрашда қоплама юзасини катталаштириб янада ошириш мумкин. Конденсаторларнинг кўпчилик гуруҳини асосий аниқлик даражаси учун номинал сиғимлар қатори мавжуд: синф (±5%) – Е24 қатори; синф (±10%) – Е12 қатори; синф (±20%) – Е6 қатори (ҳарфдан кейинги рақам сиғим қийматлари градацияси (зичлиги) сонини кўрсатади. Бу қийматлар 10ⁿ га кўпайтирилиши мумкин, бу ерда n – бутун мусбат ёки манфий сон).

Электролитик конденсаторларнинг номинал сиғимлари 0,5; 1; 2; 5; 10; 20; 30; 50; 100; 200; 300; 500; 1000; 2000; 5000 қаторидан танланади. Тўғри бурчакли корпуслардаги қоғоз ва юпқа пардали диэлектрикли конденсаторларнинг номинал сиғими (0,1 мкФ ва ундан юқори) қуйидаги қийматлар қаторига эга: 0,1; 0,25; 0,5; 1; 2; 4; 6; 8; 10; 20; 40; 60; 80; 200; 400; 600; 800; 1000.

Блокировка қилувчи ва ажратувчи конденсаторларни, одатда, ва синфлар бўйича контурга оидларини – 1,0 (±2%), 0,5 (±1%) ва ҳатто юқори даража (±0,5%) бўйича танланади, фильтрловчилари эса -50 дан +80% гача бўлган параметр тарқоқлигига эга.

Конденсаторлар сиғимининг барқарорлиги унинг температура, эскириш, намлик, фон нурланиши ва бошқалар каби барқарорликни бузувчи омиллар таъсирида ўзгариши билан белгиланади. Температура энг катта таъсир кўрсатади. Унинг сиғими катта бўлмаган конденсаторларнинг сиғимига таъсири сиғимнинг температура коэффициенти (1/⁰C) билан баҳоланади:

бу ерда C₀– конденсаторнинг нормал температурадаги коэффициенти (пФ);

- сиғимнинг температура га ўзгаргандаги четланиши (⁰C) .

Кўпчилик конденсаторлар учун температуранинг ишчи диапазонларида CТК нинг ўзгармаслиги кузатилади, яъни сиғимнинг температурага боғлиқлиги чизиқли қонунга яқин экан. Бу ҳол, айниқса, юқори частотали керамик конденсаторларга хосдир. Уларда CТК ҳарф (П–плюс, М–минус, МПО-нол) ва CТК нинг га кўпайтирилган қийматини кўрсатувчи рақамлар билан белгиланади. Бунда конденсаторлар маълум рангдаги эмаль билан бўялади ва белги ёзуви бўлади (ёки бўлмайди). Кулранг рангга бўялган қизил белгили конденсаторлар П60± 40 барқарорлик гуруҳига эга, яъни уларда CТК - +(60±40)·10^-6 1/⁰C; яшил рангга бўялган белгисиз конденсаторлар М1500±250 барқарорлик гуруҳига эга, яъни уларда CТК=-(1500±250)·10^-6 1/⁰C. Тўқ сариқ рангга бўялган конденсаторлар чизиқсиз ўзгариш қонунларига ва Н ҳарфи билан белгиланувчи барқарорлик гуруҳига эга; бу ҳарфдан сўнг температуранинг энг охирги қийматларидаги сиғимининг ўзгаришини (%) кўрсатувчи рақам ёзилади. Масалан, тўқ сариқ рангли, қизил нуқтали конденсаторлар Н20 барқарорлик гуруҳига эга, яъни энг охирги температурада уларда сиғим четланиши ±20% ни ташкил этади. Керамик конденсаторларнинг барқарорлик гуруҳларининг тўла рўйҳатини ва уларнинг ранглар асосида маркаланиши қоидаларини маълумотномалардан топиш мумкин.

Катта сиғимли паст частотали конденсаторлар (қоғоз, юпқа парда, электролит ва оксид-ярим ўтказгичли) сиғимнинг температурага қараб ўзгариш қонуни, одатда, ночизиқлидир. Шунинг учун бу конденсаторларнинг температурани охирги қийматларидаги сиғимининг чегаравий четланишлари билан фоизларда баҳоланувчи температура барқарорлиги юқори частотали конденсаторларникига қараганда анча пастдир.

Конденсаторларнинг электрга чидамлилиги номинал ва синов кучланиши, шунингдек ҳаддан ташқари кучланиш билан тавсифланади. Конденсатор техник ҳужжатларда кўрсатилган шароитда, минимал ишлаш муддатида мумкин бўлган максимал кучланиш, номинал кучланиш ҳисобланади. Синов кучланиши номиналдан юқори бўлиб, конденсаторнинг электрга чидамлилигини текширишга хизмат қилади. Ҳаддан ташқари кучланиш ҳам номиналдан катта, уни конденсаторнинг чиқиш симларига қисқа муддатга берилиши мумкин.

Конденсаторлар изоляциясининг қаршилиги адсорбция токи ва намликнинг сиртдаги диссоциацияси оқибатида пайдо бўладиган сизилиш токлари билан белгиланади. Изоляция қаршилиги температура ва атроф муҳитнинг намлигига боғлиқ, шунинг учун уни ва конденсаторнинг барқарор ишлашини ошириш учун улар герметик қилиб ишланади. Керамик, слюдали ва юпқа пардали конденсаторларнинг изоляция қаршилиги 10⁴÷10⁵ МОм, қоғозли ва металл – қоғозлиларники 10⁷ ÷ 10⁸ МОм ни ташкил этади. Электролитик конденсаторларда сизилиш токлари анча юқори (миллиампернинг улуши) бўлади.

Конденсаторларнинг частотавий хоссалари паразит индуктивлик ва актив сарфланишлар билан тавсифланади. Кўпгина конденсаторларнинг паразит индуктивлиги чиқиш учлари конструкциясига, шунингдек рулон кўринишидаги конденсаторлар қопламалари орасидаги ўзаро индукцияга боғлиқ. Учлар қанчалик йўғон ва калта бўлса, паразит индуктивлик шунчалик кам бўлади. Қоғозли ва металл-қоғозли конденсаторлар паразит индуктивликни камайтириш учун “индукциясиз” ўров қўлланилади (9.6-расм а): қопламалардан бирининг чиқарилган ўрамлари бир тарафдан, иккинчисиники эса, қарама-қарши томондан металл билан қопланади ёки чиқиш учлари симметрик жойлаштирилади (9.6-расм б). Бунда конденсаторга кираётган ва ундан чиқаётган ток қопламаларда қарама-қарши йўналишга эга бўлиб, ўз индукциясини мунимумга келтирилади.

9.6-расм. Қоғоз конденсаторларнинг паразит индуктивлигини камайтириш: а-“индукциясиз”ўрам билан; б-чиқиш учларини

симметрик жойлаштириш; 1-қоғоз; 2-фольга;

3-қопламаларни ёйиш; 4-бармоқчасимон учларни ўрнатиш

Актив сарфланишнинг қандайлигига қараб (диэлектрикда ёки қопламалар ва чиқиш учларида) конденсаторларнинг эквивалент схемалари турли кўринишда бўлади.

Юқори частотали конденсаторларнинг эквивалент схемалари учун чиқиш учларининг паразит индуктивлиги ва диэлектрикдаги сарфлар хосдир (9.7-расм а). Қоғозли ва юпқа пардали паст частотали конденсаторларнинг эквивалент схемаси 9.7-расм, а да кўрсатилгандагига ўхшашдир. Электролитик конденсаторларнинг маълум частотада қўлланишининг асосий чекланиши электролитдаги сарфланишдир. Масалан, 9.7-расм, б да келтирилган схемадан кўриниб турибдики электролит конденсаторларнинг мумкин бўлган қўлланиш соҳаси доимий ток ва товуш частоталари бўйича диапазон билан чекланади.

а) б)

9.7-расм. Конденсаторларнинг эквивалент схемалари:

а-юқори частотали конденсаторлар;
б-паст частотали конденсаторлар.

9.3. Ўзгармас сиғимли юқори частотали конденсаторлар

Юқори частотали конденсаторлар (керамик, слюдали, шиша-эмаль, шиша-керамика ва шиша) кичик паразит индуктивликка эга ва уларда диэлектрикдаги сарфланишлар анча кам, барқарорлиги (10^-5 1/⁰C) ва аниқлиги (1±2% гача) юқори бўлиб, етарлича температура бардошликка, кичик ўлчам ва массага эга.

Юқори частотали конденсаторлар ўта юқори, юқори ва оралиқ частота генераторлари ва кучайтиргичлари схемаларида ишлатилади. Юқори частотали конденсаторларнинг энг аниқлари ва барқарорлари юқори частота занжирларининг контурларида, қолганлари эса ажратувчи, фильтрловчи ва термокомпенсацияловчи конденсаторлар сифатида ишлатилади. Юқори частотали конденсаторларнинг номинал сиғими бир бирликдан – юзлаб пикофарадани ташкил этади, баъзилариники 1 мкФ гача бориши мумкин, шунинг учун улар юқори ва паст частоталар бўйича ажратувчи, ҳатто фильтрловчилар сифатида ишлатилади (масалан, КМ, КЛГ, КЛС). Юқори частотали конденсаторлар баъзиларининг тузилишлари 9.8-расм, а – к да келтирилган.

Керамик қуйма герметикланган ва секцияларга бўлинган КЛГ ва КЛС конденсаторлари катта номинал сиғимга ва нисбатан кичик ўлчамга 4х5х(4¸10) мм эга. Термобарқарор керамикадан ишланувчи конденсаторлар, одатда, кичик сиғимга ва юқори аниқликка (±2%; +5%), сегнетокерамикадан тайёрланганлари эса, барқарорлиги ва аниқлиги паст бўлса-да (-20 дан +80% гача), энг катта сиғимга эга бўлади.

9.8-расм. Юқори частотали конденсаторлар:

а-КЛГ; б-КМ=6; в-КД=2Д; г-КТ=1; д-КТП (“0” вариант);

е-К10=17 (а ва б вариант); ж-К10=50; з-К15=5; и-КСОТ; к-К22=4.

Керамик, кичик ўлчамли пакетсимон КМ-6 (яхлит) конденсаторлари пакетга прессланган пластинкалар қалинлигининг кичиклиги (0.2 мм) ёки диэлектрик доимийси юқори бўлган керамика (тикоид-150, сегнетто керамика) қўлланиши сабабли юқори солиштирма сиғимга эга.

Дисксимон керамик КДУ ва КДО конденсаторлари аппаратуранинг юқори частотали занжирида контур, ажратувчи ва фильтрловчи (таянч) конденсаторлар сифатида ишлатилади. Диск (диаметри 8,5-16,5 мм, қалинлиги 2-5 мм) қопламаларига параллел ёки тик қилиб кавшарланган қисқа, йўғон, тасмасимон чиқиш учлари бўлган КДУ конденсаторлари кичик хусусий индуктивликка эга ва улар 500 МГц гача бўлган частоталарда қўлланилиши мумкин. КДО (фильтрловчи) конденсаторлар диэлектрик диск ўрнатилган, резьба втулкали металл гардишга жойлаштирилган бўлади. Мусбат учи тасмасимон баргча кўринишида бўлиб, манфий учи эса, резба втулкадан иборат. Шу втулка ёрдамида конденсатор металл асосга бураб ўрнатилади. КД-2Е (дисксимон юқори ишончли) конденсаторларидан контурларда фойдаланилади. Уларнинг диаметри 6-10мм, қалинлиги 7мм га яқин.

Керамик, найчасимон КТ, КТ-1Е ва КТ-2Е конденсаторлари юқори аниқлик, барқарорлик ва ишончлиликка эга бўлиб, кўпинча контурларда ишлатилади, ўлчами (3,5¸7)х (10¸50) мм ва чиқиш учлари – радиал, эгилувчан симга эга. КТ-1Е ва КТ-2Е (ишончлилиги юқори) конденсаторлари тузилишига кўра ОМЛТ резисторларига ўхшайди (найчаларга, аксинча, чиқиш симлари бўлган қалпоқчалар кийдирилган).

Керамик найчасимон ўтиш (КТП) ва таянч (КО) конденсаторлари 750 В гача бўлган кучланишда фильтрловчи сифатида ишлатилади, аппаратура шассисига металл резьбали гардиш ёрдамида бураб ўрнатилади. Керамик юқори вольтли импульсли конденсаторлар (КВИ) 5 дан 15 кВ гача бўлган кучланиш занжирларида ишлатилади, одатда цилиндр шаклида бўлганда эгилувчан аксиал чиқиш симларига эга, қисқартирилган ясси цилиндр кўринишидаги конденсаторларда эса, ён томонларида прессланган резьбали втулкалар бўлади. Бу конденсаторлар телевизион қабул қилгичларнинг юқори вольтли тўғрилагичларида қўлланилади.

Керамик жажжи К10 конденсаторларидан микросхемалар ва микройиғилмаларнинг компонентлари сифатида фойдаланади.

Слюдали прессланган КСОТ ва К21У-3Е конденсаторлари турлича бўлиб, ўлчамлари, массалари, чиқиш учлари (симли, тасмали, резьбали) билан фарқ қилади ва юқори частота занжирларида контурга оид ва ажратувчи сифатида ишлатилади. Бу конденсаторлар барқарорлигига кўра тўрт гуруҳга бўлинади, корпусда А, Б, В ва Г ҳарфлари билан белгиланади. Г гуруҳдаги конденсаторлар (металл қопламали) энг барқароридир, чунки уларнинг СТК си, асосан, фольганинг эмас, балки диэлектрик (слюда) нинг КТРи билан белгиланади.

Конденсаторларга церезин шимдирилади ва термореактив пластмасса билан прессланади.

Шиша конденсаторлар (К21-7) юқори частота, шунингдек импульс қурилмаларида ишлашга мўлжалланган бўлиб, тропик шароитга мослаб ишлаб чиқарилади ва босма платаларга ўрнатилади.

Шиша-керамика К22-4 конденсаторлари герметикланган микросхемаларда ишлатилади.

9.4. Ўзгармас сиғимли паст частотали конденсаторлар

Паст частотали ўзгармас, пульсланувчи ва ўзгарувчан ток занжирларида фильтрловчи блокировка қилувчи ва ажратувчи конденсаторлар сифатида катта номинал сиғимли конденсаторлар ишлатилади. Қоғозли, металл-қоғозли, юпқа-пардали ва айниқса электролитик, шунингдек оксид-ярим ўтказгичли конденсаторлар шундай конденсаторлар ҳисобланади.

Қоғозли, металл-қоғозли ва юпқа пардали конденсаторлар, кўпинча, ажратувчи ва блокировка қилувчи сифатида, кичик сиғимли юпқа пардалилари контурларида, катта сиғимли қоғозлилари эса паст чостотали фильтрларда ишлатилади.

Қоғозли, металл-қоғозли ва юпқа пардали конденсаторларнинг баъзиларининг тузилишлари 9.9-расм, а-е да келтирилган.

а) б) в) г) д) е)

9.9-расм. Қоғозли, металл-қоғозли ва юпқа пардали конденсаторлар:

а-К24Р-5; б-К71-5; в-К71-7; г-К73-16; д-К75-24; е-К77-26.

Қоғозли конденсаторлар диэлектрикнинг қалинлиги кичик бўлганлигидан (5 мкм гача) юқори солиштирма сиғимга эга, етарлича температурага бардошли ва арзон нархда ишлаб чиқарилади.

Металл-қоғозли конденсаторлар яна ҳам юқори солиштирма сиғимга эга, чунки улар жуда юпқа (1 мкм) аксиал чиқиш учларига эга ва бир ёғи яссиланган. Корпус диаметри 5÷13 мм, узунлиги 14÷36 мм.

К72-9 конденсаторлар (фторопластли) термобардош, зарбга чидамли. Улар аксиал чиқиш учлари бўлган цилиндрик корпусда ишлаб чиқарилади.

Фторопластли конденсаторлар ичида термобардошли ФТ (+200^оC гача) конденсаторини кўрсатиб ўтиш керак. Улар номинал сиғими ва иш кучланишига қараб уч хил корпусга эга. Бироқ ўлчамларининг анча катталиги сабабли улар микроэлектрон аппаратуралар учун яроқсиздир. 200 дан 500В гача бўлган кучланишни ўзгармас ток занжирида дозиметрик конденсатор сифатида қўлланиладиган К72-1, К72-4, К72-8 ва ФБ-1 фторопласт конденсаторлари алохида гуруҳни ташкил этади. Уларнинг сиғими 500 пФ дан ошмайди, массаси эса 7,5 г.

Тўғри бурчак шаклидаги К73П-3 конденсаторлари (полиэтилентерефталатли) диаметри 6÷22 мм ва узунлиги 18÷48 мм бўлиб, аксиал чиқиш учларига эга: икки ён томони яссиланган.

Цилиндрсимон шаклдаги К73-22 конденсаторлари (ўтишга оид, кичик ўлчамли, полиэтилентерефталатли) нинг диаметри 6÷9 мм ва узунлиги 18÷20 мм, бир томонида ўзига хос кўринишдаги изолятор –каллакга эга. Шу каллак орқали асосий чиқиш учи ўтади, иккинчи учи эса қарама-қарши томонда бўлиб, корпус (ер) га уланган.

К73-18 конденсаторлари (ўтишга оид, зичланган, полиэтилен-терефталатли) тузилишга кўра К73-22 ларга ўхшаш, 30 В кучланишда 0,15 дан 1000 МГц гача бўлган диапазонда радиохалақитларни йўқотишга мўлжалланган, номинал сиғими 0,27 мкФ, массаси 5,5 г дан ортиқ эмас.

К75 гуруҳидаги (комбинацияланган) конденсаторлар юқори иш кучланиши (50 кВ гача), катта номинал сиғими (10 мкФ гача) ва катта массаси (6 кг гача) билан характерланади. Буларнинг ичида К75-24 (“а” варианти) конденсаторлари масса ва ўлчамларига кўра энг кичиклари ҳисобланади: диаметри 8÷24 мм, корпус узунлиги 36÷52 мм, массаси 7,5÷70 г бўлиб, номинал сиғими 2,2 мкФ дан катта эмас.

К76-5 конденсаторлари (лок пардали герметик) диэлектрикнинг қалинлиги 3 мкм бўлиб, К73-22 конденсаторлариникига ўхшаш шаклга эга.

К77-1 конденсаторлари (ярим корбонатли) жуда юқори солиштирма ва температурага барқарорликка эга.

К77-2 конденсаторлари (ярим корбонатли, доирасимон) массаси 2 дан 10 г гача бўлиб, икки хил аксиал чиқиш учли ва бир томонда параллел чиқиш учлари бўлган ҳолда (иккила ҳолда ҳам ён томонлари яссиланган) бўлади.

Пардали конденсаторларда сиғимнинг температура коэффициенти +1500·10^-6 1/⁰C дан ошмайди.

Электролитик ва ярим ўтказгичли конденсаторлар катта солиштирма сиғим ва энергияга эга. Уларнинг камчилиги параметрларининг барқарор эмаслиги, сиғимининг паст температураларга боғлиқлиги, частоталар диапазони чекланганлиги (ўзгармас ва пульсланувчи паст частота токлар), баъзи бир турларининг уни қутблилиги (конденсаторнинг фақат маълум бир кучланиш фазасида ишлай олиши) дан иборат. Шунинг учун улар фильтрловчи, баъзисида блокировка қилувчи сифатида ишлатилади ва диэлектрикнинг материалига қараб электролитик алюминийли, танталли, ниобийли ва оксид – ярим ўтказгичли бўлиши мумкин. Электролитик конденсаторларда электролитлар сифатида кислота ва ишқорларнинг концентрацияланган аралашмалари ишлатилади. Оксид – ярим ўтказгичли конденсаторларда электролит ўрнига қаттиқ ҳолдаги ярим ўтказгич – марганец оксиди MnO₂ ишлатилади.

Электролитик ва оксид – ярим ўтказгичли конденсаторларнинг асосий параметрлари 9.1 – жадвалда, уларнинг баъзиларининг тузилиши эса, 9.10– расмда, а – д келтирилган.

К50 – 15 (электролитик алюминийли) конденсаторлар ўзига хос уч (уни қутблилари учун) ёки беш (қутблимаслари учун) ўрамли чўзилган цилиндрсимон шаклда бўлиб, юқори ишончлиликка, механик юкланишга бардошлиликка, температурага бардошлиликка, узоқ муддат ишлаш хусусиятига ва электр ҳарактеристикаларининг барқарорлигига эга. Корпуснинг диаметри 9 ва12 мм, узунлиги 28, 35, 60, 70 мм. Улар нормал ва тропик иқлим шароитига мослаб ишлаб чиқарилади.

К50 – 29 конденсаторлари (электролитик алюминийли) номинал сиғимлар ва ишчи кучланишнинг кенг диапазонига эга, уни қутбли, цилиндрсимон шаклда, аксиал чиқиш учили, икки ён томонига компаунд қўйилган бўлади. Корпусининг диаметри 6¸21 мм, узунлиги 21,5¸50 мм.

К50 – 31 конденсаторлари ҳам шундай шаклда (диаметри 6 дан 3,5 мм гача, узунлиги 21,5 дан 33 мм гача ), лекин нисбатан кичик сиғимли бўлади.

К52 – 1Б конденсаторлари (танталли, ҳажмий ғовак) диаметри 3¸7,5 мм ва узунлиги 11¸22,5 мм бўлган кумуш цилиндрсимон корпусда бўлиб, нормал ва тропик иқлим шароитига мослаб ишлаб чиқарилади. Тантал оксидининг кукунидан қилинган ҳажмий ғовак аноднинг қўлланилиши унинг суюқ электролитга (хлорид ва азот кислоталар аралашмаси) тегиб туриш сиртини оширади. Шунинг учун катта номинал сиғимли бундай конденсаторлар унчалик катта бўлмаган масса ва ўлчамга эга бўлади.

а) б) в) г) д)

9.10-расм. Электролитик ва оксид-ярим ўтказгичли конденсаторлар:

а-К50-15; б-К52-1В; в-К53-6А; г-К53-28; д-К53-30.

К52 – 9 ва К52 – 10 (танталли, ҳажмий ғовак) конденсаторлар цилиндрик шаклда, диаметрлари, мос равишда, 4,8¸7,5 мм ва 3¸7,5 мм ли ва узунлиги 18¸22 мм ва 11¸24 мм бўлади. К52 – 9 (герметик) конденсаторлари термобардошлироқ. К52 – 10 (зичлаштирилган корпусларда) эса, ўлчами ва массасига кўра кичикроқ, лекин паст номинал ишчи кучланишга эга.

9.1-жадвал

Оксид ўтказгичли нисбийли ва танталли конденсаторлар электролитик конденсаторларга нисбатан катта бўлмаган ҳажм ва массага эга, чунки уларда электролит ўрнида ярим ўтказгич оксиднинг юпқа пардаси ишлатилади, шунга кўра уларнинг номинал кучланиши ҳам пасаяди.

К53 – 4 конденсаторлари (ниобийли) да марганец оксидининг ярим ўтказгич пардаси ўлчамни кичрайтиришга (диаметри 7,2 мм, узунлиги 7,5¸16 мм ) имкон беради.

К53 – 6А (танталли) конденсаторлари диаметри 10,5 мм ва узунлиги 18,2 мм бўлган цилиндрсимон корпусга эга бўлиб, уларнинг сиғими ва иш кучланиши кичик, термобардошлилиги юқори, массаси эса унчалик катта эмас.

К53 – 15, К53 – 16 ва К53 – 17 конденсаторлари гибрид интеграл схемаларнинг осма корпуссиз компонентлари сифатида ишлатилади, нисбатан катта бўлмаган номинал сиғимга ва ишчи кучланишга эга, лекин механик юкланишларга анча бардошли ва массаси кичик, чиқиш сими йўқлиги сабабли уларни бевосита микройиғилманинг контакт юзачасига қалайлаш ёки пайвандлаш мумкин.

К53–22 конденсаторлари тўғрибурчакли корпусининг ўлчамлари (2¸4)х(3,1)х6 мм бўлиб, битта (мусбат) аксиал чиқиш учига эга.

К53 – 25 конденсаторлари (чиқиш симисиз, ҳимояланмаган) ҳам тўғри бурчакли корпусда (ўлчами (4,5¸17)х(4¸16)х1 мм) бўлиб, юқори қисмида микройиғилманинг контакт юзачасига улаш учун қалайланган контакти бор.

Диаметри (3,2¸10) мм ва узунлиги (7,5±25) мм бўлган цилиндрсимон шаклдаги К53 – 27 конденсаторлари иккита аксиал чиқиш учига эга.

(7,1¸17)х(10¸20)х2,5 мм ўлчамли тўғрибурчак шаклидаги К53 – 28 конденсаторлари тўртта аксиал чиқиш учига (ҳар бири ёнида 2 тадан) эга бўлиб, термобардошли ва босма платаларга ўрнатишга мўлжалланган.

Ўзига хос колбасимон шаклдаги К53 – 30 конденсаторлари фольгадан ишланган шокилдасимон чиқиш учларига эга бўлиб, баландлиги 4¸9,5 мм ва 4¸4,5 мм дир.

9.5. Ўзгарувчан сиғимли ҳаво конденсаторлари

Радио қабул қилгич ёки радиоузатгич иш частотасини қайта ўзгартириш учун тебраниш контурининг индуктивлиги ёки сиғими ўзгартирилади. Ер юзасидаги қурилмаларда, кўпинча, контурнинг сиғими ўзгартирилади. Бунинг учун ўзгарувчан ҳаво конденсаторларидан фойдаланилади. Ротор пластиналарининг статорникига нисбатан бурилиш бурчагига қараб улар орасидаги сиғимнинг амалдаги қиймати ўзгаради. Бунда ўзгарадиган катталик пластина майдони ҳисобланади, тирқиш ва диэлектрик доимийси эса ўзгармай қолади.

Кенг эшиттириш частоталар диапазонида тўғри частотали, тўғри сиғимли, тўғри тўлқинли, ҳажмий логарифмик ва частота логарифмик конденсаторлар ишлатилади. Уларда роторнинг бурилиш бурчагига мутаносиб ҳолда, мос равишда, частота, сиғим, тўлқин узунлиги ёки логарифмик қонунга кўра – сиғим ва частота ўзгаради.

Ўзгарувчан ҳаво конденсаторлари тузилишининг асосий ҳарактеристикаси пластиналар орасидаги тирқишдир. У конденсаторларнинг электрга нисбатан чидамлилиги, барқарорлиги, ўлчамларга нисбатан қўйиладиган шартлар ва технология имкониятларига қараб танланади. Узатувчи қурилмалар учун конденсаторлардаги миллиметрнинг ўндан бир улушига қадар ва ундан кичик бўлиши керак. Бунда импульсда электр чидамлилик ва генерация қилинадиган частоталарнинг юқори барқарорлиги таъминланади, бироқ ўлчамлар кескин катталашиб кетади. Генерация частотаси қанчалик юқори бўлса, пластина шунча кам керак бўлади. Шунинг учун ўзгарувчан сиғимли конденсаторлар КБ (ҚТ) ва УКБ (УҚТ) узатгичларида нисбатан маъқул ўлчамларга эга.

Радио қабул қурилмаларидаги ўзгарувчан конденсаторлар учун тирқиш, асосан, кичик ўлчамлар олиш шартлари ва барқарорликка бўлган талаб асосида танланади. Талаб этиладиган барқарорлик қанчали юқори бўлса, тирқиш ва конденсаторнинг ўлчами шунчалик катта бўлади. Частотани автоматик мослагичи бўлган қабул қилиш қурилмаларида кичик ўлчамли конденсаторлар ишлатиш муҳимдир. Иккинчи ва учинчи синф қабул қилгичларига ҳам шундай талаб қўйилади. Бироқ технологиянинг имкониятлари мумкин бўлган минимал тирқишни 0,15 – 0,2 мм қилиб чеклайди. Одатда тирқиш 0,5 – 1 мм га тенг қилиб олинади.

9.6. Ярим ўзгарувчан конденсаторлар.

Махсус конденсаторлар

Ярим ўзгарувчан конденсаторлар радиоқурилма частотасини ишлатиш жараёнида мослаш ёки ишлаб чиқаришда созлашга мўлжалланган. Бу конденсаторларнинг сиғими қайд этилган ҳолатда ўзгармаслиги керак.

Ярим ўзгарувчан конденсаторларнинг асосий параметрлари 9.2 - жадвалда улардан баъзиларининг тузилиши эса, 9.11-расм, а, б да келтирилган.

9.2 – жадвал

Ярим ўзгарувчан конденсаторларнинг параметрлари

Тури	Сиғим ўзгариш диапазони, пФ		СТҚ 10^41/^0C	Номинал ишчи кучланиши, В
	Минимал	Максимал
КПВМ	1 – 1.8	4 – 17	+100	350;650
КТ – 2	1.5 – 5	3 – 50	+300	160
КТ4 – 27	0,4 – 2	4 – 20	-75	25;50
КПК – МП	4 – 15	8 – 30	-(200÷800)	350

Тури	Йўл қўйиладиган тезланиш			Ишчи температура интервали, ^0C	Минимал атмосфера босими, Па	Масса-си, г
	тебраниш-да	зарбада	чизиқли тезланиш-да
КПВМ	30	35	50	-60÷+125	5	8 - 15
КТ-2	7,5	35	50	-60÷+125	666	3 – 7,5
КТ4-27	40	150	500	-60÷+85	1,33∙10^-4	0,07;0,2
КПК-ПМ	4	25	16	-60÷+85	5	3

Ярим ўзгарувчан конденсаторлар ҳаволи ва керамикали бўлади.

Ярим ўзгарувчан ҳаволи конденсаторлар тузилиши жиҳатидан таҳминан ҳаволи конденсаторларга ўхшаш, бироқ улар пластиналарининг тирқишлари кичик, сони эса кам бўлади.

КПВМ (кичик ўлчамли) конденсаторлар корпуссиздир. Статор пластмасса платага ўрнатилган. Роторнинг ўрнини қайд этиш қотириб қўйиш гайкаси ёрдамида бажарилади. КПВМ конденсаторлари уч хил вариантда ишлаб чиқарилади: 1. КПВМ (тўғри сиғимли, одатдагича, бурилиш бурчаги 180⁰ ) ; 2. КПВМ (тўғри сиғимли, “капалак” тури, бурилиш бурчаги 90⁰ ли); 3. КПВМ (“дифференциал”).

а) б)

9.11-расм. Ярим ўзграувчан (мословчи) конденсаторлар:

а-КТ; б-КПК-МП.

КТ – 2 конденсаторлари (кичик ўлчамли, герметик, корпус ичига жойлашган) сиғим ўзгаришининг энг катта диапазонига эга.

ЮЧ ва ЎЮЧ диапазонларида, 25 ва 50 В кучланишда ишлашга мўлжалланган КТУ – 27 конденсаторлари кичик ўлчамли, тебраниш ва зарбага бардошли бўлиб, юқори “баландлик”ка ва барқарорликка эга. Массаси 0,6 г дан катта бўлмаган КТ4 – 25 конденсаторлари ҳам ҳудди шундай хоссаларга эга.

Керамик, ярим ўзгарувчан созловчи КПК – МП конденсаторлари (кичик ўлчамли, босма монтаж учун) доирасимон керамик асос – статорга эга. Унча катта бўлмаган диэлектрик сингдирувчанлиги бўлган бу статорнинг устига диэлектрик сингдирувчанлиги катта бўлган ҳаркатланувчи керамик юпқа ротор маҳкамланган. Конденсатор қопламалари статор ва роторда ҳалқасимон сектор кўринишида ишланган. Роторни отвёртка билан айлантириб, қоплама секторларнинг тўсилиш юзаси ўзгартирилади. Созловчи керамик КТ4 – 20 конденсаторлари янада кичик ўлчамларга эга.

Маҳсус конденсаторлар – варикондлар ва варикаплардир.

Варикондлар сиғимнинг температурага кескин ночизиқ боғланишига эга бўлган сегнет керамик конденсаторлардан иборат. Улар электр занжирлари, масалан, частота кучайтиргичларнинг параметрларини бошқаришда ишлатилади.

Варикапларда ўзгарувчан модулловчи кучланиш берилганда ва ўзгармас беркитувчи кучланишда (таҳминан 4 В) р-n ўтиш базаси кичик сиғимли (бир неча ўн пикофарадали) конденсаторларга ўхшайди. Унинг сиғими модулловчи кучланиш амплитудаси вольтнинг ўндан бир улушларича бўлганида бир неча пикофарадага ўзгариши мумкин. Варикаплар ультра қисқа тўлқин диапазонида частотали модуляциялаш учун, шунингдек автосозлаш учун ишлатилади.

9.7. Интеграл микросхемалар конденсаторлари

Ярим ўтказгичли ИС монокристалида конденсаторлар ҳосил қилиш учун р-n ўтишлар сиғимидан фойдаланилади. Аммо бундай конденсаторлар сиғимларнинг чекланган диапазонига (20 – 200 пФ), паст температура барқарорлиги (10^-3 1/⁰C) ва параметрларнинг катта технологик тарқоқлигига (±30 %) эга.

9.12-расм. Юпқа пардали конденсаторлар:

1,3-юқори ва пастки қопламалар; 2-диэлектрик; 4-асос.

Гибрид ИСларнинг юпқа пардали конденсатори (9.12-расм) бундан юқорироқ хоссаларга эга: сиғимлари диапазони 1 дан 10000 пФ гача бўлган оралиқда ётади, температура барқарорлиги ±2,10^-4 1/⁰С ни ташкил этади, параметрларнинг технологик тарқоқлиги ±10 % га тенг. Бундай конденсаторлар диэлектрик кўринишдаги уч қатламли структурадан ва унга пуркаш йўли кичик омли металл қопланган иккита юпқа пардали қопламадан иборат.

Қопламалар сифатида кўпинча алюминий ишлатилади. Чунки бошқа металлар (масалан, олтин)га нисбатан унинг атомлари сустроқ ҳаракатланади. Бу хол металлнинг юпқа диэлектрик қатлами орқали диффузияси юз берувчи қопламалар орасидаги қисқа туташувлар сонини камайтиради. Бундан ташқари, алюминий нисбатан паст буғланиш температурасига (1500 ⁰С), кичик солиштирма қаршиликка (=0,06 Ом) эга, технологиябоп ва арзондир.

Юпқа пардали конденсаторнинг диэлектриги сифатида олинадиган материалнинг электрга нисбатан чидамлилиги юқори ва сарфи кам бўлиши керак. Бундан ташқари у юқори адгезия ва иложи борича катта диэлектрик сингдирувчанликка эга бўлиши лозим.

Турли материаллар асосида ҳосил қилинадиган юпқа пардали конденсаторларнинг асосий параметрлари 9.3-жадвалда келтирлган.

Юпқа пардали конденсаторлар борган сари камроқ қўлланилмоқда, чунки микройиғилмаларга ўрнатилганда юпқа парадали конденсаторлар (айниқса, катта сиғимлилари)га нисбатан бир хил ёки ҳатто кичик юзани оладиган яхлит керамик К10 конденсаторлари ва оксид ярим ўтказгичли, электролитик К53-15, К53-16 ва К53-18 конденсаторлари сериялаб чиқарилди. Саноатда Б18 ва Б18А конденсатор йиғилмалари ҳам ишлаб чиқарилди.

9.3 – жадвал

Юпқа пардали конденсаторларнинг асосий параметрлари

Материал	Солиштирма сиғим , пф/см^2	ТҚС 10^-41/	Электрга нисбатан чидамли-лиги, В/мин	Ишчи кучла-ниши, В	f =1 кГц дан
Кремний монооксиди	(5÷15)∙10^8	3.5	200 – 400	15	(0,2÷2)∙10^-2
Германий монооксиди	8∙10^3	5	50 – 150	10	(0÷0,5)∙10^-4
Халькогенид шиша	(10÷20)∙10^3	–	400	10	(0,4÷2)∙10^-2

Назорат саволлари

1. Конденсаторлар қандай таснифланади ва уларнинг қандай ўзига хос конструкцияларини биласиз ?

2. Конденсаторлар қандай асосий параметрлар билан характерланади ?

3. Юқори частотали керамик конденсаторларнинг қайси асосий турларини биласиз ?

4. Қоғозли ва юпқа пардали конденсаторлар электрга оид характеристикалари, конструкциялари ва қўлланилиш соҳаларига қараб бир – биридан қандай фарқ қилади ?

5. Электролитик конденсаторларнинг конструкциялари, асосий турлари, вазифалари ва хоссалари қандай ?

6. Ўзгарувчан сиғимли конденсаторларнинг вазифаси ва тузилиш элементларини тушунтириб беринг.

7. Ярим ўзгарувчан ва махсус конденсаторларнинг қандай турларини биласиз ?

8. Интеграл микросхемаларнинг конденсаторларини тайёрлаш учун қандай материаллар ишлатилади ?

Х БОБ

ИНДУКТИВЛИК ҒАЛТАКЛАРИ

10.1. Таснифи ва конструкциялари

Радиотехник аппаратуранинг юқори частотали қисмлари ва занжирларида қўлланилиш соҳаси ва тузилиши турлича бўлган индуктивлик ғалтаклари қўлланилади. Қаршилик ва конденсаторлардан фарқли равишда улар саноатда кенг кўламда ишлаб чиқарилмайди.

Қўлланиш соҳасига қараб ғалтак ўлчамлари, уларнинг шакли, ўраш усули, сим изоляциясининг қалинлиги, каркас материали турлича бўлиши мумкин.

Индуктивлик ғалтаклари конструкцияси: қайси частота диапазонида ва неча қувватли тебранма контурларида қўлланилишига ҳам боғлиқ бўлади. Тебрнама контур ишчи диапазони орган сари, одатда ғалтак индуктилик қиймати камаяди.

Индуктивлик ғалтагининг асосий элементлари бўлиб: каркас, ўрам ва экран ҳисобланади.

Каркас. У ўрам учун асос бўлиб ҳизмат қилади ва ўрамнинг механик мустаҳкамлиги ва бикрлигини, чиқишлар ва ўзакни маҳкамламлигини, ҳамда шассига қулай маҳкамланишини таъминлаши керак. Каркас учун материал индуктивлик ғалтагига қўйилаётган талаблардан келиб чиққан ҳолда танланади, яъни каркас диэлектригидаги йўқотишларнинг рухсат этилган қиймати ва ташқи таъсирлар (температура, намлик ва бошқалар) натижасида каркас геометрик ўлчамлари ўзгариши. Катта қувватли тебранма контурларида ишлатиладиган индуктивлик ғалтаклари яна электр жиҳатдан ҳам мустаҳкам бўлишлари талаб қилинади.

Индуктилик ғалтаклари конструкцияси вакаркас ўлчамлари турлича бўлиши мумкин. Каркаслар юқори частотали пресс кукунлар, керамика, полистирол ва юқори частотали диэлектриклардан тайёрланади. Керамикадан ясалган йиғма каркаслар глазурь ёрдамида ёпиштирилади, сўнгра куйдирлади. Керамик каркаслар учун радиофарфор, ультрарадиофарфор ва стеатит қўлланилади. с помощью сердечников из маганитодиэлектриков.

Каркасдаги канавкалар ўрамларни силжишига олиб келадиган механик таъсирларни камайтириш натижасида индуктивлик барқарорлигини оширишга олиб келади. Канавкали каркасларда ўрамлар учун йўқотишларни ортишига олиб келадиган мисли кумушланган изоляциясиз симлар қўлланилади. Сим чиқишларини маҳкамлаш учун каркасда ёки тирқиш , ёки монтажли лепесток бажарилади.

Ўрам. Ўрта ва узун тўлқин диапазонида ишлайдиган ғалтаклар одатда линцендрат сим, қисқа тўлқинли ғалтаклар учун эса бир толали эмалланган симлар қўлланилади. Линцентрат – бу ипак билан изоляцияланган, эмаль билан қопланган диаметри 0,07-0,2 мм бўлган катта миқдордаги (7тадан 119 гача) мис симлардан ўралган ўрам.

Экран. Баъзи алоҳида тизимлар орасидаги паразит алоқаларни ва ташқи магнит майдонлар таъсирини камайтириш мақсадида, индуктивлик ғалтаклари берк металл электр ўтказувчи экранлар билан ҳимояланади.

Ўзгарувчан магнит майдони таъсирида экранда уюрма толар индукцияланади. Улар ўз навбатда дастлабки майдонга қарама-қариши йўналган магнит майдон ҳосил қиладилар. Натижада ғалтак ташқи магнит майдони таъсири сустлашади. Экран материалининг солиштирма электр қаршилиги қанча кичик бўлса, бу майдон шунча катта бўлади. Экран таъсирида йўқотишлар ва ғалтакнинг хусусий сиғими ортади, индуктивлиги эса камаяди. Экран тайёрлашда кичик электр қаршиликка эга бўлган материаллар - мис, латунь ва алюминий қўлланилади.

Радио қабул қилгич ва узатиш қурилмаларида кўпинча индуктивлиги бошқариладиган ғалтаклар қўлланилади. Чунки улар кенг диапазон полосасида тебранма контурни созловчи асосий қисм ҳисобланадилар. Бундай ғалтак ўрамларининг бир қисми катта диаметрли ўзакка, қолган қисми эса – кичик диаметрли каркасга ўралади. Кичик ғалтак каттасини ичига жойлаштирилади ва ўқи катта ғалтак ўқига перпендикуляр жойлашган валикка маҳкамланади, ўрам чиқишлари эса кетм а – кет уланади. Валик буралганда ғалтакларнинг ўзаро таъсири ўзгаради ва натижада индуктивлик ҳам ўзгаради.

10.2. Асосий параметрлари

Юқори частотали ғалтакнинг сон ва сифат кўрсатгичлари бўлиб: унинг индуктивлиги, асиллиги, хусусий сиғими ва индуктивликнинг температура коэффициенти ҳисобланади.

Ғалтак индуктивлиги – асосан унинг ўлчаслари, шакли ва ўрамлар сонига боғлиқ бўлади. Ғалтак ўлчамлари қанча катта ва ундаги ўрамлар сони қанча кўп бўлса, индуктивлик шунча катта бўлади. Бундан ташқари, ғалтак индуктивлигига унга киритилаётган ўзак ва уни экранга жойлаштириш катта роль ўйнайди. Радиотехник аппаратурада индуктивлиги микрогенридан ўнлаб миллигенригача бўлган юқори частота ғалтаклари қўлланилади.

Ғалтакда сочилаётган энергияни конденсаторлардаги каби йўқотишларнинг тангенс бурчаги (tg d) орқали ифодаласа бўлади. Лекин, ўзгарувчан ток занжирларида ишлаётган ғалтакнинг иш сифатини йўқотишларнинг тангенс бурчаги билан эмас, балки унга тескари бўлган катталик – асиллик (Q_L) билан ифодалаш қабул қилинган.

Радиоаппаратураларда одатда ўртача асилликка эга бўлган (40-200 тартибдаги) ғалтаклар қўлланилади. Юқори асилликка эга бўлган ғалтаклар (300 дан юқори) фақат махсус ҳолатлардагина (масалан, ўткир резонанс характеристикага эга бўлган контур ва фильтрларда) қўлланилади.

Ғалтак ўрамлари ва қатламлари сиҳим ҳосил қилади. Бу сиғимни ғалтакка параллеь уланган конденсатор деб қараш мумкин. Ғалтакнинг бу хусусий сиғими унинг сифат кўрсаткичларини ёмонлаштиради (асиллик ва барқарорлик камаяди, тебранма контурдаги частота диапазонини эгаллаш коэффициентини камайтиради, дроссель сифатида ишлатилаётган ғалтак таъсирини ёмонлаштиради). Шу сабабли ғалтаклар лойиҳалаштирилаётганда унинг ўлчамларини кичрайтиришга ҳаракат қиилинади.

Ғалтакнинг хусусий сиғими кўп ҳолларда унинг ўлчамлари ва ўраш усулига боғлиқ бўлади. Катта ўлчамларга эга бўлган ғалтак катта хусусий сиғимга эга бўлади (асосан, ҳалтак диаметри катта таъсир кўрсатади). Бир қадам оралиқда ўралган бир қатламли ғалтаклар (1—3 пф) ва универсал ўрамли кўпқатламли ғалтаклар (5—30 пф) кичик сиҳимга эгадирлар. Ўрамларни алоҳида секцияларга ажратиш йўли билан ҳам хусусий сиғимни ка майтириш мумкин.

Атроф муҳит температураси ўзгарса ғалтак ўлчамлари ҳам ўзгаради, натижада унинг индуктилиги ҳам ўзгаради. Температура 1 ⁰С га ўзгарганда индуктиликнинг нисбий ўзгариши индуктивликнинг температура коэффициенти (ИТК) дейилади. ИТКни камайтириш учун махсус чоралар кўрилади. Бир қатламли ғалтакларда бу мақсадда керамик материалдан тайёрланган каркаслар қўлланилади ва ўраш жараёни 80-120°Сли узатма ёрдамида амалга оширилади.

Тебранма контурларда ИТК таъсирини камайтириш мақсадида контур ғалтагига сиғими манфий температура коэффициентига эга бўлган термокомпенсацияловчи конденсатор уланади.

10.3. Юқори частота индуктивлик ғалтаклари

Юқори частота индуктивлик ғалтаклари чўлғам кўринишида ишла-нади ва юқори частотали электромагнит майдонни тўплашга мўлжалланади. Частоталар диапазонига қараб индуктивлик ғалтаклари узун тўлқинли – УТ , ўрта тўлқинли – ЎТ, қисқа тўлқинли – ҚТ ва ультра-қисқа тўлқинли – УҚТ бўлади ва шунга боғлиқ ҳолда улар конструкцияси шакллари, ишлаб чиқариш материали ва технологияси танланади.

Вазифасига қараб контур индуктивлик ғалтаклари, алоқа ғалтаклари, вариометрлар ва юқори частота дросселларга бўлинади.

Тузилишига кўра ғалтаклар каркассиз ёки каркасли, ўзакли ёки ўзаксиз, экранли ёки экрансиз, бир қатламли ёки кўп қатламли, цилиндрсимон, ясси ёки тороидал, технологик ишланишига қараб эса куйдирилган, ўралган, босма ва юпқа пардали бўлиши мумкин.

Юқори частотали индуктивлик ғалтаги ностандарт буюм бўлиб, алоҳида ҳол учун уларнинг конструкцияси берилган электр параметрлари бўйича ҳисоблаб чиқилади. Бу параметрларнинг асосийлари номинал индуктивлик, индуктивликнинг рухсат этилган четланишлари, асиллик, температурага барқарорлик ва хусусий сиғимдан иборат.

Ғалтакнинг номинал индуктивлиги у қўлланилаётган тўлқинлар диапазонига боғлиқ. УҚТ ғалтаклари учун индуктивлик микрогенрининг ўндан – юздан бир улушларига, қисқа тўлқин ва ўртача тўлқин ғалтаклари учун – бир ва юзлаб микрогенри, узун тўлқин ғалтаклари учун эса – бирлик генриларни ташкил этади. Қандайдир занжирларда юқори частота токини камайтиришга мўлжалланган дроссел индуктивлиги ўнлаб микрогенрини ташкил этади.

Чексиз узун соленоид (ғалтак) ёки тороид ғалтак индуктивлиги (мк Гн) формула орқали ҳисобланади (бу ерда каркас диаметри (см); ўрам узунлиги (см); ўрамлар сони).

Амалда ғалтак ўрамининг диаметри ва узунлиги бир – бирига яқин бўлади, натижада уларнинг магнит майдони тўла берк бўлмайди ва магнит энергиянинг бир қисми фазога тарқалади. Буни ҳисобга олиш учун келтирилган формулага сочилиш коэффициенти киритилади: , бу ерда ғалтак шакли, яъни нисбатга боғлиқ бўлган ўлчамсиз коэффициент. Бир қатламли ғалтаклар учун коэффициентнинг га боғлиқлиги 10.1 – расмда кўрсатилган. 10.2 – расмда шунга ўхшаш боғланиш кўп қатламли ғалтаклар учун келтирилган. Бундаги боғланиш нисбатнинг ўзгаришига мослаб берилган, бу ерда чўлғамнинг чуқурлиги (қалинлиги) (см); - чўлғамнинг ташқи диаметри (см); чўлғамнинг каркас диаметрига тенг бўлган ички диаметри (см).

10.1-расм. Бир қатламли ғалтаклар учун Lo коэффицентининг l/D нисбатга боғлиқлиги

10.2-расм. Кўп қатламли ғалтаклар учун Lo коэффицентининг l/D ва t/D ларга боғлиқлиги

Индуктивлик учун рухсат этилган четланишлар ғалтак қандай ишга мўлжалланганлигига боғлиқ. Масалан, контур ғалтакнинг индуктивлик учун рухсат этилган четланишлар ±(0,2÷0,5)% ни, боғланиш ғалтаги ва юқори частота дросселиники ±(10÷15)% ни ташкил этади. Контур ғалтакларини тайёрлашда қўшимча чоралар кўрмасдан туриб, бундай аниқликка эришиш мумкин эмас. Айтайлик, яхлит бир қатламли ғалтак диаметри 5 мм бўлсин. Шунингдек, маълумки, индуктивликдаги хатолик ғалтакнинг геометрик ўлчами ва ўрамлар сонининг хатоликлари билан қуйидагича боғланган:

Биринчи яқинлашишда деб ҳисоблаб ва индуктивлик учун рухсат этилган четланишларни ±0,5% деб олиб, % эканини топамиз. Бизнинг мисолимизда диаметрнинг абсолют хатолиги мкм дан ортмаслиги керак. Бундай қўйимни таъминлаш пластмасса каркас тайёрлашда анча қийин, керамик каркас тайёрлашда эса, умуман мумкин эмас. Демак, контур ғалтаклар мослаш элементига эга бўлиши зарур. Ғалтак параметрларини ±15 % тартибидаги чегарада ростлашга имкон берувчи, ғалтак ичига киритиладиган мословчи ўзак шундай элемент ҳисобланади. Ўзаклар магнит ва диамагнит материаллардан турли шаклда тайёрланади.

Магнит ўзакли ғалтак индуктивлиги марта катталашади: ,

бу ерда ўзаксиз ғалтак индуктивлиги, Гн;

=(0,25¸0,5); ўзакнинг амалдаги магнит сингдирувчанлиги. У ўзак материалининг магнит хоссалари ва шаклига боғлиқ. 0,25 коэффициент цилиндрик ўзаклар учун, 0,5 эса пўлат қопламалиларга тўғри келади.

Магнит материаллар (карбонил темир, альсифер, ферритлар) дан ишланган ўзакларнинг қўлланилиши ғалтак ўрамлар сонини камайтиришга имкон беради.

Дарҳақиқат, агар карбонил темирдан қилинган пўлат қопламали ўзак қўлланса, у ҳолда =5 бўлганда, берилган 50 мкГн индуктивликли ғалтак чўлғамининг индуктивлиги 5 марта кам (10 мкГн) бўлиши мумкин. Натижада чўлғамнинг ўрамлар сони анча камайтирилади.

Магнит ўзаклар, асосан, узун ва ўртача тўлқин ғалтакларида фойдаланилади. Улар мослагич вазифасини бажариш билан бирга зарур бўлган ўрамлар сонини ҳам, натижада ўлчамлари ва массасини ҳам камайтиради. ҚТ ва УҚТ диапазонлар ғалтакларида магнит ўзакларни қўллаш унчалик ўринли эмас, чунки уларнинг индуктивлиги ва ўрамлар сони катта эмас, ундан ташқари частота ортиши билан камаяди. Шунинг учун бундай ғалтакларни ясашда мис ёки алюминий қўлланилади. Шунда уларнинг параметрлари % чегарада ростланади.

Ва ниҳоят, ғалтак индуктивлиги геометрия ва экран материалига боғлиқ. Каскадлар орасидаги паразит боғланишларни бартараф қилувчи экранлар ғалтакларга кийдирилувчи, доира ёки тўғрибурчак шаклидаги метал қалпоқчалар кўринишида ясалади. Экранлашнинг моҳияти қуйидагилардан иборат: ғалтакнинг магнит майдони экраннинг сиртқи қатламида уюрма токлар пайдо қилади, улар эса, тескари йўналишда майдон ҳосил қилади. Агар экран қалинлиги уюрма токларнинг сиртқи кириш қатлами (кириш чуқурлиги)дан катта бўлса, ғалтак майдоннинг бошқа манбалар ва қабул қилгичларнинг майдонлари билан ўзаро таъсири бўлмайди. Бўлиши мумкин бўлган сиғим боғланишларининг олдини олиш учун экран ерга уланади. Экран материалининг ўтказувчанлиги қанчалик юқори бўлса, уюрма токлар шунчалик юқори бўлади ва экраннинг экранлаш хоссалари шунчалик юқори бўлади. Узун ва ўртача тўлқинларда алюминий экранлар, қисқа тўлқинларда эса мис экранлар қўлланилади. Одатда 0,5 – 1 мм бўлган экран ва қалинлиги технологик мулоҳазаларга кўра (штамплаш – чўзишнинг мумкинлиги) танланади.

Экранлаштирилган ғалтак индуктивлиги экранлаштирилмаган ғалтакникидан кичик бўлади. Бунга сабаб экраннинг ташқи майдонидир;

,

бу ерда чўлғамнинг узунлиги ва диаметрининг нисбатига боғлиқ бўлган коэффициенти; экраннинг ички диаметри (10.3 – расм).

10.3-расм. Бир қатламли ғалтаклар учун η коэффицинтнинг l/D га боғлиқлиги.

Берилган индуктивлик ва иш частотасида ғалтакнинг асиллиги ундаги сарфларнинг умумий қаршилиги орқали аниқланади:

;,

бу ерда чўлғам симининг юқори частота токига қаршилиги;

каркасдаги диэлектрик сарфлар ва чўлғам сими изоляциясининг қаршилиги;

экран киритадиган сарфлар қаршилиги;

ўзакдаги сарф қаршилиги;

ғалтакнинг резонанс хоссалари ҳисобидаги сарфлар қаршилиги.

Радиоаппаратурада қўлланиладиган индуктивлик ғалтакларининг асиллиги 30 дан 300 гача бўлади. Ғалтак асиллиги қанчалик юқори бўлса, унинг ўлчамлари шунчалик катта бўлади. Берилган асилликда ғалтак конструкциясининг энг маъқул кўриниши мавжуддир. Бунда унинг ўлчамлари берилганидан катта ҳам кичик ҳам бўлмаслиги керак.

Сарфнинг асосий қисми симнинг юқори частота токига бўлган қаршилиги билан аниқланади. У сиртқи эффект (10.4- расмга қаранг) ва яқинлик эффектига боғлиқ. Ўтаётган ток частотаси ортиши билан унинг тўғри чизиқли симдаги тақсимоти ситрга яқин “ҳалқа” кўринишини олади. Бу ҳолда симнинг юқори частотали токка қаршилиги (бу ерда “ҳалқа”нинг юзаси ) бўлади. Бунда частота қанчалик юқори бўлса, “ҳалқа” шунчалик юпқа, унинг юзаси кичик ва, демак қаршилик катта бўлади. Симнинг диаметри қанчалик катта бўлса, иш частотаси ва симнинг электромагнит параметрлари билан белгиланадиган муайян кириш чуқурлигида шунчалик кичик бўлади.

“Яқинлик эффекти” қуйидагилардан иборат: симнинг чўлғамида симда пайдо бўладиган уюрма токлар ва магнит майдоннинг ўзаро таъсири натижасида асосий ток ғалтакнинг каркасига яқин бўлган соҳага сурилади (10.4 -расм – кесимнинг қорага бўялган ўроқсимон бўлаги). Бу ҳолда симнинг юқори частота токига қаршилиги (бу ерда ”ўроқ” нинг юзаси ). Бунда “ўроқ”нинг юзаси ҳалқа юзасидан кичик бўлиб қолади ёки , яъни симнинг юқори частота токига қаршилиги янада ортади. “Яқинлик эффекти” каркас диаметрига ҳам, сим диаметрига ҳам боғлиқ. Каркас диаметри қанча катта бўлса, “яқинлик эффекти” нинг таъсири ва юқори частота токига қаршилик шунча кам бўлади, демак, ғалтак асиллиги ортади. Сим диаметри қанча катта бўлса, ток тақсимотининг “ўроқсимонлиги” шунчалик кучли, ундаги сарф қаршилиги шунчалик юқори ва ғалтакнинг асиллиги шунчалик кичик бўлади.

10.4-расм. “Яқинлик эффекти” да ғалтак симидаги ток тақсимоти

10.5-расм. Ғалтакнинг юқори частотали токка қаршилигининг чулғам симининг диаметрга боғлиқлиги

Чўлғам симининг диаметрга боғлиқлик чизмасида (10.5 - расм) сирт эффекти ва “яқинлик эффекти” таъсирини йиғиб шундай хулосага келиш мумкинки, берилган ўлчамларда симнинг юқори частота токига қаршилигининг энг кичик қиймати ни олиш учун (ғалтакнинг энг юқори асиллиги) чўлғам симнинг энг маъқул диаметрини танлаш керак.

Индуктивлик ғалтакларининг температура барқарорлиги уларнинг индуктивлиги ва асиллигининг температура таъсирида ўзгариши билан аниқланади. Температурага қараб ғалтак каркасининг узунлиги ва диаметри ўзгаради, температуранинг ортиши индуктивликни оширади, пасайиши эса – уни камайтиради. Ғалтакнинг температура барқарорлиги миқдор жиҳатдан индуктивликнинг температура коэффициенти ИТҚ ва индуктивликнинг температура нобарқарорлиги (цикллимаслиги) ва индуктивликнинг ИТНК билан баҳоланади:

ИТК=; ИТНК=100% ()/,

бу ерда - 20 ⁰С индуктивлик, Гн;

температура га ўзгаргандаги индуктивлик ўзгариши (Гн);

берилган иш диапазонида температуранинг бир қанча ўзгариш циклларини ўтказгандан сўнг олинадиган 20 ⁰Сдаги индуктивлик (Гн).

Ноцикллилик ғалтак параметрларининг қайтмас геометрик ўзгариш-лари, жумладан ғалтак ўрамининг силжиши ва деформацияси оқибатидир.

Керамик ёки полистирол каркас ёҳуд пресс кукундан қилинган каркасли бир қатламли ғалтакларда ИТК=(50¸100)·10^-6 1/⁰С, кўп қатламли ғалтакларда эса, (100¸200)·10^-6 1/⁰С га тенг. Ноциклилик коэффициен-тининг қиймати фоизнинг ўндан бир улушидан тортиб бирлик фоизларгача боради. Магнит ўзакли ғалтакларда ИТК_ў=ИТК+ТК (бу ерда ТК - ўзакнинг амалдаги магнит сингдирувчанлигининг температура коэффи-циенти ). Бу формуладаги иккинчи қўшилувчи кўпинча биринчисидан катта бўлганлигидан, ўзакли ғалтакнинг температура барқарорлиги ўзаксиз ғалтакникидан доим ёмон бўлади. Феррит ўзаклари бўлган кичик ўлчамли ва жажжи ғалтаклар индуктивлигининг барқарорлиги, одатда, паст бўлади. Ўзакнинг си қанча юқори бўлса, барқарорлик шунча паст бўлади.

Индуктивликнинг температура барқарорлигини ошириш учун КТР кичик бўлган (керамика) каркас олиниши, симни каркасга зич қилиб ёпиштирилиши (“қайноқ” ўрам ҳосил қилиш ёки керамик каркасга кумуш йўлкаларни куйдириб қоплаш) керак. Шундай йўл билан ҚТ ва УҚТ – ғалтакларида, индуктивлик 10 мкГн дан катта бўлмаган ҳолларда ИТК =(5¸10)·10^-6 1/⁰С га эришиши мумкин. Кўп қатламли ғалтак темирдан ёки альсифердан (ферритдан эмас) қилинган ўзаклар ишлатиш ёки умуман ўзак ишлатмаслик мақсадга мувофиқдир.

Температура таъсирида асиллик ўзгаради. Бунинг сабаби – сиртқи эффект ва “яқинлик эффекти” билан аниқланадиган симнинг амалдаги диаметри ёки каркас диаметрининг ўзагаришидир. Температура кўтарилганда асиллик камаяди, пасайганда эса у ортади.

Ғалтакнинг хусусий сиғими каркас диэлектриги ёки сим изоляцияси орқали ўрамлар орасидаги сиғим ва ҳаво орқали ўрамлар орасидаги сиғимлардан ташкил топади: ва сиғимлар орасидаги ўзаро нисбат ўрамнинг тури ва каркас шаклига боғлиқ. Бир қатламли ғалтак силлиқ каркасли бўлса, =(0,3¸0,4); ўйма каркаслисида (спираль ариқчали) =(0,6¸0,8) ; қиррали каркаслисида =(0,2¸0,3); каркассизларида = ; кўп қатламли ғалтакда =.

Ғалтакнинг тегишли сиғими ўраш тури ва ўрамлар сонига боғлиқ. Масалан, бир қатламли одим ғалтак сиғими 0,5 – 1,5 пФ, бир қатламли яхлит ғалтакники 3 – 5 пФ, униварсал туридагисиники 5 – 9 пФ, кўп қатламли оддий ғалтакники 20 – 30 пФ бўлади.

10.4. Контур индуктивлик ғалтаклари

Узун ва ўртача тўлқинлар индуктивлик ғалтаклари пресс – кукун ва термопластик пластмассадан каркасларда ишланади. Материалнинг тури, амалда, уларнинг электр параметрларига таъсир этмайди, уларни танлаш, асосан, ишлаб чиқаришнинг технологиябоплик даражаси билан аниқланади. Каркаслар шаклига кўра силлиқ найчасимон, гардишли ва секцияларга бўлинган, чўлғамлар эса, одатда, кўп қатламли бўлади.

“Уюлган” чўлғамда гардишли каркаслар ишлатилади. Конструкциясининг юқори бикрлигини таъминловчи ва қўшимча гардишларни талаб этмайдиган “универсал” турдаги чўлғам энг кўп қўлланилади. УТ ва ЎТ диапазонидаги ғалтаклар учун сим сифатида якка толали ПЭЛШО, ПЭЛШД, ПЭБО ва ПЭБ, шунингдек ПЭЛ ва ПЭТ симлари ишлатилади. Асилликни ошириш учун кўпинча кўп толали, ипак тола изоляцияли (“литцендрат”) ЛЭШО симлари ишлатилади.

УТ ва ЎТ диапазондаги ғалтаклардан баъзиларининг тузилиши 10.6 - расм а – б да кўрсатилган. Чўлғам учларини каркасларга маҳкамлаш учун штирлар 4 (шокилдалар) прессланади, уларга дастлаб сим ўралади, сўнгра қалайланади. Чўлғам 3 ли каркаслар 1 шассига винтлар ёрдамида маҳкамланади ёки, агар экран бўлса, уни контур бўйича сиқиб қўйилади ёки гардишларнинг бўртиқ жойларига қисиб қўйилади.

Бу ҳолларда ғалтаклар экран деворига учи юмалоқланган шпилькалар (тўгноғичлар) ёрдамида маҳкамланади. СЦР (цилиндрик, резьбали) туридаги ўзаклар 2 учун пластмасса каркас найчасида ички резьба қилинади. СЦШ (цилиндрик, шпилькаларда) ўзаклари учун эса резьба экраннинг юқори қисмида жойлашган. УТ ва ЎТ диапазонлар ғалтакларида альсифер, карбонил темир, феррит ва магнитдан қилинган ўзаклар ишлатилади. Уларнинг дастлабки иккитаси юқори барқарорликка эга бўлиб тез ишлайди.

а) б) в)

10.6-расм. Косасимон феррит СБ каркас ўзакдаги ва полиэтилин корпусдаги УТ ғалтаги (а), СЦШ турдаги цилиндрик ўзакли силлиқ пластмасса каркасдаги кўп қатламли “бетартиб” чўлғамли УТ ғалтаги(б), резбали “универсал” турдаги УТ ғалтаги;

1 – каркас, 2 – ўзак, 3 – чулғам. 4 – штир, 5 – корпус.

Метрли диапазон контурларида ишлатиладиган қисқа ва ультра қисқа тўлқинлар индуктивлик ғалтаклари бирлик микрогенри тартибидаги индуктивликка, 50 – 100 тартибидаги асилликка, 1 – 2 пФ ли хусусий сиғимга ва фоизнинг ўндан бир улушидаги аниқликка эга бўлиши керак. Бунинг учун уларга ўрамлар сони бир икки ўнликдан ошмаслиги, каркас диаметри 10 – 20 мм бўлиши, ишлатиладиган материал эса, кичик ли бўлиши керак.

Каркасларни юқори частота диэлектриклар IV – Б гурух керамикаси, полиэтилен, полистиролдан тайёрланади. Юқори асиллик талаб этилмаган ҳолларда пресс кукунлар (К21–22, АГ-4) дан қилинган каркаслардан фойдаланилади. Каркаслар силлиқ найзасимон ўйилган ва қовурғали бўлиши мумкин. Қовурғали каркаслар хусусий сиғимни 0,5 пФ гача пасайтиради, ўйилганлари эса, одимли ғалтаклар (ариқчаларга совуқ ҳолда зич ўраш ёки қайноқ ҳолда ўраш, ўйимларга жойлаштирилган чўлғам) барқарорлигини оширади.

Ўрам симлари сифатида ҚТ диапазони ғалтакларида иккита толали эмалланган ПЭЛ, ПЭЛУ, ПЭТ ва эмалланмаган (изоляцияланмаган) ММ ҳамда МТ мис симлари (одимли ўрамлар учун) ишлатилади. Бу ғалтакдаги симларнинг диаметри УТ ва ЎТ диапазонлар ғалтакларидагиникидан, одатда,

10 – 20 марта катта бўлиб, ўртача олганда бир неча миллиметрни ташкил этади. Шундай бўлиши сиртқи эффект таъсирини камайтириш мақсадида асилликни ошириш учун зарурдир. ҚТ диапазонининг кўпгина ғалтаклари бир қатламли ўрамга (яхлит ёки одимли) эга.

УҚТ диапазонида индуктивлик ғалтаклари яна ҳам кичик индуктивликка, бинобарин, ўрамлар сонига эга. Уларни, одатда, йўғон изоляциясиз симни каркасисиз ўраш йўли билан тайёрланади. ҚТ ва УҚТ диапазонларининг ўзига хос ғалтакларидан баъзиларининг тузилиши 10.7 – расм , а – б да кўрсатилган.

а) б) в)

10.6-расм. Силлиқ найча каркасдаги яхлит, ҚТ ғалтаги (а), ўйилган каркасда ўйиққа ўралган чўлғамли ЎҚТ ғалтаги (б) ва каркассиз ғалтак (в);

1 – каркас, 2 – чўлғам, 3 – шассига ўрнатилган элементи

10.5. Боғланиш ғалтаклари. Вариометрлар.

Юқори частоталар дроссели

Боғланиш ғалтаклари алоҳида занжирлар ва каскадлар орасида индуктивлик боғланиш ўрнатиш учун қўлланилади. Бундай боғланиш тўр ва анод занжирлари, база ва коллектор занжирлари ва бошқаларни ўзгармас ток бўйича ажратиш имконини беради. Боғланиш ғалтакларига асиллик ва аниқлик бўйича қатъий талаблар қўйилмайди, шунинг учун уларни ингичка симдан иккита чўлғам кўринишида ва иложи борича кичик ўлчамда тайёрланади. Индуктивлик ва индуктив боғланиш коэффициенти боғланиш ғалтакларнининг асосий параметрлари ҳисобланади.

Индуктивлик умумий қоидалар бўйича ҳисобланади.

Индуктив боғланиш коэффициенти ,

бу ерда ва - боғланган ғалтаклар индуктивликлари (Гн);

– улар ўртасидаги ўзаро индуктивлик (Гн).

Умумий ҳолда боғланиш коэффициентини аниқлаш анча қийин, шунинг учун кўпинча, уни чўлғамларнинг жойлашишига қараб таҳминий баҳоланади (10.8-расм, а – г ).

10.8-расм. Чўлғамли боғланиш ғалтаклари. а – иккита бир қатламли (к=0,9), б – бир қатламли ва кўп қатламли(к=0,5), в – бир қатламли (иккига айирилган) ва кўп қатламли (к=0,7), г – иккита кўп қатламли (к=0.3)

10.9-расм. Ўзаги айланадиган вариометр. 1 – ротор, 2 - статор

Вариометр – ишлатилиши жараёнида контурлар частотасини қайта мослаш учун индуктивликни ўзгартириш мумкин бўлган ғалтак. Вариометрнинг ишлаш принципи иккита ғалтак айланганда ёки илгариланма ҳаракатланганда, улар ўртасидаги боғланиш коэффициентининг ўзгаришига асосланган. Биринчи ҳол ЎЮЧ диапазонидаги узатувчи қурилмаларга хосдир. Кетма – кет уланган ротор ва статор ғалтак магнит майдонларининг йўналишлари мос келганлиги ёки қарама – қаршилигига қараб уларнинг умумий индуктивлиги максимал ёки минимал бўлади (10.9 - расм) :

;

;

бу ерда ва - статор ва роторнинг индуктивлиги (Гн).

Индуктивликка қараб вариометр частотасининг тўсилиш коэффициенти бўлади. Бундай конструкция учун 4¸5.

Иккинчи ҳолда (10.10 - расм) ғалтак индуктивлигини ўзгартириш учун феррит таглик 2 тешигига П симон феррит ўзак 1 киритилади. Тўсилиш коэффициенти бўлган ҳолда 100 дан катта бўлиши мумкин.

10.10-расм. Илгарилма ҳаракатланувчи ўзакли вариометр:

1 – ўзак, 2 – брусок-таглик.

Юқори частота дроссели – юқори частота токи занжирига унинг қаршилигини ошириш учун киритиладиган индуктивлик ғалтаги. Бунда ўзгармас ток ёки паст частотали токнинг қиймати ўзгармайди. Дросселлар юқори частота кучайтиргичлари ток манбаларининг фильтрлаш занжир-ларида қўлланилади. Тўсиш хусусиятларини ошириш учун дроссел контур ғалтакларига нисбатан катта индуктивликка ва анча кичик сиғимга эга бўлиши керак. Дросселнинг резонанс частотаси контурда ажраладиган иш сигнал частотасидан анча катта бўлиши керак. Бу ҳолда дроссел юзлаб микрогенри тартибидаги индуктивликда ЎЮЧ контурларининг ечим занжирларида самарали бўлиши мумкин. Конструкцияси жиҳатидан юқори частота дросселлари исталган каркасга ўраш йўли билан тайёрланиши мумкин, масалан, симсиз резисторлар асосига, бир қатламли яхлит ғалтаклар ёки “универсал” турдаги ғалтаклар кўринишида. Саноатда ишлаб чиқариладиган дросселлар феррит стерженларига ўралади ва пластмасса билан прессланади, уларнинг индуктивлиги юзлаб микрогенри – бирлик миллигенриларни ташкил этади.

10.6. Индуктивлик ғалтакларининг интеграл қўлланилиши

Гибрид интеграл схемалар учун индуктивлик ғалтакларига нисбатан қўйиладиган асосий талаб улар конструкцияларининг планарлиги (яссилиги) дир. Гибрид ИС корпусининг баландлиги 3 – 6 мм бўлганлигидан уларда баландлиги 8 – 10 мм дан кам бўлмаган, одатдаги каркасли индуктивлик ғалтакларини қўллаш мумкин эмас. Бундан ташқари гибрид ИС учун ғалтаклар ва ситалл асосларига пуркалиб қопланадиган юпқа пардали ғалтаклар қондира олади

ПЭВ ва ПЭВТЛ маркали симларни ўраб тайёрланган, 50 ЮЧ ёки 1000 НМ феррит ўзакли ЦФМ микромодул ғалтаклари жажжи тороидал ғалтаклар ҳисобланади. Уларни гибрид ИС ларда ишлатганда, асосга фақат тор (ҳалқа) ёпиштирилади, ғалтак учлари эса, микросхеманинг контакт юзачаларига кавшарланади. Торнинг ташқи диаметри 6 – 8 мм, ичкиси эса 3 – 4 мм бўлади. Тороидал ғалтакларда катта ли ферритлар қўлланилганлигидан улар ўн минглаб микрогенри индуктивликка эга бўлиши ва юзлаб килогерцдан ўнлаб мегагерцгача бўлган частоталар диапазонида ишлатилиши мумкин.

Кесими тўғрибурчакли бўлган магнит ўзакли тороидал ғалтаклар индуктивлиги ,

бу ерда ўрамлар сони;

ва ўзак кесимининг баландлиги ва эни, мм;

ўзакнинг ўртача диаметри, мм.

Юпқа пардали индуктивлик ғалтаклари чекланган частота диапазонига (10 – 100 МГц) эга. Бу иш частотасининг камайиши натижасида ғалтакнинг асосда олган ўрнининг кескин кўпайиши, унинг кўпайиши эса, асилликни тебраниш контурлари учун мумкин бўлмаган қийматгача камайтириши билан тушунтирилади. Ғалтак эгаллаган майдонни камайтириш учун ўрамлар энини ва улар орасидаги масофани камайтириш керак. Бироқ бу иш технологиянинг имкониятлари, масалан, фотолитографиянинг ҳал этиш қобилияти билан чекланган чегарагача бажарилиши мумкин.

Шунинг учун юпқа пардали ғалтаклар 1 см² юзада, одатда, 19 тадан кўп бўлмаган ўрамга эга бўлиб, айлана ёки квадрат спираль шаклида ишланади (10.11-расм а, б).

а) б)

10.11-расм. Юпқа пардали индуктивлик ғалтаги:

а- доиравий; б-квадрат шаклидаги

Шундай ғалтаклар индуктивлиги

;

формулалари бўйича аниқланади,

ёбу ерда спиралнинг ўртача диаметри, см;

квадрат томонининг ўртача узунлиги, см;

ва ўрамнинг радиал кенглиги, см.

Юпқа пардали ғалтаклар паст асилиликка эга, шунинг учун улар бошқа вариантлар техник жиҳатдан мумкин бўлмаган ҳолларда ишлатилади.

Назорат саволлари

1. Юқори частотали индувлик ғалтакларининг таснифини беринг ва уларнинг асосий параметрларини айтиб беринг.

2. “Яқинлик эффекти” нинг таъсирини тушутириб беринг.

3. Бугланиш ғалтаклари, вариометрлар ва юқори частота дросселларининг вазифаси ва конструкцияси қандай ?

4. Гибрид ИС каркас ғалтакларининг қўлланилишини нималар чеклайди ва уларда қандай ғалтаклар ишлатилади ?

XI БОБ

ФИЛЬТРЛАР

11.1. Актив RC фильтрлар ва рақамли фильтрлар

Актив фильтрлар юпқа пардали - занжирлар ва ярим ўтказгичли кучайтиргичлар ёки ўзгартиргичлардан ишланган. Кўпинча фильтрлар операцион кучайтиргичлар асосида ясалади. Актив резонатор фильтрнинг асосий қисми ҳисобланади.

Актив фильтрнинг ишлаш принципи шундан иборатки, тескари боғланишли операцион кучайтиргичлар занжирининг схематехникавий тузилиши ( 11.1 – расм, а) поласали фильтрнинг эквивалент индуктивлигини олишга имкон беради. Электротехникадан маълумки, , ва элементли занжирининг ўзгарувчан токка умумий қаршилиги (ток, кучланиш) график тарзда ҳақиқий ва мавҳум сонлар координаталарида текисликдаги вектор билан, аналитик ҳолда эса, комплекс сон (бу ерда ва - актив ва реактив қаршиликлар, мавҳум бирлик) каби берилиши мумкин.

Масалан, агар индуктив қаршилиги , сиғим қаршилиги бўлса, полоса фильтри ва паст частоталар фильтрининг чиқиш орасидаги занжирнинг узатиш функцияси , бу ерда ; ва - паст частотали ва полоса фильтрлари чиқиш кучланишларининг амплитудалари.

Тескари боғланиш занжиридаги қаршилик орқали ўтувчи ток полоса фильтрининг эквивалент қаршилиги ва индуктив ҳарактерга эга - .

Шундай қилиб, эквивалент индуктивлик . Актив фильтрнинг эквивалент схемаси 11.1-расм, б да кўрсатилган. Демак, актив резонатор индуктивлик, сиғим ва фильтрнинг асиллигини белгиловчи сарфлаш қаршилигидан иборат.

Фильтрнинг асосий параметрлари ; формулалари бўйича ҳисобланади.

а) б)

11.1-расм. Учта операцияли кучайтиргич актив RC фильтр схемалари:

а- электр схемаси; б-актив резонаторли эквивалент схемаси.

Рақамли фильтрлар аналогли сигналларни рақам шаклига айлантириш, сўнгра уни берилган алгоритмлар бўйича ҳисоблагичларда ишлаб чиқиш ва тескарига – аналог шаклига ўзгартириш тарзида тузилган. Бундай мураккаб ишлар фақат катта интеграл схемалар асосидаги фильтрлар ёрдамида бажарилиши мумкин.

11.2. Интеграл пъезоэлектрик фильтрлар

Интеграл пъезоэлектрик фильтрларнинг ишлаш принципи энергиянинг кварц, пъезокерамика ёки пъезокристалл пластиналарининг ҳажмида локалланишига ёҳуд сиртқи акустик тўлқиннинг пластина бўйлаб тарқалишига асосланган.

Биринчи ҳолда электр бўйлаб тебранишларининг механик тебранишларга ва аксинча, айланиши натижасида эластик тебранишларининг пластина қалинлиги бўйича “энергия қамраб олиниши” юз беради. Пластинанинг металл қоплама (электрод) лари тебранишлар тарқалиши тўлқин тусида бўлиши сабабли алоҳида резонаторлардан иборат бўлади.

11.2-расм. САТдаги интеграл фильтр:

1-пьезоэлектрик пластина; 2-тароқсимон ўзгартиргич.

Фильтрдаги тебраниш амплитудаси элктрод ости соҳада энг катта бўлади ва ундан ташқарида экспоненета бўйича сўнади. Натижада бир нечта бир-биридан ажратиган резонаторлар (кўп резонаторли фильтр) ни битта пластинада жойлаштириш ва улар орасида зарурий боғланиш коэффициентини ва демак, талаб этиладиган ўтказиш полосасини ва тўғрибурчаклилик коэффициентини ҳам ҳосил қилиш учун акустик бўлинишдан фойдаланиш имкони туғилади. Бундай фильтрлар эластик тўлқинлар фильтрлари дейилади.

Иккинчи ҳолда тароқсимон ўзгартгичнинг ҳар бир штир электроди остидаги вақт бўйича ўзгарувчан электр майдон эластик деформация ҳосил қилади. Натижада сиртқи пластина яқинида сиртқи акустик пластина – САТ (ПАВ) тақала бошлайди. Ҳар хил шаклдаги турум – электрод ёрдамида сигналларни ўзгартириш, шунингдек танлаш мумкин. САТ тарқалиш тезлигининг кичик бўлиши (электромагнит тўлқин тарқалиш тезлигидан беш тартибга кичик) ўта кичкина фильтрлар яратиш имконини беради. Бундай фильтрлар САТ фильтрлари дейилади (11.2-расм).

Силжиш тўлқинларида доимийлари, мос равишда, 1,66; 1,0; 1,9 ва 2,1 МГц мм га тенг бўлган кварц, пъезокерамика ёки пъеокристаллар – литий ниобат ва литий танталат фильтрларга асос бўлиб хизмат қилади. Эластик тўлқинлар фильтрлари учун олинадиган пластиналар қалинлиги берилган частота шартларига кўра ва ишлаб чиқариш технологияси имкониятларига қараб танланади. САТ фильтрларининг электр характеристикалари, пластиналарнинг, одатда 2 – 3 мм бўлган қалинликларига боғлиқ эмас.

Эластик тўлқинлар фильтрининг марказий частотаси (МГц) , бу ерда пластина қалинлиги (мм).

Шунинг учун иш частотасининг юқориги частотаси пластинанинг ишлаб чиқариш учун қулай бўлган минимал қалинлиги орқали, пастки чегараси эса – ИС ўлчамларига мос келувчи йўл қўйилган ўлчамлар билан аниқланади. Масалан, 50 мкм қалиндаги кварц пластина 2 МГц да максимал 40 МГц частотага эга. Бироқ кварц интеграл фильтрлар, шунингдек, юқори гармоникаларда ишлаши мумкин ва 250 МГц гача бўлган сигналларни танлайди. Интеграл кварц фильтрларнинг асиллиги 10³ - 10⁴, частота барқарорлиги 1/⁰C, ўтказиш полосаси (Гц) эса, актив юкламада (бу ерда сигнал гармоникаси номери). Ўтказиш полосаси , одатда, фоизнинг ўндан – юздан бир улушини ташкил этади, яъни кварц фильтрлар тор полосалидир.

Интеграл пъезокерамик фильтрларнинг асиллиги кварц фильтрларникидан ўнлаб марта паст, барқарорлиги 1/⁰C га тенг, бироқ улар кенг полосалироқ (фоизнинг бирлик улушлари).

Пъезокристалларнинг асосий афзаллиги электромеханик боғланиш кооэффициентининг катталиги (0,2 – 0,3), диэлектрик сингдирувчанлигининг кичиклиги ва хоссаларнинг кенг температуралар диапазонида барқарорлигидир. Улар асосидаги фильтрларнинг ўтказиш полосалари ўрта частотанинг 0,5 – 5 % ини ташкил этиши мумкин.

САТ фильтрларининг электр параметрлари ; формулалари бўйича аниқланади, бу ерда САТ нинг тарқалиш тезлиги(м/с) (пъезокристаллар учун у ()10³ м/с га тенг), САТ тўлқин узунлиги (м); фильтрнинг тароқсимон ўзгартгичдаги штир – электрод жуфтлари сони.

САТ ни акустик резонанс деб аталадиган энг самарали узатиш бўлганда юз беради (бу ерда штир – электордлар орасидаги масофа (м )). Ўзгартгичнинг резонанс частотаси штирлар орасидаги тирқишни ҳосил қилишни ҳал қилиш қобилияти орқали аниқланади. Демак, ҳозирга замон фотолитография усуларида (мкм) ва м/с да юқори чегаравий частота ГГц бирликларини ташкил этиши мумкин. Бироқ, САТ фильтрлари, одатда, фақат УПЧ (ОЧК) каскадларида қўлланилади, чунки кичик сигналларга сезгирлиги ёмон бўлганлиги учун улардан УЮЧ ларда фойдаланиш оқилона бўлмайди. Пастки частота фильтр майдони бўйича чеклаш билан аниқланади ва мегагерцнинг бирликлари – ўнликларини ташкил этади. САТ фильтрларининг асиллиги 1000 дан юқори, ўтказиш полосаси эса , фоизнинг бирлик – ўнликларига тенг.

Интеграл кварц фильтрлар (11.3-расм) 1 турдаги стандарт корпусга ўрнатилган кварц пластина кўринишида ясалади. Пластинанинг иккала томонига электродлар қопланган бўлиб, у чиқиш контакт юзачаларга эга. Контакт юзачалар 1 турдаги стандарт корпусга елим- компаунд билан маҳкамланган.

САТ фильтрларининг ўлчамлари марказий частота ва асиллиги билан аниқланади. Масалан, МГц ва МГц да фильтр ўлчами планда мм ни ташкил этади. Пъезопластинада м ўлчамга эга бўлган иккита тароқсимон ўзгартгич жойлаштирилади. 120 МГц га мўлжалланган фильтр мм ўлчамга эга.

11.3-расм. Интеграл кварц фильтр

Юқори танловчанликка эга бўлган полососали фильтрларни олиш учун тароқсимон ўзгартгич штирлари ҳар хил узунликда қилинади (маълум қонун асосида), импульсларни сиқиш учун эса штирлар бир хил узунликда олинади, улар орасидаги масофа аста-секин ўзгарувчан бўлади.

ГОСТ 20937 – 75 га кўра пъезоэлектрик фильтрлар қуйидагича тавсифланади ва белгиланади. Материал турига қараб: 1 – пъезокерамикли, 2– кварцли, 3 – пъезокристалли. Функционал вазифасига кўра: П – полосали, Р – режакторли, Д – дискриминиторли, ФВЧ – юқори частотали, ФНЧ – паст частотали, ОБП – бир ён полосали (БЁП), Г – тароқсимон. Частоталар диапазони бўйича: 1 – паст частотали (60 кГц гача); 2 ва 3 – ўртача частоталар (60 – 400 кГц ва 400 – 200 кГц); 4 – 9 – юқори частотали (мос равишда, 1,2 – 3 МГц, 3 – 5 МГц, 5 – 25 МГц, 25 – 35 МГц ,35 – 90 МГц дан юқори). Ўтказиш полосасининг кенглигига қараб (номинал частотасига кўра % ҳисобида ): 1 ва 2 – тор полосали (мос ҳолда, 0,05 % гача ва 0,05 – 0,2 % ); 3, 4 ва 5 кенг полосали (0,2 – 0,4 %, 0,4 – 0,8 %, 0,8 % дан юқори). Конструктив – технологик белгиларига кўра: 1 – дискрет ; 2 – 5 – гибрид (мос равишда бир қатламли, пъезомеханик, яхлит ва бошқалар); 6 – 9 – интеграл (мос равишда, бир қатламли, пъезомеханик, яхлит ва САТ). Температуралар диапазонига кўра: А - + 1⁰C дан +55⁰C гача ; Б – -10 дан +60⁰C гача ; Г - -40⁰C дан +75⁰C гача ; Д – -40 дан +100⁰C гача ; Э – -60 дан +85⁰C гача ; Ж – -60 дан +100⁰C гача. Масалан, ФП2П9-7- 40 ОМ, 200 ВБ шартли белги қуйидагича тушунилади: фильтр пъезо электрик, кварцли, полосали, САТ, марказий частотаси 40 Гц, ўтказиш полосаси 200 кГц, Б – ҳаммаси иқлим бўйича, температураларнинг иш диапазони – 10 дан +60 ⁰C гача.

Назорат саволлари

1. Частота танловчи узеллар қандай таснифланади ва уларнинг асосий параметрлари қандай ?

2. Актив фильтрнинг ишлаш принципи қандай ?

3. Интеграл пьезоелектрик фильтрларнинг электр ва констурктив параметрлари ўзаро қандай боғланган ?

4.Эластик ва сиртқи акустик тўлқинлардаги интеграл пьезофильтрларнинг ишлаш принципи қандай ?

XII БОБ

ПАСТ ЧАСТОТАЛИ ТРАНСФОРМАТОРЛАР ВА ДРОССЕЛЛАР

12.1. Таснифи ва асосий параметрлари

Паст частотали трансформаторлар ва дросселлар берк магнит ўтказгичларга ўралган индуктив ғалтаклардан иборат.

Трансформаторлар вазифасига кўра куч, мослаштирувчи ва импульс трансформаторларига, магнит ўтгазгичнинг турига қараб конструктив ва технологияси жиҳатидан зиҳрли, стерженли, тороидал ва ғалтаксимон трансформаторларга бўлинади.

Трансформаторларнинг асосий параметрлари – биринчи чўлғам индуктивлиги , у паст частоталар соҳасида узатиш кооэффициентини белгилайди; сочилиш индуктивлиги , у юқори частоталар соҳасида узатиш кооэффициентини белгилайди, чўлғамнинг хусусий сиғими у юқори частоталар соҳасидаги частота бузилишларига, айниқса кучланиш импульси фронтларига таъсир кўрсатувчи сиғим; чўлғамнинг актив қаршилиги ; ФИК; трансформация кооэффициенти , у узатиш коэффициентини белгилайди; бу ерда ва бирламчи ва иккиламчи чўлғамдаги ўрамлар сони.

Трансформаторлар юқори сифатли ишлашлари учун, ҳар доим кичик , , катта бўлмаган ва “кўпи билан” деб чекланган қийматли бўлиш мақсадга мувофиқдир. Трансформация кооэффициенти бирга тенг бўлиши, ундан катта ёки кичик бўлиши мумкин; кўп чўлғамли трансформаторлар бир нечта трансформация коэффициентига эга бўла олади.

Дросселлар кўпроқ ток манбалари фильтрларида, ундан ташқари паст частотали фильтрларда ва танлама занжирларда, шунингдек стабилизаторлар (тўйиниш дросселлари) да ва ростагичларда (бошқарувчи дросселлар) ишлатилади. Конструкцияси ва қатор электр параметрларига кўра дросселлар трансформаторларга ўхшашдир. Бир чўлғамли паст частота ғалтак бўлса, дросселлар кўп чўлғамли ғалтаклар трансформаторлардир.

12.2. Паст частотали куч трансформаторлари

Радиоускуна ток манбаларининг блокларида қўлланиладиган паст частотали куч трансформаторлари ўзгармас ток кучланишига тўғриланаётган ток кучланишининг даражасини ўзгартиршда қўлланилади. Куч трансформаторлари истеъмол қиладиган ток, одатда, бир – ўнлаб амперларни, кучланиш эса, ўн – бир неча юз вольтларни ташкил этгани учун улар катта қувватга эга бўлиши керак. Шунинг учун улар бошқа трансформаторларга нисбатан катта ўлчамга эга бўлади.

Бундай трансформаторларнинг магнит сими, кўпинча, штампланган Ш- шаклдаги пластиналардан йиғилган ёки магнит материалдан ишланган тасмаларни ўраш йўли билан ясалган зирҳли ўзакдан иборат. Ўзак тайёрлашда елимлаб ёпиштирувчи магнит пасталардан фойдаланилади (12.1– расм, а ,б). Магнит ўтказгичлар электротехник пўлатлардан, масалан 1511 (қиздириб ёйилган, изотрон) ва 3414 (совуқлайин ёйилган, анизотрон) маркали пўлатдан, шунингдек 50 пермаллойдан тайёрланади. Штампланган пластиналар қалинлиги 0,5 мм, ўраш учун тасмани эса 0,1 – 0,3 мм бўлади.

а) б)

12.1-расм. Трансформаторларнинг зиҳрли ўзаклари:

а- штампланган; б-лентали.

Уюрма токларга исрофни камайтириш учун пластина ва лента ўрамлари оксиди парда билан пластинани куйдириб лок суртиб ёки ёпишувчи суспензия билан ҳимояланади. Пластиналарни “чолиштириб устма– уст” қўйиб йиғилади ва магнит ўтказгичда номагнит тирқишининг бўлмаслиги таъминланади, яъни магнит занжири учун магнитлантирмасдан ишланганда (куч ва баъзи бир паст частота трансформаторлари) зарур бўлган минимал қаршиик олинади.

Трансформаторларнинг кўп қатламли чўлғамлари (масалан, ПЭВ, ПЭВТЛ, ПЭТ симлардан) картон ёки пресс – кукун каркасга ўралади, чўлғамли каркас корпус экранга жойлаштириладиган магнит симнинг марказий стерженига маҳкамланади. Бунда магнит ўтказгичнинг чўлғам билан магнит боғланишидан тўла фойдаланилади ва чўлғамнинг механик ҳимояси яхшиланади.

12.3. Мослаштирувчи трансформаторлар

Мослаштирувчи трансформаторлар кириш, чиқиш ва оралиқ трансформаторларга бўлинади.

Кириш ва оралиқ (каскалараро) трансформаторлар юқори ҳалақитлардан ҳимояланишга эга бўлишлари лозим. Стержень ёки тороидал турдаги магнит ўтказгичларда йиғилган трансформаторлар ташқи манит майдон таъсирига энг кам сезгир бўлади. Кириш ва оралиқ трансформаторларнинг магнит симлари штамплаб ишланган бўлиб ёки тасма кўринишида бўлиб, 80 ёки 79 пермаллойдан, шунингдек, 3414 пўлатдан тайёрланади. Бу трансформаторларнинг чўлғамлари куч трансформаторларникига ўхшаш, бироқ кичикроқ диаметрли симдан тайёрланади, шунинг учун уларнинг ўлчами ва массаси анча кичик.

Бу трансформаторлар металл корпусга жойлаштирилади ёки пластмасса билан прессланади ва “панжача” ёрдамида ёки диаметри 1 – 1,5 мм ли қалайланган симдан иборат чиқиш учларини бевосита кавшарлаб, босма платаларга маҳкамланади. Трансформаторлар, одатда магнитланмасдан ёки кучсиз магнитлаб ишлатилади.

Чиқиш трансформаторлари анча катта қувватли сочувчи радиоускуналарнинг охирги каскадларида қўлланилади, шунинг учун ўлчамлари куч трансформаторларникидан кичик, кириш ва оралиқ трансформаторларникига қараганда эса катта бўлади. Чиқиш трансформаторлари минимал чизиқсиз сигнал бузилишларига эга бўлиши ва меъёрий иссиқлик режимини таъминлаши керак.

Чиқиш трансформаторларининг магнитланган ҳолда ишлаши уларнинг ўзига хос томони ҳисобланади. Шу сабабдан магнит ўтказгичда номагнит тирқиш бўлади. Кучли ўзгармас магнитланганда, трансформаторнинг иш нуқтаси магнитланиш эгри чизиғи бўйлаб тўйиниш соҳаси томон силжийди. Натижада камаяди ва кучли чизиқсиз сигнал бузилишлари, масалан, чиқиш трансформаторига боғланган радиокарнай ғалтагида пайдо бўлади. Шунинг учун магнит кучланганлигининг ўзгармас ташкил этувчисини камайтириш учун номагнит тирқиш ҳосил қилиб, магнит сим қаршилиги оширилади. Бунинг учун штампланган магнит ўтгазгичларда Ш - шаклдаги асосий ва чекка пластиналар орасига йиғиш вақтида “туташ” қилиб изоляцияли қистирма жойлаштирилади, тасмаларида эса, ёпишиш жойларига изоляция пастаси суртилади.

12.4. Интеграл микросхемаларда мослаштирувчи трансформаторлар

Интеграл микросхемаларга мос трансформаторларга нисбатан қўйиладиган асосий талаблар: ўлчамининг ва массасининг кичик бўлиши, шунингдек тузилишининг яссилиги (баландликка мослиги) дир. Кичик қувватли мослаштирувчи ва импульсли трансформаторлар (давомийлиги бирлик наносекунддан ўнлаб микросекундгача бўлган импульсларни узатиш ва шакллантириш учун) шундай талабларга жавоб беради. Улар, одатда конструкциасининг яссилиги талабга жавоб берувчи кичик ўлчамдаги тороидал ғалтаксимон ёки зиҳрли ўзакларга эга.

Илгари ишланган кўпгина микромодулли мослаштирувчи ММЦ ва импульсли ММТИ трансформаторлар бевосита (елимлаб) босма платаларга ёки керамик асоси бўлмаган микройиғилма асосларга ўрнатилади.

Мослаштирувчи ММЦ -1 - ММЦ-7 трансформаторларидан ночизиқли бузилишлар кооэффициенти 10% дан катта бўлмаган ҳолларда 300 – 3000 Гц ли частоталар диапазонидаги товуш сигналларини узатиш учун фойдаланилади. Бу трансформаторларнинг трансформация кооэффициенти 0,4 – 6,3 га, магнитлантириш токи эса 1 – 4 мА га тенг, диаметри кўпи билан 7,6 мм массаси эса кўпи билан 2,5 г.

12.3-расм. Ғалтаксимон трансформатор:

а – чулғамли ғалтак, б – йиғилган трансформатор;

1 – четки пермаллой гардиши, 2 – чулғам, 3 – магнит сим.

Импульсли трансформаторлар (ММТИ) дан такрорланиш частотаси 10 кГц гача бўлган ҳолда давомийлиги 5 мкс гача бўлган импульсларни узатиш учун қўлланилади. Трансформаторнинг диаметри 5,6 – 7,6 мм га, баландлиги 2,7 – 4,4 мм га тенг, массаси эса кўпи билан 0,7 г.

Бундан ташқари микроэлектрон ускуналарда ТИГ ва ТИ импульсли трансформаторлар ишлатилади. Паст частотали ТНЧ3 товуш трансформаторлари пермаллойдан ясалган ва ўзаро бирлаштирувчи фланец 1 билан туташтирилган ғалтак кўринишидаги чўлғамли иккита магнит ўтказгич 3 га эга (12.3-расм). Бу трансформаторларнинг ўлчами мм га , массаси эса 6,5 г га тенг.

12.4. Паст частотали дросселлар

Кўпинча телевизорларда, радиоқабулқилгичларда, узатгичларда ва бошқа қурилмаларда тўғриланган кучланиш пульсациясини камайтиришда қўлланиладиган паст частотали дросселлар текисловчи ва паст частотали фильтрлар таркибига киради. Ўзгармас токка дроссель қаршилиги жуда кичик ва чўлғам симининг омлик қаршилигига тенг. Дросселнинг ўзгарувчан токка қаршилиги (бу ерда ток таъминлаш тармоғининг частотаси - 50 ёки 400 Гц ёки пульсация частотаси 100 ёки 800 Гц; - дроссель индуктивлиги, Гн ) бир неча кОм дан ўнлаб килоомгача боради ва мумкин бўлган пульсациянинг талаб даражасига боғлиқ. Бу даражада қанча кичик бўлса, қаршилик шунча катта бўлиши ва демак, дроссель индуктивлиги ҳам шунча катта бўлиши керак. Бу унинг ўлчами ва массасини оширади.

Паст частотали дросселлар трансформаторларнинг магнит ўтказгичларига ўхшаш магнит симлардан қилинади, лекин улар битта чўлғамга эга.

Кучланиш стабилизаторларида ишлатиладиган тўйиниш дросселлари гистерезис сиртмоғининг тўйиниш соҳаларида иш нуқтасини танлашда магнит занжири қаршилигининг доимийлик (ўзгармас) принципида ишлайди. Бу соҳада кириш сигналининг ўзгариши, амалда, стабилизаторнинг чиқиш токини ўзагартирмайди. Бошқарилувчи дросселларда, аксинча, магнит характеристикасидаги иш нуқтаси ўзгарганида магнит материали ўзининг ўзгарувчан токка қаршилигини ўзгартириш хоссасидан фойдаланилади.

Назорат саволлари

1. Трансформаторлар ва паст частотали дросселлар қандай тавсифланади ва уларнинг асосий параметрлари қандай ?

2. Нима учун трансформаторларда номагнит тирқиш қилинади ва унинг мақбул ўлчами қандай танланади ?

3. Интеграл схемаларга мос бўлган трансформаторларга нисбатан қандай талаблар қўйилади ?

4. Жуда кичик ўлчамли трансформаторларнинг қандай турларини биласиз ?

5. Паст частотали дросселларга қандай талаблар қўйилади.

XIII БОБ

АЛМАШЛАБ УЛАГИЧЛАР

13.1. Алмашлаб улагичлар

Алмашлаб улагичларнинг асосий вазифаси радиоаппаратураларда электр занжирини у ёки бу режимда ишлашини таъминлаш учун коммутация қилишдир.

Алмашлаб улагичлар иккита асосий элемент: контакт жуфтлари ва уни улаш – узиш механизмидан ташкил топган. Контактлар платина, олтин, кумуш ва уларнинг баъзи қотишмаларидан, шунингдек бронза, мис ёки вольфрамдан тайёрланади. Контактлар ясси конус, ясси сфера, цилиндр шаклида бўлиши мумкин. Улар қисиб турувчи ва сурилувчи бўлади.

Контактларнинг улаш – узиш механизмининг ишлаш усулига қараб алмашлаб улагичлар босиладиган (кнопкалар ва клавишли), ташлама (тумблерлар) ва галетли, вазифасига кўра эса юқори частотали ва паст частотали, катта токли ва кичик токли бўлади.

Алмашлаб улагичларнинг асосий параметрлари: ўтиш қаршилиги; контактлар орасидаги сиғим; изоляция қаршилиги; контактлар қуввати; ишлаш муддати; маҳкамлаб қўйиш аниқлиги; массаси ва ўлчамлари.

Ўтиш қаршилиги контактларнинг материалига ва сиртининг холатига боғлиқ. Контактлар орасидаги босим қанчалик катта ва улар қанчалик кам оксидланган бўлса, ўтиш қаршилиги шунчалик кичик ва контактлаш ишончлилиги шунчалик юқори бўлади. Одатда ўтиш қаршлиги 0,01 – 0,03 Ом га тенг.

Контактлар орасидаги сиғим уларнинг ўзаро юза бўйича тўсилиши ва ораларидаги масофа билан, шунингдек улар ўрнатилган диэлектрикнинг тури билан аниқланади. Юқори частотали алмашлаб улагичларнинг сиғими 1 – 2 пФ дан катта бўлмаслиги керак.

Контактлар орасидаги изоляция қаршилиги уларнинг электрга нисбатан чидамлилигини белгилайди. Бу хусусият диэлектрикда юқори кучланиш таъсирида юқори қутбланиш ва сизилиш токининг катталашиши мумкин бўлган радиоузатув аппаратураларида айниқса муҳимдир.

Контактларнинг қуввати уларни улашда чегаравий йўл қўйилган токнинг уларни узгандаги чегаравий йўл қўйилган кучланишига кўпайтмаси орқали аниқланади. Шу токлар ва кучланишларда алмашлаб улагичларнинг маълум ишлаш муддати давомида меъёрда ишлашига кафолат берилади.

Ишлаш муддати вақт бирликларида эмас, балки меъёрда ишлаётган узиб – улагичнинг улаб – узишлар сони билан аниқланади, у одатда бир неча мингдан бир неча миллион улаб – узишларга тенг бўлиб, контакт қувватига ҳам, иқлим омиллари таъсирига ҳам боғлиқ бўлади.

Маҳкамлаб қўйиш аниқлиги алмашлаб улагични маҳкамланган ҳолатидан чиқариш учун зарур бўлган кучни унинг оралиқ (маҳкамланмаган) вазиятда ҳаракатланиши учун лозим бўлган минимал кучга нисбати орқали ҳарактерланади. Алмашлаб улагичларда, кўпинча, контактларни қаътий берк(ёки очиқ) ҳолатда ушлаб турувчи ва уларнинг тебранишлар ва зарбаларда силжишига қаршилик қилувчи маҳкамловчи мослама (фиксатор) қўлланилади.

Масса ва ўлчамлари асосан қуввати ва алмашлаб улагич механизминиг турига, коммутацияловчи контакт жуфтлари сони ва бошқа омиллар билан аниқланади.

Ташлама алмашлаб улагичлар орасида тумблёрлар (13.1-расм) энг кўп ишлатилади. Ричаг 1 нинг четки ҳолатида пружина 6 уловчи валик 4 ни тегишли контактлар жуфтига 3 қисади, шу контактлар ўзаро уланади. Ричаг бошқа четки вазиятга ўтказилганда, пружина ричаг қалпоқчасининг о маркази о’ вазиятда бўлиб қолгунча сиқилади. Бунда р’ куч валикни бошқа контакт жуфти томонига ўтказади ва шу контактлар уланади, контактларнинг биринчи жуфти узилади.

13.1-расм. Тумблер:

1-ричаг; 2-корпус; 3-контактлар; 4-алмашлаб уловчи валик;

5-изоляция қалпоқчаси; 6-пружина.

Занжирларни тез улаб – узиш ёки алмашлаб улаш талаб этиладиган паст частота ва ўзгармас ток занжирларида қўлланиладиган тумблер каби алмашлаб улагичлар юқори ишончли бўлиб, катта ток (бирлик ампер) ва кучланиш (юзлаб вольт ) да ишлатилиши мумкин.

Галетли алмашлаб улагичлар контакти қутбли бўлиб, функционал боғланган бир нечта занжирни бир вақтда коммутация қилишга имкон беради. Масалан, радиоқабулқилгичнинг созлаш диапазонларини алмашлаб улагич сифатида қўлланувчи галетли улагичлар кириш ва гетеродин занжирларидаги юқори частотали контурларни бир вақтда алмашлаб улаш имконини беради.

Галетли алмашлаб улагич (13.2- расм, а) металл втулкалар 2 ва тортиб қўювчи шпилькалар 3 ёрдамида ўзаро ва маҳкамловчи мослама билан уланган галетлар тўплами 1 дан иборат. Ҳар бир галета гетинакс ёки керамикадан ишланган нотўғри шаклдаги шайбадан иборат. Шайбада чеккаси бўйлаб ҳар 30⁰ да 12 та контакт япроқчалар 2 пачоқлаб ўрнатилган. Галетанинг ўртасида сурилгичли металл ҳалқаси бўлган изоляцияловчи доира кўринишидаги айланувчи ротор 4 бор. Ротор ўқ 11 ёрдамида (13.2-расм, б) айланади. Ўқнинг бир учида металл планка 8 ўрнатилган, у барча галеталар роторларининг марказидан ўтади. Ўқнинг иккинчи учига “тумшуқча” ёки цилиндр шаклидаги тутқич 6 ўрнатилган.

Маҳкамловчи мослама тешиклари бор овал шаклидаги металл пластина таглик 15, шар маҳкамловчи мослама 9 алмашлаб улаш бурчагини тиргак чеклагич 7, “юлдузча” 12 ва қисувчи пружинадан 10 ташкил топган йиғилмадан иборат. Шар маҳкамлагич бир ҳолатдан иккинчи ҳолатга ўтганда “юлдузча” нинг учи билан сиқилади ва унга бир қадамга бурилишга имкон беради. Юлдузча ўқ ва бурилиш бурчаги планкаси билан бикр боғланган. Алмашлаб улагич маълум бир вазиятга ўтказилгандан сўнг пружина шар маҳкамлагични “юлдузча” учлари орасидаги ўйиққа туширади. Натижада айланиш ўқи ҳаракати чекланади. Навбатдаги уланишда ҳам шунга ўхшаш маҳкамлаш операцияси ўтказилади. “Юлдузча”нинг бир томонида дўнглик бор. Маълумки бурилиш бурчагида у маҳкамловчи мослама йиғилаётганда пластина асоснинг тешикларидан бирига киритилувчи таянч – чеклагичга тиралади. Бу тешиклар ҳар 30⁰ да бўлганлигидан бурчак чеклаш сони шу қадамга каррали бўлади.

а) б)

13.2-расм. Галетли алмашлаб улагич:

а- умумий кўриниши; б-маҳкамловчи мослама;

1-галета; 2-втулка; 3-шпилка; 4-ротор; 5-контакт япроқча; 6-тутгич;

7-тиргак чеклагич; 8-планка; 9-шар маҳкамловчи мослама; 10-қисувчи пружина; 11-ўқ; 12- “юлдузча”; 13-пластина таглик.

Агар галета ротори битта сирғалгичли бутун ҳалқа кўринишида бўлса, чеккадаги шокилдалар ҳам фақат битта узун учга (умумий чиқиш) эга бўлади. Умуман, бир йўналишда 11 та ҳолатга алмашлаб улаш қилинади, улагичнинг ўзи эса, шартли равишда 11П1Н (11 та ҳолат, 1 та йўналиш) индекси билан белгиланади. Агар ротор ҳалқа тенг иккига бўлинса ва унда иккита сирғалгич, шокилдали шайбада эса, иккита узун шокилда қилинса, алмашлаб улагич иккита йўналиш ва мос равишда, бешта ҳолатга (5П2Н) эга бўлади ва ҳ.к.

Турли кўринишдаги галетли алмашлаб улагичлар радиоаппаратурада кенг қўлланилади. Энг кичик ўлчамлиги – паст частота МПН – 1 алмашлаб улагичлари ва МПВ – 1 юқори частота алмашлаб улагичларидир (13.3-расм, а).

а) б)

13.3-расм. Кичик ўлчамли алмашлаб улагичлар:

а- МПН-1; б-МПВ-1.

13.2. Реле

Алмашлаб улагичлар каби реле ҳам радиоқурилмаларнинг электр занжирларини коммутация қилишда ишлатилади. Бироқ, алмашлаб улагичда бу коммутация кнопкаларни, клавишларни механик босиш билан, тумблер ричагининг галетли улагич тутгичининг вазиятини ўзагартириш билан амалга оширилса, реледа магнит ёки температура майдони таъсирида контакт жуфтларини бир вақтда узиш (улаш) юз беради.

Ишлаш принципига кўра (ГОСТ 16022 – 76) релелар электромагнит, магнитоэлектрик, электродинамик, индукцияли, электроиссиқлик, электрон ва б. турларга бўлинади. Улардан энг кўп тарқалгани электромагнит релелардир. Улар контакт жуфтлари, якорь чўлғам, ўзак ва уларни механик йиғиш элементларидан ташкил топган.

Коммутацияланувчи токнинг турига қараб ўзгармас ва ўзгарувчан ток релелари бўлиши мумкин. Ўзгармас ток релелари, ўз навбатида, нейтрал қутбланган релеларга ажралади. Нейтрал релелар чўлғамда ўзгармас ток борлигида ишлайди, қутбланганлари эса, контакт пластиналари орасида жойлашган якорга эга бўлиб, реле ишлаганда якорь чўлғамдан ўтаётган токнинг йўналишига қараб у ёки бу тарафга силжийди.

Конструкциясига кўра бу релелар электромагнит (бурувчи ёки тортувчи якорь билан) ва геркон (герметик контакт) ли бўлиши мумкин.

Ишлай бошлаш вақтига қараб релелар тез ишловчи (контакти билан 0,005 с да) нормал (0,005 с дан 0,015 с гача) ва секин ишловчи (0,015 с дан ортиқ) ларга бўлинади.

Реленинг асосий параметрлари: ишлай бошлаш ва қўйиб юбориш токи (кучланиш); ишлай бошлаш ва қўйиб юбориш вақти; ишлай бошлаш қуввати; масса ва ўлчамлари; ишлатиш тавсифлари.

Бурилма турдаги электромагнит реле (13.4-расм) металл ярмо 1 кўринишидаги асосга эга. Реленинг барча элементлари шу асосга ўрнатилади. Ток чўлғам 8 орқали ўтганида магнит ўзак 7 да кучли магнит оқими ҳосил бўлади. У якорь 5 нинг учлигини 6 ўзак томон тортади, натижада якорь бурилади.

13.4-расм. Бурилма турдаги реле:

1-ярмо; 2-қайтаргич пружина; 3-контактлар;

4-туртгич; 5-якорь; 6-учлик; 7-ўзак; 8-чўлғам.

Бунда қайтаргич пружина 2 сиқилади ва изоляцион материалдан ишланган туртгич 4 контактлар 3 ни улайди. Чўлғамда ток тўхтаганда, якорь пружина таъсирида дастлабки ҳолатига қайтади, туртгич эса, пастга тушади ва контактларни узади.

Тортадиган турдаги электромагнит реле (13.5-расм) ҳам олдингисига ўхшаб ишлайди, бироқ тузилишига кўра бир оз фарқ қилади. Бу реледа якорь 1 ва ўзак бир бутундек бўлиб, якорьнинг пастки қисмида ҳаракатланувчи контактлар 4 ва реле қўйиб юборганда, уларнинг силжишини чекловчи тиргаклар 6 бор. Бироқ бунда қайтарувчи пружина ва туртгич йўқ. Чўлғам 3 орқали ток ўтганда магнит оқими таъсирида якорь металл корпус 2 га тортилади (соленоид принсипи) ва контактлар 4 ва 5 туташади.

13.5-расм. Тортиш туридаги реле:

1-якорь; 2-корпус; 3-чўлғам; 4,5-контактлар; 6-тиргак.

Герконли реле (13.6-расм) цилиндр контакт кўринишидаги металл каркас 4 дан иборат. Унинг ичига кавшарланган аксиал чиқиш учлари 5 ва ферромагнит материалдан ишланган ҳамда маҳкамланган юпқа эластик контактлари („тилчалари“) бўлган шиша баллон 1 жойлашган. Баллон инерт газ билан тўлдирилади. Каркасга чўлғам 3 ўрнатилган бўлиб, ундан ток ўтганда, магнит оқими ҳосил бўлади, контактлар уланади. Силжувчи механик элементларнинг йўқлиги бу реленинг тез ишлашини ва ишончлилигини оширади.

Релеларнинг энг кўп тарқалган электромагнит гуруҳлари орасида кичик ўлчамли кам токли РЕС ва катта қувватли РДЧГ, РМУГ ва РС релеларнинг қайд этиш лозим. РЭС – 49 релелари тўғри бурчакли корпусга эга, унинг ўлчами 5х10х15 мм массаси 3,5 г; РЭС-15 релеси – цилиндр корпус бўлиб, диаметри 11 мм, узунлиги 16 мм ва массаси 3,2 г; катта қувватли реле – РМУГ нинг ҳажми 110 см² га, массаси 160 г га тенг - 60¸65 ⁰C температурада, 98 % гача бўлган нисбий намликда ва 15 г гача бўлган тезланишдаги вибрация таъсирида ишлаши мумкин.

13.6-расм. Герконли реле:

1-шиша балон; 2-контакт; 3-чўлғам; 4-каркас; 5-чиқиш учи.

РПС (тўғри бурчакли, паст частотали, махсус) улагичлари барча стандарт паст частота разъёмлари (13.7-расм, а-г) ичида энг “жажжиси”дир, ўлчами 31,5¸10¸5,2; бир қатор қилиб жойлаштирилганда 7; 15 ёки 21 та контакт жуфтига, икки қатор қилиб жойлаштирилганда эса, 37 та контакт жуфтига (оралиқ қадами 1,3 мм) эга. Вилка ва розетка корпуслари арматураланган уялар ва штирлари бўлган термобардош пластмассадан ишланган. Контакт жуфти ингичка симлардан бураб тайёрланган штир – „микроўрам“ ва уя-втулкадан иборат. Уя-втулка штир бўйлаб ҳар бир уринмада еттита уриниш нуқтасига эга. Унинг диаметри 0,5 мм. Бу улагич – 60 дан +85 ⁰C гача бўлган температурада 98 % гача нисбий намликда ва 40 гача тезланишли тебранишда ишлаши мумкин.

13.7-расм. РПС улагичи:

а-розетка; б-вилка, в,г-штир ва уя (катталаштирилган тасвир);

1-уя; 2-маҳкамлаш фланеци; 3-каркас; 4-чиқиш уялари; 5-штирлар.

Йиғма улагич (13.8-расм) метал рама гардиш 2 дан иборат. Унга навбатма – навбат унинг паст частота 1 ли ва юқори частотали 2 қисмларининг колодкалари киритилиши мумкин. Чиқиш учлари турлича жойлашган ва сони ҳар хил бўлади.

13.8-расм. Йиғма улагич:

1,2-паст частотали ва юқори частотали қисмлар;

3-рамка; 4-штир маҳкамловчи мослама.

ЎЮЧ модулларида қўлланувчи махсус герметик улагич (13.9-расм) умумий скоба 2 га маҳкамланган иккита юқори частота улагичи 1 ва битта паст частота улагичидан ташкил топган. Паст частотали улагичнинг чиқиш учлари 4 скобадаги тешик орқали ўтган бўлиб, шиша пайванд 3 билан изояцияланган.

13.9-расм. Махсус герметик ЎЮЧ улагичи:

1-юқори частотали улагич; 2-скоба; 3-шиша пайванд;

4- паст частотали улагичнинг чиқиш учи.

Назорат саволлари

1. Алмашлаб улагичлар таснифини беринг ва асосий параметрларини айтинг.

2. Ташлама ва галетли алмашлаб улагичлар қандай тузилган ?

3. Реленинг ишлаши алмашлаб улагичларнинг ишлашидан қандай фарқ қилади ва релеларнинг қандай конструкцияларини биласиз ?

4. Реленинг асосий параметрлари қандай ?

5. Блокнинг ўлчамлари қандай белгиланади ва уларнинг қандай турларини биласиз?

XIV БОБ

ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЯ ҚУРИЛМАЛАРИ ИСТИҚБОЛЛИ ЭЛЕМЕНТЛАРИ ВА КОМПОНЕНТЛАРИ

Замонавий радиотехник тизимда метрли тўлқинлардан дециметр ва сантиметрли тўлқинларга ўтиш юз бериб, миллиметрли тўлқинлар ҳам жадал эгалланиб борилмоқда. Бу тўлқинларга 0,3 дан 300 ГГц гача бўлган частоталар мос келади ва улар ягона - ўта юқори частота (ЎЮЧ) диапазони ҳисобланадилар.

Космик алоқа тизимида, радиолокацияда тўлқин узунлиги қисқариши билан электромагнит нурланиш антенналар ёрдамида янада тор нурга концентрацияланади. Бу ҳолат жуда тежамли алоқа тизимлари ва радиолокация станциялари (РЛС) яратишга имкон беради. Нурнинг ўткир йўналганлиги бир вақтда ишлаётган тизимларнинг ўзаро шовқинларини камайтиради, радиотизим ва РЛСнинг таъсир доирасини оширади, тўғри кўриниш масофасини сезиларли оширади, объект координатасини аниқлаш аниқлигини оширади.

Айтилганлардан ташқари, ЎЮЧ диапазонининг ўзига хос хусусияти- унинг юқори ахборот ҳажми ҳисобланади. Бу хусусият телефон ва телеграф каналлари сонини кескин орттиришга (юз мингтагача), телевизион сигналларни узатиш сифатини оширган ҳолда кўпканалли узатишни ташкил этишга имкон яратади.

ЎЮЧ диапазонида ишлайдиган истиқболли радиотехник қурилмаларни ишлаб чиқиш микроэлектроникани татбиқ этиш билан узвий боғлиқ. ЎЮЧ микроэлектроникасини ривожлантириш уч йўналишда олиб борилади.

Биринчи йўналиш – микрополосали узатиш линияларини ишлаб чиқиш.

Иккинчи йўналиш – ЎЮЧ қурилмаларни асосий конструктив қисмларини микроминиатюрлаштириш, фазаланган ва актив фазаланган антенна панжаралари конструкцияларини ишлаб чиқиш.

Учинчи йўналиш – генерапциялашни, детекторлашни, сигнални кучайтиришни таъминловчи ва х.з. ярим ўтказгичли актив асбобларни ишлаб чиқиш. Интеграл технологияни қўллаш ва янги материаллардан фойдаланиш ягона кристаллда ярим ўтказгичли.ЎЮЧ микросхемаларни, масалан: максимал функция бажарадиган қабул қилгич ва узатгичлар яратишга имкон беради.

14.1. Телекоммуникация тизимлари актив компонентлари

Индуктивлик ғалтаклари, конденсаторлар ва резисторлардан ташкил топган занжир ва тизимлар, пассив деб аталади. Уларда энергия фақат истеъмол қилинади, сигнал қувватини кучайтириш имконияти эса мавжуд эмас.

Занжир таркибида битта бўлса ҳам актив элемент мавжуд бўлса, у қувват кучайтиргич хоссаларига эга бўлади. Актив элемент ва актив занжир баъзи режимларда тебранишларни генерациялаши мумкин.

Шундай қилиб, қувватни кучайтириш ёки энергияни генерациялаш хоссасига эга бўлган электрон ва ярим ўтказгичли асбобларни телекоммуникация тизимининг актив компоненталари деб аташ қабул қилинган.

Қуйида янги истиқболли актив ярим ўтказгичли ЎЮЧ асбоблар кўриб чиқилган. Шуни эътиборга олиш керакки, ЎЮЧ қурилмаларидаги ярим ўтказгичли диод ва триодлар нафақат кучайтириш ва генерациялашни амалга оширади, балки детекторлашда, частоталарни кўпайтириш ва аралаштириш, ЎЮЧ қувватини қўшиш ва бўлиш функцияларини ҳам бажарадилар.

14.1.1. Манфий актив қаршиликка эга бўлган диодлар

Бундай диодларга - вольт – ампер характеристикасида пасаювчи (камаювчи) соҳалари бўлган электрон асбоблар киради. Бу соҳаларда диод чиқишлари орасидаги моддий импеданс манфий қийматга эга бўлиб, электр тебранишларни кучайтирувчи ва генерацияловчи қурилмаларни ясашга имкон беради.

а) Кўчкили – учма диод (КУД)

КУД – ярим ўтказичли диод бўлиб, унга тескари кучланиш берилганда эркин заряд ташувчилари кўчкисимон кўпайиш режимида ишлайди ва ЎЮЧ тебранишларини генерациялашда қўлланилади.

Ишлаш принципини КУДнинг р⁺-n-i-n⁺ ли структурасида (Риднинг тўртқатламли диоди) кўриб чиқамиз. Диодга мос келувчи RLC – контур улаб, ЎЮЧ тебранишларни генерациялаш ёки кучайтириш мумкин (14.1. а –расм).

Берилган n⁺-р ўтиш кенглиги ва хусусий электр ўтказувчанликка эга бўлган i - соҳа кенгликларида (L) тескари кучланиш U₀ шундай танланадики, ўтиш майдони кучланганлиги Ел=10⁵ В/см дан, i – соҳада эса Еi>Етўй= 5¸10 кВ/см кам бўлмасин (14.1. б-расм). Етўй – майдон кучланганлиги бўлиб, у ортиб кетса заряд ташувчилар дрейфи ўзиниг максимал қийматига етади.

Генерациялаш режимида кучланишнинг мусбат ярим даврларида тебраниш контурида майдоннинг ўзгарувчан ташкил этувчиси DЕ=Е₁sinwt юзага келади, ўтишдаги тўлиқ майдон эса Емакс= Ел+DЕ га тенг бўлади.

Агар диодга р⁺-n ўтишда статик майдон Емакс= Ел ва ўзгарувчан майдон U= Е₁sinwt ҳосил қилувчи ўзгармас кучланиш U₀ таъсир эттирилса, у ҳолда ўтишдаги тўлиқ майдон қуйидагига тенг бўлади:

Мусбат ярим даврларда ўтишда электронлар тўпламига олиб келувчи қўчкисимон кўпайиш содир бўлади. р⁺-n ўтишдаги коваклар р⁺ соҳага ўтадилар ва асбобнинг ишига таъсир кўрсатмайдилар. Тўплам электронлари эса тўй»10⁷ см/с тезликда i – соҳа орқали ҳаракатлана бошлайдилар.

14.1-расм. КУДнинг ишлаш принципи

i – соҳа орқали электронлар тўпламининг учиб ўтиш вақти эффекти ҳисобига манфий қаршилик юзага келади. Учиб ўтишнинг сўнгги вақти шунга олиб келадики, ташқи занжир токи асбобдаги кучланишга нисбатан фаза бўйича тахминан 180⁰га кечга қолади, демак диоднинг эквивалент қаршилигининг актив компонентаси манфий бўлиб, контурда сўнмайдиган тебранишлар юзага келади.

КУД кучайтиргич ва генератор схемаларида ишлатилади ва ЎЮЧ нурланишларни юзага келтирувчи катта қувватли қаттиқ жисмли манбалардан бири ҳисобланади. КУД 30 ГГц дан юқори частота диапазонида узлуксиз режимда энг юқори қувват ишлаб чиқариши мумкин. Анча паст частоталар, масалан f=3,2 ГГц частотада импульснинг қуввати Ри=150 Вт га, узлуксиз режимда эса Руз=5¸10 Вт га етади. КУДнинг камчилиги сифатида – юқори шовқин даражасини Кш»20 дБ кўрсатиш мумкин. Кўчкисимон кўпайиш соҳасида электрон-ковак жуфтликлари генерациясининг статик табиати – шовқинлар юзага келишига сабаб бўлади.

б) Ганн диоди (ГД) – бир жинсли яримўтказгичдан ясалган икки электродли асбоб бўлиб, кучли электр майдони таъсирида манфий дифференциал қаршилик (МДҚ) юзага келади.

МДҚнинг мавжудлиги, тебранма контур (ҳажмий резонатор)га уланган ГДда намунадан электронлар учиб ўтиш вақтига тескари бўлган катталикка деярли тенг бўлган частотали гармоник тебранишларни генерациялаш хоссасига сабаб бўлади.

Ганн диоди узунлиги 10^-2-10^{-3 см} бўлган ярим ўтказгичли материалдан ясалган пластинкадан иборат бўлган омик (тўғриланмайдиган) контактлардан иборат. Улар катод ва анод деб аталади (14.2. а-расм).

14.2 – расм. Ганн диодининг ишлаш принципи

МДҚниг юзага келиш механизми махсус конструкция ҳисобига эмас, балки дастлабки материалнинг физик хоссаларига асосланган бўлиб, материал ўтказувчанлик зонаси заряд ташувчилар ҳаракатчанлиги турлича бўлган иккита зона ости (водий)дан ташкил топган бўлади. Бундай материалларга электрон ўтказувчанликка эга бўлган GaAs, InSb, ZnSe, InAs, InP интерметалл бирикмалар киради. Улардан галлий арсениди GaAs кенг қўлланилади. GaAs учун юқори водийдаги заряд ташувчиларнинг ҳаракатчанлиги , куйи водийдаги заряд ташувчиларнинг ҳаракатчанлигидан 50 мартага секин. Ҳона температураси ва ташқи электр майдони мавжуд бўлмаганда электронлар қуйи водийда жойлашадилар. Агар диодга потенциаллар фарқи U₀ таъсир эттирилса, намунада электр майдон Е юзага келади ва унинг таъсирида электронлар тезликка эга бўладилар. Диодда зичлиги га тенг бўлган ток юзага келади. Бу ерда q – электрон заряди, n – электронлар концентрацияси.

Е ортган сари электронлар энергияси ҳам ортиб боради. Агар электр майдон кучланганлиги маълум критик қиймат Ел га етса (GaAs учун 3×10³ В/См), у ҳолда электронлар юқори водийга ўтадилар ва ўз ҳаракатчан-ликларини =100 см²/(В×с) гача камайтирадилар. Натижада дрейф тезлиги ва ток зичлиги камаяди. Демак, манфий дифференциал қаршиликка олиб келувчи Ом қонунидан оғиш бошланади.

Ярим ўтказгич материалда доимо киритмалар концентрацияси тенг тақсимланган бўлади. Одатда катод яқинида донор киритмаси сийрак бўлган тор соҳа мавжуд бўлади. Демак, бу соҳа қаршилиги, диоднинг бошқа соҳаларига қараганда катта бўлади. Шу сабабли, мазкур тор соҳада Ел қийматга етилади (14.1. б-расм). Натижада айнан шу соҳада электронларнинг юқори зона остидан қуйи зона остига водийлараро ўтиши бошланади ва электр домен деб аталувчи зарядларнинг иккиланган электр қатлами ҳосил бўлади (14.1. в-расм). Динамик мувозанат вақтида, яъни домен кўчкисимон ҳолда тўлиқ шакланниб бўлгач, у анод томон тўйиниш тезлигига тенг бўлган »10⁷ см/с ўзгармас тезлик билан ҳаракатланади. Секин ҳаракатланувчи электронлар - доменнинг чап томонини ҳосил қиладилар, тез кетган электронлар билан компенсацияланмаган мусбат ион киритмалари - доменнинг ўнг томонини ҳосил қиладилар. Анодга яқинлашгач, домен йўқолади, лекин бу вақтда катод яқинида янги домен шаклланади ва жараён такрорланади. Домен шаклланиш вақтида диоддаги ток камаяди, йўқолиш вақтида эса – ортади, яъни ток пульсацияси юзага келади. Ток пульсацияси частотаси диод узунлиги L га боғлиқ. = L 10^{-3 см} бўлганда дрейф вақти , генерация частотаси ГГц бўлади.

Ганн диодининг кўриб чиқилган режими учма деб аталади. У ҳажмий резонаторнинг кичик асиллилигида амалга оширилади. Бу режимда ФИК 4 % дан ошмайди.

Қувват ва ФИКни ошириш учун Ганн диоди домен шаклланишини кечиктириш режимида ишлатилади. Диод юқори асилликка эга бўлган резонаторга уланади. Бу вақтда генерация частотаси резонаторни созлаш частотаси билан аниқланади. ФИК ўнлаб фоизга етади.

10¸160 ГГц частоталарда Ганн диоди чекланган ҳажмий заряд тўплаш режимида ишлатилади. Бу режимда, резонатор асиллиги ва кучланиш манбаини танлаш йўли билан, домен шаклланиши, олдинги домен анодга етиб боришидан илгари амалга ошади. Бу ҳолат узунлик Lни камайишига, яъни генерацияланаётган тебранишлар частотаси ортишига эквивалент.

Ганн диодида импульс режимида ЎЮЧ диапазонининг кичик қийматларида 10 кВтгача, 30-60 ГГц частоталарда эса 10-15 Вт қувват олинган. Узлуксиз режимда f=12,8 ГГцда қувват 0,62 Втга етган.

Ганн диодлари кўчма радиолокатор, баландлик ўлчагич, радиомаёқ, алоқа тизимларида кучайтиргич ва генератор схемаларида, ҳамда мантиқий элементлар сифатида кенг қўлланилади.

Камчилиги: нисбатан катта шовқин коэффициенти Кш=15 дБ.

в) Туннел диоди – жуда тор р⁺-n⁺-ўтишга (кучли легирланган материалда ҳосил қилинган ўтиш) эга бўлган икки электродли асбоб бўлиб, вольт – ампер характеристикасининг тўғри шоҳобчасида манфий қаршилик қийматига эга бўлган соҳа мавжуд. Бундай характеристика тор камбағаллашган қатламдан электронларнинг майдоний эмиссияси (тунеллашуви) натижасида юзага келади.

Тор р-n-ўтишда, ўтишнинг электронлар тунелланаётган томонида энергетик ҳолатлар тўлган; ўтишнинг иккинчи томонида эса энергетик ҳолатлар бўш бўлади, потенциал барьер баландлиги ва кенглиги етарлича кичик бўлади, демак тунелланиш эҳтимоли юқори бўлади. Бу шартлар маълум тўғри кучланиш қийматларида мавжуд бўлади. Бу қийматлардан ошганда туннел токи йўқолади ва оддий диффузия токи оқиб ўтади. Шундай қилиб, тўғри кучланиш ортган сари туннел токи аввал нолдан максимал I₁ қийматигача ортади, сўнгра эса деярли нолгача I₂ камаяди. Вольт – ампер характеристиканинг камаювчи А-В соҳаси манфий дифференциал қаршиликка мос келади.

р-n ўтишдан электронларни икки хил ўтиш – туннел ва диффузия механизми мавжудлиги сабабли туннел диодининг вольт – ампер характеристикасида иккита ортувчи соҳалар ва манфий қаршилик соҳаси мавжуд (А-Б соҳа) (14.3.а-расм). Туннел диодининг содда уланиш схемаси 14.3.б-расмда келтирилган. Схемада сўнмас тебранишлар ҳосил қилиш учун, қуйидаги тенгсизликлар бажарилиши керак:

; (1)

; (2)

, (3)

бу ерда - камаювчи соҳада манфий қаршилик;

С₀-ўтишдаги сиғим;

L₀ – чиқиш индуктивлиги;

R₀ – йўқотишлар қаршилиги.

Схема кучайтириш режимида ишлаши учун (1) ва қуйидаги тенгсизлик бажарилиши зарур:

(4)

14.3 – расм. Туннел диодининг: а) вольт – ампер характеристикаси;

б) содда уланиш схемаси

Қўлланиш соҳалари: кучайтиргич, генераторлар, детектор, қайта улагич, аралаштиргич, кўпайтиргич ва частота синхронизацияловчи схемалар.

Афзалликлари: кенг полосалилиги, паст шовқин даражаси, юқори радиоация ва температурага бардошлиги.

Камчиликлари: чекланган динамик диапазон, кичик электр мустаҳкамлик, нисбатан кичик чиқиш қуввати.

Частота диапазони: 1-20 ГГц; Кш=3,5¸4,5 дБ; Df £ 20 %; Кр=12¸17 дБ (бир босқичга)

14.1.2. Биполяр ЎЮЧ транзисторлар

Транзисторларнинг асосий параметрлари бўлиб: ишчи частота, қувват бўйича кучайтириш коэффициенти, чиқиш қуввати, ФИК ва шовқин коэффициентлари ҳисобланади. Кам қувватли транзисторлар учун фақат шовқин коэффициенти, катта қувватли ЎЮЧ транзисторлар учун эса ФИК муҳим саналади.

Ишчи частота, умумий база уланиш схемасида ток узатш коэффициенти бирга тенг бўладиган чегаравий частота fчег билан характерланади. Бироқ fчег қийматда қувват бўйича маълум кучайтириш мавжуд бўлади.

fчег эмиттердан коллекторгача сигнал кечикиш вақти га боғлиқ бўлади:

.

Кечикиш вақти

,

бу ерда - эмиттер ўтишдаги сиғимни зарядланиш вақти; - заряд ташувчиларни база орқали учиб ўтиш вақти; - коллектор ўтишдаги сиғимни зарядланиш вақти; - заряд ташувчиларни коллектор ўтиш орқали учиб ўтиш вақти.

Кам қувватли транзисторларда кечикиш вақтини камайтириш, эмиттер ўтиш ҳажми, коллектор ўтиш кенглиги, коллектор ўтиш қаршилиги ва база кенглигини 0,1 мкмгача кичрайтириш ёрдамилда амалга оширилади.

Конструктив ва технологик чекланишлар сабабли кам қувватли транзисторларда ҳозирги кунга келиб максимал чегаравий частота f_ЧЕГ._МАКС » 20 ГГцдан ортмайди.

ЎЮЧ транзисторлар планар технология ёрдамида бажарилади. Уларда бажа электроди эмиттерни ўраб туради. База тор бўлганда эмиттер марказидаги кучланиш, ташқваридагига нисбатан кичик бўлади. Демак, ток фақат периметр бўйлаб мавжуд бўлади (эмиттер токини эмиттер перифериясига сиқиб чиқариш эффекти). Шу сабабли, катта қувватли транзисторларда кўпэмиттерли структура қўлланилади. Тароқсимон структурада энсиз база ва эмиттер соҳалари галма –гал келади. Кўпэмиттерли структурада ҳар бир эмиттер соҳа ўрнига, металл йўлакча ёрдамида бирлаштирилган унча катта бўлмаган тўғри тўртбурчак шаклдаги эмиттерлар қатори қўлланилади. Эмиттерлар орасида умумий база соҳасидан чиқишлар кетма-кетлиги жойлашади.

Кам қувватли биполяр транзисторларда 4-8 ГГц частота диапазонида шовқинлар коэффициенти Кш=2-5 дБ бўлади.

f = 1 ГГц да биполяр транзистор чиқиш қуввати 35-40 Вт гача, 4 ГГц гача бўлган частотага ўтишда 5 Втгача етади.

14.1.3. Майдоний ЎЮЧ транзисторлар

Ҳозирги кунда ЎЮЧ диапазонда ишлайдиган Шоттки баьерили майдоний транзисторлар (МТШ) кенг қўлланилади. Электронлар ҳаракатчанлиги юқори бўлган арсенид галлийнинг қўлланилиши ва канал узунлиги L нинг 1 мкмгача кичиклаштириш туфайли майдоний транзисторларнинг частота хоссалари кескин яхшиланди.

Исток ва сток омик контактларини ҳосил қилиш учун олтин ва кумуш қотишмаларидан фойдаланилади. Платина, хром, никель ёки молибден суртиш натижасида Шоттки барьери ҳосил қилинади.

МТШ учун максимал ишчи частота, қуйидагига тенглиги аниқланган:

ГГц (GaAs учун),

бу ерда - тўйиниш тезлиги. Арсенид галлий учун максимал қийматга эга бўлганлиги учун ҳам МТШ тайёрлашда шу материал танланган. Канал ўлчамлари асосан технология имкониятлари билан чекланади. Завор (канал) узунлиги 0,5 мкм ва қалинлиги 200 мкм бўлган МТШни ишлаб чиқиш натижасида Кр=12,8 дБ қувват бўйича кучайтириш коэффициентига эга бўлиш мумкин (шовқин коэффициенти Кш=1,7 дБ, частота ГГц, ФИК 45% бўлганда).

GaAs асосида ясалган Шоттки барьерили майдоний транзисторлар асосан кам қувватли ЎЮЧ кучайтиргичлар ва аралштиргичларда кенг қўлланилади.

14.2. Функционал қисмлар

Замонавий электроника электрон техника элементларининг интеграциясига асосланган. Бу вақтда схеманинг ҳар бир элементи алоҳида шаклланади. Интеграл микросхема (ИМС) яратиш асосида элемент (технологик) интеграция принципи ётади. Бу жараён микросхема актив ва пассив элементларини микроминиатюрлаш билан бирга кечади. ИМСларда актив (диодлар, транзисторлар) ва пассив (резисторлар, конденсаторлар, индуктивлик ғалтаклари) элемент соҳаларини ажратиш мумкин. Рақамли схемотехника принципи электр схема бажарадиган функция мураккаблашиши натижасида элементлар ва элементлараро боғланишлар сони ортиши боғлиқ.

Микросхема интеграция даражасининг ортиши ва бу билан боғлиқ элемент ўлчамларининг кичрайиши маълум чекланишларга эга. Ягона кристаллда кўп сонли элементларнинг бажарилиши иқтисодий жиҳатдан манфаатга эга эмас ҳамда технологик жиҳатдан бажарилиши мушкул ҳисобланади.

Фуцнкционал микроэлектроника бевосита қаттиқ жисм физик жараёнларига таянган ҳолда, стандарт негиз элементлардан фойдаланмаган ҳолда маълум функцияни бажарадиган аппаратура ясаш учун принциапиал янги ёндошув имконини беради. Бу вақтда қаттиқ жисм маҳаллий объектига, мазкур фуккцияни бажариш учун қўйиладиган талабалар ўрнатилади.

Функционал элементлар нафақат ярим ўтказгич асосида, балки ўта ўтказгичлар, сегнетодиэлектриклар, фотоўтказиш қобилиятларига эга бўлган материаллар ва бошқалар асосида ҳам бажарилши мумкин. Ахборотни қайта ишлаш учун электр ўтказувчанликка боғлиқ бўлмаган ҳодисалардан ҳам фойдаланиш мумкин, масалан, оптик, магнит, диэлектриклардаги ҳодисалар, ультра товуш тарқалиш қонунияти ва х.з.

Шундай қилиб, функционал электроника олдиндан белгилаб берилган хоссаларга эга бўлган махсус муҳит ҳосил қилиш билан боғлиқ бўлган масалаларни ва физик интеграция усули ёрдамида турли электрон қурилмалар ясашни ўз ичига олади.

Оптик ҳодисалардан фойдаланиш асосида – оптоэлектрон асбоблар яратилди. Оптоэлектрон асбобларда, ахборотни қайта ишлаш жараёнида электр сигналлари ёруғлик сигналига ва акси амалгат оширилади. Оптоэлектрон принципда электрон қурилма ва тизимларнинг вакуумсиз аналоглари яратилиши мумкин: электр сигналларини аналог ва рақамли айлантиргичлари (кучайтиргичлар, генераторлар, калит элементлари, хотира элементлари, мантиқий схемалар, кечикш линиялари ва бошқалар); қаттиқ жисмли электр – оптик айлантиргичлар, видиконлар, электрон – нурли айлантиргичлар (ёруғлик ва тасвир кучайтиргичлари, текис узатиш ва қабул қилиш экранлари, рақамли табло ва бошқа тасвир мантиқли қурилмалар).

Электронлар оқимини қаттиқ жисмдаги акустик тўлқинлар билан ўзаро таъсири билан боғлиқ ҳодисалар акустоэлектрон асбобларда қўлланилади. Акустоэлектрон асбобларда акустик сигналлар электрт сигналларга ва аксинча, электр сигналлари акустик сигналга айлантирилади.

Резонистор деб аталадиган асбоб электромеханик резонанс асосида ишлайди ва резонансланувчи затворли транзистор қўринишида бўлади.

Акустик тўлқинларнинг кичик тарқалиш тезлиги, миниатюр кечиктириш линиялари, берилган частота хоссаларига эга бўлган фильтрлар, ЎЮЧ кучайтиргичлари ва бошқаларни ясаш имконини беради. Бу йўналишнинг афзаллиги шундаки, берилган функцияни амалга ошириш фақат қурилма конфигурациясини танлаш ҳисобига амалга оширилади.

Эгилувчан, сирт тўлқинлари асосида, кечикиш линияларидан ташқари хотира қурилмалари, частота фильтрлари, генераторлар ясаш мумкин. Акустоэлектрон асбоблар, кенг полосали ва ЎЮЧ схемаларда қўллашда, истиқболли ҳисобланади.

Магнит тўйинувчанлиги кичик магнит материаллар ва юпқа магнит қатламлар ҳосил қилиш учун технологик усуллар ишлаб чиқилиши магнитоэлектрон асбоблар учун асос бўлиб хизмат қилди. Бундай асбобларга магнит қатламлар асосидаги тузилмалар (полосковой ва цилиндрик) киради. Полосковой доменлар асосидаги тузилмаларни ишлаш принципи юқори коэрцитив пардада шаклланган, кичик коэрцитив каналларда якка полосковой доменларни шаклланиши ва ҳаракатланиши ҳодисасига асосланган. Бундай каналлар одатда магнит парда суртилган алюминий асосдан ташкил топган тузилмаларда шаклланади. Алюминий асос тегишли тасвир конфигурациясида емирилади.

Шундай қилиб юқори коэрцитивликка эга бўлган магнит парда юилан қопланган, кичик коэрцитивликка эга бўлган тор, узун каналлар ҳосил бўлади. Канал кенглиги тор каналларда жойлашган доменнинг минимал магнитостатик энергиясига мос келади.

Ташқи магнит майдони таъсирида қўшни доменлар орасидаги чегара қўйилган майдон йўналиш вектори бўйлаб ҳаракатланади.

Полосковой магнит доменлари ёрдамида магнит диодлар, мантиқий ячейкалар, триггерлар, силжиш регистрлари ва бошқаларни ясаш мумкин.

Ташқи магнит майдон таъсирида гранат ёки ортоферрит монокристалл пардаларида цилиндрик магнит доменлар ҳосил бўлади. парда қвалинлиги якка домен ўлчамларига мос келади. Ташқи майдон ўзгартирилса цилиндрик домен силжийди. Майдон ҳосил қилиш учун одатда Т ва У шаклдаги пермоллой аппликацияялар қўлланилади. Домен сиртмоқ токили пермоллой генератор ёрдамида туғилади. Ферромагнит аппликация ёрдамида эса аннигиляция рўй беради.

Цилиндрик, магнит доменлар асосидаги тузилмалар ҳисоблаш техникаси учун турли амалларни бажарадиган схемаларни ташқи аппликация тизими ёрдамида сиртда жойлаштириш муҳити ҳисобланади. Цилиндрик магнит доменлар асосидаги қурилмалар асосан хотира қурилмаларида қўлланилмоқда. Улар яна магнит кучайтиргичлар ва бошқа қурилмларда ҳам қўлланилади.

Янги материаллар – магнитли ярим ўтказгичлар турли функционал қурилмлар ясашда кенг имконичятлар яратмоқда. Уларга электр ўтказувчанликнинг металл табиатига эга бўлмаган, магнит ва номагнит бирикмалардан ташкил топган магнетиклар киради. Ҳозирги кунда европий халькогениди, хромнинг халькогенид шпинели, кучли легирланган ферритлар (масалан, кремний билан легирланган темир – иттирийли гранат) ва бошқалар каби магнитли яримўтказгичлар жуда машҳур.

Магнит шпинеллар хотира муҳитида ёзиш билан параллел равишда ахборотни ўқиш имконини берадиган актив қурилмалар ясаш имконини яратади.

Металл ва диэлектрик юпқа пардалардан фойдаланишда катта намуна ва тузилмаларда содир бўлмайдиган янги ҳолатлар ва қонуниятлар юзага келади. Пардалар вакуумдаги ток каби бошқарувчи эмиссия токлари ҳосил қилиш қобилиятига эга. Юпқа парадаларда эмиссияланган заряд ташувчилар ток ҳолатлари қонуниятини аниқлаб, ҳажм ичида устунлик қилиши мумкин. Нометалл қаттиқ жисмларда эмиссия токларининг оқиши билан боғлиқ бўлган қонуниятлар диэлектрик электрон асбобларда қшлланилади.

Диэлектрик диод – пардали металл–диэлектрик–металл структурани ташкил этади. Диэлектрик диод ишлаш принципи электровакуум ва ярим ўтказгичли диод ишлаш принципларидан фарқ қилади. Диэлектрик диоддаги тўғрилаш эффекти исток ва сток чиқишидаги иш фарқи билан тушунтирилади ва диэлектрикка жуда кичик чиқиш ишига эга бўлган материалдан контакт суртиш йўли билан бу натижада янада яхшиланиши мумкин. Шу сабабли бир йўналишда катта ток юзага келади, тескари йўналишда эса – жуда кичик.

Диэлектрик транзисторда бошқарувчи электрод (затвор) исток ва сток оралиғидаги юпқа диэлектрик қатламида жойлашади. Баъзи триодларда n – соҳадан юқори омли р – соҳага эмиисия- диэлектрик ролини бажаради. Юқори электр ўтказувчанликка эга бўлган р⁺ - турдаги ярим ўтказгичдан ҳосил бўлган кичик омли соҳалар, электровакуум триоддаги тўр вазифасини бажаради.

Диэлектрик электроника асбоблари ярим ўтказгичли ва электровакуум асбобларнинг афзалликларини ўзида мужассамлаштирган бўлиб, камчиликлардан холидир. Улар микроминиатюр, кам инерцияли, яхши характеристикаларага эга, эмитерловчи электрод қизишига сарф талаб қилмайдилар.

Криоэлектрон асбоблар паст температураларда қаттиқ жисм электронларининг электромагнит майдон билан ўзаро таъсири ҳодисасига асосланган.

Криоэлектрон асбобларда турли ҳодисалар қўлланилган: металл ва қотишмаларнинг ўта ўтказувчанлиги, баъзи диэлектрикларнинг диэлектрик сингдирувчанлигини электр майдон кучланганлигига боғлиқлиги, металларда 80 Кдан паст температураларда ярим ўтказгичлардаги каби хоссаларнинг номоён бўлиши, заряд ташувчиларнинг юқори харакатчанликка эга бўлишлари вабошқалар.

Криоэлектроника принциплари бир қатор асбоблар (криотронлар, квант ва параметрик кучайтиргичлар, фильтрлар, кечикиш линиялари ва бошқалар) ясашда қўлланилади. Энг кенг тарқалган асбоб криотрон бўлиб, ўта ўтказгичларни критик магнит майдон таъсирида ўз ўтказувчанлигини кескин ўзгартириш хоссасига асосланган криоген қайта улагич элемент вазифасини бажаради. Криотрон айнан калит ёки реле вазифасини бажаради. Криотрон фақат икки ҳолатдан бирида жойлашиши мумкин – ёки ўта ўтказувчан, ёки кичик ўтказувчан. Содда криотрон соленоид (бошқарув ўрамлари) орасига жойлаштирилган ўта ўтказувчан маткриалдан ясалган ўрам қисмидан ташкил топади. Криотрон юқори тезликка эга ҳамда жуда микроминиатюр: 1 см² да бир неча мингтагача криотрон жойлашиши мумкин. Криотронлар асосида ўқиш натижасида йўқолиб кетмайдиган мантиқий хотира вазифасини бажарадиган криотрон катта интеграл микросхемалар ясаш мумкин. Бироқ чуқур совутиш ҳолатини юзага келтириш бўйича мавжйд технологик қийинчиликлар, криотронлардпн фойдаланишни чеклайди.

Жозефсон эффектидан фойдаланиш катта имкониятларни яратади. Бу эффект иккита ўта ўтказгичларни бирор кучсиз электрод контакти билан туташтириш натижасида юзага келади. Контакт соҳасида жозефсон туннел ўтиши шаклланади. Бундай ўтишга бўсағавийдан кичик силжиш токи берилса, ўзгармас ток манбаида ўтиш ўзининг нол ҳолатини, кучланиш пасайиши билан тушунтириладиган резистив ҳолатига ўзгартиради. Жозефсон ўтишининг икки ҳолати параметрлари юқори қийматга эга бўладиган, бирор мураккаб ахборотни қайта ишловчи ўта ўтказувчан тизимни яратишда қўлланилиши мумкин.

Суюқ ва қаттиқ электролит ионлари иштирок этадиган электр – кимёвий ўзгартиришлар принципи хемотрон асбобларда қўлланилади. Электр – кимёвий ҳодисалар асосида электрон асбоблардан бир қатор афзалликларга эга бўлган хемотрон асбоблар яратилган: тўғрилагич диодлари, интеграторлар, кучайтиргичлар, электр – кинетик ўзгартиргичлар, қаттиқ фазали электр – кимёвий ўзгартиргичлар ва бошқалар.

Концентрланган турдаги тўғрилагич – диод оксидланувчи – қайтарилувчи электролит билан тўлдирилган шиша корпусдан иборат. Катта электрод ҳажми (платина тўр) кичик электрод (платина сим) ҳажмидан 400 марта кичик, демак, электродлардаги оксидланиш – қайтарилиш реакцияларида қатнашаётган ионлар концентрациясида ҳам фарқ катта бўлади, шу ҳолат билан асбобнинг тўғриловчи эффекти тушунтирилади.

Электр – кимёвий интеграторлар электромеханик, магнит ва электростатик интеграторлардан асосий характеристикалари бўйича ҳеч қолишмайди. Бундан ташқари, улар кам қувват истеъмол қиладилар, кичик ўлчамларга эгадирлар, фақат тезкорлиги кичикроқ.

Хемотрон асбобларининг энг истиқболли йўналиши - электр – кимёвий ячейка орқали электр токи ўтиш натижасида содир бўладиган электродларда фаза ўтиш ҳодисасига асосланган асбоблар ҳисобланади. Бу принцип асосида: машина вақти ўлчагичлари, интеграторлар, бошқарилувчи қаршиликлар, хотира қурилмалари яратилган.

Заряд сақлаш ва узатиш эффекти қўлланиладиган функционал элементлар ҳам, истиқболли ҳисобланади. Бундай асбоблар заряд алоқали асбоблар (ЗАА) деб аталади ва улар мантиқий схемалар, кечикиш линиялари, хотира схемалари ва тасвир олиш тизимлари учун асос бўлиб ҳихмат қиладилар.

ЗААда ахборот асосий бўлмаган заряд ташувчиларнинг пакет зарядлари кўринишида ифодаланиб, қисқа вақт мобайнида потенциал чўнқирликларда сақланиши ва ахборот канали бўйича ярим ўтказгич – диэлектрикларнинг чегараси бўйлаб ҳаракатланиши мумкин. Бу вақтда ЗААга маълум кетма – кетликда такт импульслари берилади.

ЗАА қўлланиладиган асосий соҳалар: ярим ўтказгичли хотира; тасвир сигнали шаклланадиган қурилма; радиотехник сигналларни қайта ишлаш ҳисобланади.

Биоэлектрон асбоблар тирик организмларда ахборот сақлаш ва қайта ишлаш принципи ва структурасига асосланган ҳолда, функционал имкониятларига кўра инсон онгига яқинлаштирилган ўта мураккаб ахборот қайта ишлаш тизимини яратиш учун қшланлади.

Асаб тизими нейрон номини олган панжаралардан ташкил топган. Нейронлар, қаерда жойлашишидан қатъий назар, бир хил структурага эга ва деярли бир хил мантиқий характеристикаларга эгадирлар. Улар такомиллашган универсал мантиқий элементлар ҳисобланадилар. Нейронлар асосида содда ва тартибли нейрон тизимлари қурилади, яъни ягона элемент асосида инсон онгигина еча оладиган мураккаб масалаларни еча олиш қобилиятига эга бўлган тизим яратиш мумкин. Нейрон жисм ва бир (ёки кўп0 кириш (дентдрит) ва чиқиш (аксон) ўсимтадан ташкил топган. Бир нейрон аксони билан кейинги нейрон дендрити бириккан жой синапс деб аталади. Нейронлар одатда уч синфга бўлинади: сенсор датчикларига яқинлаштирилган энергияга жавоб тариқасида сигнал генерацияловчи -сенсор нейронлар; активликни бошқарувчи тўқималарга сигналлар узатувчи - моторли нейронлар; сенсор ва мотор нейронларни бирлаштирувчи -ассоциатив нейронлар.

Онг ёки марказий асос тизими асосан учинчи тур нейронлардан ташкил топган. Нейроннинг ўзи уни ўраб турган суюқликдан юпқа мембрана билан изоляцияланган ва унинг ичидаги метоболик жараён туфайли нейронни ўраб турган суюқликда натрий ионлари жуда кўп бўлишига қарамай манфий калий ионларининг ортиқча концентрацияси мавжуд бўлади. Мембрана орқали калий диффузиясини олдини олиш мақсададида, унда ~70 мВ кечиктирувчи потенциал ушлаб турилади.

Асаб тизимининг ҳар бир қисмида, ҳатто бирлик нейронда ҳам ўнлаб микроасперга тенг токлар оқиб ўтади. Нейронлар генерациялаётган электр сигналларининг асмплитуда ва шакллари 0,1 мкм тартибдаги икки ўлчамли тузилма кўринишидаги мамбрананинг физик хоссалари билан аниқланади. Мембраналар нерв импульси шаклланиш жараёнида асосий роль ўйнайдилар, ҳамда панжара ва ҳар бир панжара ичидаги органеллалар орасида тўсиқлар юзага келтирадилар. Бу билан панжараларда фазо ва вақт бўйича кечадиган биокимёвий реакцияларни бошқарадилар.

Мембрананинг бошқа функцияси – электр майдони ва баъзи махсус кимёвий моддалар таъсири натижасида ўз сингдирувчанлигини кескин ўзгартирадиган характерга эга бўлган таъсири. Нейрон кириш сигнали амплитудасини ўзгартириш билан чиқиш частотасини кучайтириш, кириш сигналларини кўшиш ва бошқа хоссаларга эга. Нейрон сигнални аналог кўринишда узатиши мумкин, шу сабабли нейронлар тизимини мантиқий элементлар ва аналог блоклардан ташкил топган гибрид қурилма деб қараш ммумкин. Унда узатилаётган аналог ахборотнинг йўналиши коммутацияланаётган элементлар орасидаги мантиқлар алоқаси билан аниқланади. Нейроннинг адаптив хоссалари ўқув машиналари ишлаб чиқишда образ ва белгиларни илғаш қурилмаларини яратишда қўлланилиши мумкин.

Биокимёнинг сўнгги ютуқлари молекуляр электрониканинг муваффақиятли ривожланишига олиб келиши мумкин. Махсус таъминот муҳитида ишлайдиган донор панжаралар тизимидан фойдаланиш имконияти ҳам йўқ эмас. Текширишлар натижаси шуни кўрсатди-ки, электроникада тирик табиат хоссаларидан фойдаланиш – техника соҳасида янги илмий-техник революцияга олиб келиши мумкин.

Аморф материаллар (кристалл тузилмаларга эга бўлмаган) асосидаги асбоблар қизиқ имкониятларга эга эканлиги аниқланган. Улар S шаклдаги вольт – ампер характеристикага эгадирлар. Халькогенид шишали элементлар асосида электр қайта ёзиш ва юқори зичликка эга бўлган хотира қурилмалари ясаш мумкин. Бу қурилмалар энергия сарфламасдан ва ўқиганда йўқолиб кетмайдиган ахборот сақлаш имкониятига эга бўлиб, симметрик вольт – ампре характеристика ва юқори радиацияга чидамлиликка эгадирлар.

Ярим ўтказгичлар (парда қалинлиги 1 мкмдан катта бўлмаган) ичидан истиқболли аморф материллар бўлиб Si, Ge, As, Te, In, Sb, Se ёки уларнинг қотишмалари, ҳамда бу ярим ўтказгичлар асосидаги оксидлар асосидаги диэлектриклар ҳисобланади.

14.3. Асосий технологик жараёнлар

ХХ аср охирларига келиб бир қатор янги технологиялар юзага келди: молекуляр – генетик даражадаги биотехнология, талаб этилган хоссаларга эга бўлган сунъий моддаларнинг органик синтези, сунъий конструкцион материаллар (пластмассалар, сунъий толалар, композитлар ва бошқалар) технологияси, мембрана технологиялар, сунъий кристаллар ва ўта соф моддалар технологияси, лазерли, космик ва ниҳоят, ядросини микроэлектроника ташкил этадиган ахборот технологияси.

Микроэлектроника барча ахборотни қабул қилиш, узатиш ва қайта ишлаш, бошқариш тизим ва алоқанинг замонавий элемент базасини шакллантиради.

Микроэлектроника технология сифатида юзага келди. Транзисторлар яратилганч, ягона кристаллда электрониканинг барча асосий элементларини шакллантириш имконияти мавжудлиги ойдин бўлди. Технологик моддаларни ягона жараёнда интеграциялаш юз берди. Бу жараён итеграл – группавий номини олди, бу жараён махсули эса – интеграл схема деб аталди.

Деярли барча жараёнлар интегралланди: модда ва унинг кристалл тузилмаси, детал вва бир қатор маҳсулотлар синтези, ночизиқли физик хоссалар ва улар асосидаги алоҳида ахборот сигналлари ва бу элементларни бирлаштирувчи алоқа асбоблари.

Микротехнология ва радиоэлектроника ҳамда ахборот тизими элемент базаси учун қуйидагилар мос:

- қаттиқ жисм асосида оптимал эоектромагнит элементлар ва қурилмалар яратиш мумкин;

- ҳар бир қаттиқ жисмли тузилма шартли равишда жуда юпқа қатламларга ажратилиши мумкин. Улардан ҳар бири бирор соҳада қалинлик бўйича бир ҳил атом тақсимотига эга бўлиши керак;

- қаттиқ жисм шаклланишининг лойиҳалаштирилаётган ўлчамларга мос равишда ҳар бир соҳа сиртида физик – кимёвий жараёнларни локаллаб, ҳар бир қатламни ҳосил қилиш мумкин;

- синтез жараёнини ўлчамларни сақлаган ҳолда қатлам ва қатлам кетма – кетлигида такрорлаб, ихтитёрий лойиҳаланаётган ўлчамлардаги қаттиқ жисмлди қурилма яратиш мумкин.

Идеал тузилишга эга бўлиш ва кристалл таркибида фақат талаб қилинаётиган кичик киритмалар мавжуд бўлиши учун микротехнологияда сунъий ўстирилган кристаллар қўлланилади.

Техник иловалар учун берилган йўналиишда йўналтирилган, такомиллашган ташқи сирт зарур. Бу мақсадда кристалл иалаб қилинаётгна ўлчам ва йўналишда кесилади. Қалинлиги одатда 200¸500 мкм бўладиган, силлиқ параллел платина – асос шундай ҳосил қилинади. Қаттиқ жисмли асбоб ва қурилмалар ҳосил қилиш учун асос сиртида мураккаб жараёнлар бажарилади. Технологияда сирт тушунчаси фундаментал тушунчалардан бири ҳисобланади. Парда эса қаттиқ жисмнинг материаллаштирилган сиртидир. Микротехнологияда қатламли планар синтез принципларига асосланган ҳолда, юпқа пардалар асосий фундаментал вазифани бажарадилар. Сиртга суртилган юпқа парда қаттиқ жисм хоссаларини ўзгартириши ва амалда қўллаш учун фойдали бўлган ўз хоссаларини намоён қилиши мумкин.

Пардалар турли усулларда ҳосил қилиниши мумкин: эритмалардан, эмульсиядан, газ фазаси қотишмаларидан, вакуумда эркин учувчи молекулалар оқимидан, атомлардан, асоснинг актив иштирокидаги ионлар ёки таъсир натижасида чўкувчи моддаларнинг кучсиз кучи мавжудлигида. Парда металл, ярим ўтказгичли ёки диэлектрик, хатто суюқ ёки суюқ кристалл кўринишда бўлиши мумкин. Парда қалинлиги қўлланиш соҳасига боғлиқ равишда турлича бўлиши мумкин: бир нанометрдан ўнлаб микрометргача.

Қаттиқ жисмли асбоб ва қурилмаларнинг тузилмаси юпқа пардаларни кетма – кет ҳосил қилиш йўли билан шаклланади. Агар асос монокристалл тузилишга эга бўлса, у ҳолда парда у ёки бу даражада доим унга мос равишда танланади. Бу ҳодиса эпитаксия деб аталади. Асос эпитаксияси ва ўстирилаётган парда материалини мос равишда танлаш асосида, турли, баъзи холларда табиатда учрамайдиган тузилмалар ҳосил қилиш мумкин. Талаб қилинган ҳолларда сунъий ҳосил қилинган қаттиқ жисмлар – табиий кристаллардан кескин фарқ қиладиган хоссаларга эга бўлган ўта панжаралар яратилади.

Пардалар ва улар оралиғидаги чегараларда сигнал ўзгариши содир бўлади (кўп электрон ва қатиқ жисмли асбобларнинг ишлаш принципи худди шу ҳолатга асосланаан).

Микротехнологияда монокристалл пардадан ташқари, поликристалл ва аморф – диэлектрик пардалар ҳам қўлланилади. Бу пардалардан транзисторларнинг бошқарув электродлари, улар орасидаги ички алоқа тизимлари шакллантирлади, асбоблар ташқи таъсирлардан ҳимоя қилинади.

Аммо, парда интеграл схема тузилишида қўлланилиши учун, одатда, маълум тасвир ҳосил қилиши керак. Бу жараён маскировка орқали амалга оширилади.

Маска – пластинка, парда ёки фольга бўлиб, унда берилган тасвир бўйича “дарча”лар ҳосил қилинади. Агар бундай маска асосга ўрнатилса, у ҳолда кейинги технологик жараёнларда модда асосга шу дарчалар орқали ўтади ва сиртда мос тасвир ҳосил бўлади. Маскалар олиб – кўйилувчи бўлиб, улар ёрдамида, масалан, диэлектрик асосда ўтиш линиялари, резисторлар ва конденсаторлар тасвирини ҳосил қилиш ҳамда актив элементлар ёки интеграл схемалар ўрнатиш мумкин. Бундай печат монтажи ва пардали технология аралашмаси – гибрид деб аталган.

Агар маска сифатида юпқа парда, унда эса емириш усулида талаб қилинаётган тасвир ҳосил қилинса, умуман бошқа натижа олинади. Пардали маска туфайли асос сиртинининг унга келаётган модда ёки нурланиш оқими билан таъсири фақат очиқ соҳаларда (дарчалар) гина содир бўлади. Пардали маска ҳосил қилишнинг биринчи воситаси – фотолитографиядир.

Фотолитографиянинг асосий принципи шундаки, асосга фотосезгир материал – фоторезист қатлами суртилади, сўнгра у пардали маскала айоантирилади. Бунинг учун у берилган тасвир бўйича (ультра бинафша ёки инфрақизил нур билан) нурлатилади. Тасвир аввал юқори ёйилиш қобилиятига эга бўлган махсус фотопластиналарда (фотошаблонларда) шаклланади, улар фоторезист қатламига контакт ёки проекцияли тизимлар ёрдамида узатилади. Баъзи холларда тасвир резист қатламини, масалан лазер нури билан сканирлаш ёрдамида ҳам ҳосил қилинади.бу жараён экспозиция деб аталади. Бундан сўнг фоторезист махсус қайта ишланади, ёритилади ва дублланади. Фоторезист оддий эмульсиядан шуниси билан фарқ қиладики, у ёритилганда (позитив ёки негативлигиа қараб ультрабинафша нур билан экпонирланган ва экспонирланмаган) махсус соҳалардан умуман йўқолади. Шундай усулда фоторезист қатламида, уни маскага айлантирувчи дарчалар ҳосил қилинади. Дубллаш эса бардошлигини оширади. Кўпгина технологик жараёнларда маска сифатида қўлланиладиган органик фоторезист етарлича чидамли эмас, лекин металларни, ярим ўтказгич ва диэлектрикларни эритишга қобилиятли норганик реагентларга нисбатан чидамлидир. Шу сабабли фотрезист оралиқ маска сифатида ишлатилади. У орқали аввал суртилган, пастки кисмлар, масалан, кремний оксиди қатлами емирилади ва кўп хорлларда қўлланиш учун мўлжалланган пардали маскага айланади. Фотосезгирликка эга бўлмаган кристалл ва пардаларда бундай фотокимёвий усулда тасвир шакллантирилади.

Емириш – бу қаттиқ жисм кристалл панжарасини физик – кимёвий усулда қайта тақсимлашдир. Фотолитографияда емириш суюқ кимёвий эритмалар ёрдамида амалга оширилади. Емиришни яна кимёвий актив газ фазаси, “кимёвий” плазма, маълум энрегияларнинг ион нурлари ва бошқа усулларда амалга ошириш мумкин. Қайси усул билан амалга оширилмасин, емириш маска билан ҳимояланган, очиқ соҳаларда бажарилади. Емирувчи эритма ва емириш усулларини шундай танлаш мумкинки, қаттиқ жисм панжарасини ажратиш тезлиги кристаллографик йўналишга боғлиқ бўлсин, яъни у анизотроп таъсир кўрсатсин. Анизотрон емириш атомларни панжарага ётқизиш сиртини шундай танлайдиники, улар яратилаётган қурилманинг ишчи юзаси сифатида қўлланилиши мумкин бўлсин. Бу емириш ягона кремний кристаллида электрон схема билан бирга бажарилган механик қурилмани ҳажмий микроконструкциясини яратиши мумкин. Натижада ахборот қабул қилиш, қайта ишлаш ва узатиш қурилмаларини интеграллаши мумкин.

Юқорида айтиб ўтилганлардан арсеналдан фойдаланиб кўпгина асбоблар яратиш мумкин, масалан, сиртки акустик тўлқинларда, цилиндр магнит доменлардада ишлайдиган қурилмалар, интеграл оптика, баъзи майдоний транзисторлар.

Бироқ, янада такомиллашган асбоб ва тузилмалар яратиш учун, олдиндан шакллантирилган қаттиқ жисм панжарасига сингиш (кира олиш) усулларига эга бўлиш керак. Бунинг одий йўли – легирлаш, улар ичидан эса – диффузия ҳисобланади.

Диффузияли легирлаш – бу модданинг моддага киритилишидир. Ярим ўтказгичли технологияда, ярим ўтказгич электр – физик хоссалари сифатини ўзгартириш мақсадида унинг таркибига жуда кичик миқдорда 10^-3-10^-19 % киритма киритиш кифоя. Бундан ташқари, киритма жуда кичик чуқурликда – бир ва ундан кам миркрометр даражада киритилиши етарли ҳисобланади.

Фотолитография ва диффузия микротехнологиянинг учта ташкил этувчиларидан иккитаси ҳисобланади. Учинчиси – оксидлаш - оксид ҳосил қилиш билан кислород билан бирикиш ҳисобланади. Кремний оксиди, кремний каби махсус хоссаларга эга. Агар у маълум киритмалар билан легирланса, кремнийли асбоблардан ташқи таъсирдан жуда яхўи ҳимоялайди. Кремний оксиди- физик – механик ва кимёвий тьаркибига кўра кремний билан идеал равишда мувофиқлаштирилган диэлектрик. Ва ниҳоят, кремний икки оксиди – интеграл ва оптик тола учун энг яхши оптик материал.

Агар оксид қатламда тасвир емирилса, оксид қатламидан маска сифатида фойдаланиш ва дарҳол талаб қилинаётган актив соҳалар ҳосил қилиш мумкин.

Планар технология – бу фотолитография ёрдамида оксидланиш ва диффузия жараёнларининг бирлиги.

Технология планар деб номланишига сабаб шуки, кристалл жисмида унинг юза сиртини сақлаган ҳолда асбоблар шакллантиришига имкон беради. У аввал шакллантирилаётган қурилма структурасини бир қатор силлиқ шакллар кўринишида фазода тахлайди ва кетма –кет шакллантиради, қадам –бақадам силлиқ шаклларни реал махсулотнинг ҳажмий структурасига айлантириб боради. Натижада бундай технологиянинг ҳар бир босқичи соддалашади, ишлаб чиқариш тезлиги ва аниқлиги минг мартага ортади, махсулот нархи ўзгармаган ҳолда унинг мураккаблиги ҳам ортади. Фақат, планар технология имкониятларини принципиал чеклайди – бу ўрин алмашинишлар натижасида содир бўлади. Чунки силлиқ қатламлар маҳсулотнинг ҳажмий структурасига айланаётганда, ҳар бир илгари бажарилган структруа кейин бажарилаётган тасвир билан босқичма –босқич ўрин алмашади. Планар технологиядаги ўрин алмашиниш ўлчов ва технологик аппаратуралар ҳамда бошқарув қурилмаларига қаттиқ талаблар қўяди.

Ўрин алмашинишларнинг хатолик чегараси яратилаётган структурадаги детал минимал ўлчамларидан анча кичик. Бу хатолик қанча кичик бўлмасин, у ҳар бир ўрин алмашиниш натижасида қўшилиб боради ва қурилма қанчалик мураккаб бўлса, хатолик қиймати ҳам шунча катта бўлади. Ўрин алмашинишлар сони чексиз равишда кўп бўлиши мумкин эмас. Шу сабабли ўрин алмашинишларни, аниқроғи планар технологиядаги ўрин алмашинишларни йўқотишга интилиш керак.

Планар технология физик – кимёвий жараёнларни махсус яратилган бир жинсли бўлмаган асос сиртига нисбатан танланиш (селективлик)га асосланган. Одатда бу бир жинсли бўлмаган асослар пардали маскалар ёрдамида ҳосил қилинади, лекин легирланиш жараёнларини локаллаш, пардаларни ўстириш, емириш жараёнларида аввалги технологик босқичларда яратилган қаттиқ жинсли қурилма элементларини синтез қилишда бир жинслик эмаслик муҳим рол ўйнайди. У ҳолда олдинги босқичлар кейиги босқичлар билан ўз-ўзи билан ўрин алмашиниши содир бўлади. Бундай иккиланган маскировка тизимига (оксидли ва нитридли) асосланган жараён – изопланар номини олган.кримний нитриди, худди оксиди каби – яхши диэлектрик ва маскалувчи материал ҳисобланади. Шуниси ахамиятга эгаки, у оксидланиш жараёнини маскалайди ва бу вақтда кремний оксиди ёки нитридини селектив парчалайдиган эритма танлай олади. Демак, транзистор структурасидаги баъзи элементлар ўрнини эгаллаш, кристалл таркибига киритилган изояцияловчи диэлектрик шакллантириш аниқлиги ортади. Натижада барча характеристикалар яхшиланди, инте6грация даражаси ортди.

Кристалларга асосланган микроструктура технологияси сунъий ўрин алмашинишлар билан ажралмас саналади ва бу ҳолат унинг асосида шаклланаётган қурилманинг ички мураккаблик даражасига катта талабалар қўяди.

Фотолитография – фото – кимёвий реакцияларга асосланган, ва ёйиш қобилияти бўйича чекланишлар ичида энг принципиали экспонирланувчи нурланишнинг тўлқин узунлиги l ҳисобланади.

Тўлқин узунлиги 2lдан ортган сари асосда экспонирланаётган тасвирни бузувчи интерференция, дифракция ва улар билан боғлиқ бўлган ночизиқли бузилишлар сезиларли бўла бошлайдилар.

Агар ультра бинафша нур корпускуляр нурланиш (электронлра, протонлар, анча оғир ионлар) билан алмаштирилса, янги муаммолар юзага келади.

Ион нур ионлар энергияси боғлиқ равишда атомларни кристалл панжарасидан туртиб чиқариши (ионли емириш) ёки унга у ёки бу чуқурликда сингиши мумкин. Иккинчи ҳолатда мос равишда ионларни танлаб, кристаллни легирлаш (ионли легирлаш ёки ион имплантацияси), унда диэлектрик парда ҳосил қилиш (кислород ионлари ёки азотни кремний билан кимёвий таъсири натижасида яхши диэлектриклар – кремний оксиди, кремний нитриди, кремний оксид нитриди ҳосил бўлиб, кейинчалик асоснинг махсус соҳаларига тезлаштирилган локал диффузия бажариш учун мос равишда панжара қисман парчаланади) мумкин. Ионларнинг кичик энергиясида қўшимча имкониятлар юзага келади, масалан, ионли – кимёвий емириш, эпитаксиал пардании ўстириш шароитларини яхшилаш ва такомиллаштириш даражасини ошириш учун. Ион тўпламларини уларни фокуслаб, асоснинг керакли миркосоҳаларига йўналтириб, тўплам таркибидаги ионлар нисбати ва энергияларини ўзгартириб бошқариш мумкин. Шундай қилиб микротехнологиянинг барча жараёнларини бир камерада, электр ҳисоблаш машминалари ёрдамида, шаблонлар ва бошқа оралиқ асбоблар ва жараёнларсиз бошқариш мумки. Агар “классик” микротехнология фотокимё, диффузия ва кристалл – газ, кристалл – суюқлик тизимидаги гетероген физик – кимёвий жараёнларга асосланган бўлса, янги нанотехнология электронокимё ва рентгенокимё, ионли легирлаш, қаттиқ жисмни молекуляр, атом ва ион оқимлар ҳамда плазма билан физик – кимёвий жараёнлари платформасига ўтмоқда.

Назорат саволлари

1. Электрон асбоб манфий қаршилиги тушунчасига таъриф беринг.

2. Кўчкили – учма диодларда қандай жараёнлар натижасида мафий қаршилик юзага келишини тушунтиринг.

3. Ганн диоди учун ярим ўтказгичли материаллар қандай хоссаларга эга бўлиши керак ?

4. Ганн диодида доменлар ҳосил бўлиш жараёнини тушунтириб беринг.

5. Нима учун манфий қаршиликка эга бўлган диодларда кучайтириш ва генрациялаш мақсадида ҳажмий резонатордан фойдаланилади ?

6. Туннел диоди вольт – ампер характеристикаси баъзи қисмларидаги ток характерини тушунтиринг.

7. ЎЮЧ транзисторлари нима учун арсенид - галлийдан тайёрланишини тушунтиринг.

8. Транзистор тезкорлигини аниқловчи сабаларни келтиринг.

9. Функционал қурилмаларни яратиш учун қандай шароитлар белгиланган ?

10. Функционал электроника асбоблари қандай материаллар асосида ясалади ?

11. Функционал электроника оптоэлектрон асбоблари ишлаш принципи қандай ходисаларга асосланган ?

12. Акустоэлектрон асбобларда қандай ходисалар қўлланилади ?

13. Магнитоэлектрон асбобларнинг ишлаш принципи.

14. Диэлектрик диод ва триод конструкциялари.

15. Криотрон конструкцияси ?

16. Қандай асбобларда электркимёвий ўзгартириш ҳодисаси қўлланилади ?

17. Заряд алоқали асбобларнинг қўлланиш соҳалари ?

ФОЙДАЛАНИЛГАН АДАБИЁТЛАР

1. Б.М. Тареев, Н.В. Короткова, В.М, Петров, А,А, Преображенский. Электрорадиоматериалы- М.: Высшая школа, 1978.

2. Н.П. Богородицкий, В.В. Пасынков, В.М. Тареев. Электро – технические материалы- М.: «Энергоатомиздат», 1985.

3. Майофис И.М. Химия диэлектриков- М.: «Химия», 1981.

4. Рене В.Т. Электротехнические материалы. – Л., 1984.

5. Справочник по электротехническим материалам. –М.:, «Энергоатомиздат», в 3 т., 1986-1988.

6. А.Т. Белевцев. Ремонт и обслуживание вычислительных машин- М.: Высшая школа, 1990.

7. И.Е. Ефимов, Ю.И. Горбунов, И.Я. Козырь. Микроэлектроника, М.: Высшая школа, 1977.

8. Петров К.С. Радиоматериалы, радиокомпоненты и электроника. Учебное пособие, Спб.: Питер, 2006.

9. Демаков Ю.П. Радиоматериалы и радиокомпоненты, Учебное пособие, 1999.

МУНДАРИЖА

Кириш..............................................................................................................	3
I БОБ Радиоматериалларнинг асосий хусусиятлари ва тавсифномаси..................................................................................................	5
1.1. Радиоматериалларнинг электр тавсифномаси......................................	5
1.2. Радиоматериалларнинг иссиқлик тавсифномаси.................................	8
1.3.Радиоматериалларнинг механик ва физик-кимёвий тавсифномаси..................................................................................................	13
Назорат саволлари..........................................................................................	17
II БОБ Ярим ўтказгич материаллар..........................................................................	18
2.1. Ярим ўтказгичнинг физик модели........................................................	18
2.2.Хусусий ярим ўтказгичларнинг электр ўтказувчанлиги...............................................................................................	19
2.3.Киритмали ярим ўтказгичларнинг электр ўтказувчанлиги...............................................................................................	21
2.4. Ярим ўтказгичлар тайёрлаш технологияси..........................................	22
Назорат саволлари.........................................................................................	23
III БОБ Ўтказгич материаллар....................................................................................	24
3.1. Юқори ўтказувчан ўтказгич материаллар............................................	24
3.2. Юқори қаршиликка эга бўлган ўтказгич материаллар.......................	30
Назорат саволлари..........................................................................................	38
IV БОБ Диэлектрик материаллар...............................................................................	39
4.1. Диэлектрикларда электр ҳодисалар......................................................	39
4.2. Органик қаттиқ диэлектриклар.............................................................	45
4.3.Пластмассалар, изоляцияловчи локлар, эмаллар, компаундлар...................................................................................................	46
4.4. Ноорганик диэлектриклар. Радиокерамик материаллар.....................	51
4.5. Пьезоэлектрик материаллар...................................................................	59
4.6. Газ ҳолатдаги ва суюқ диэлектриклар..................................................	65
Назорат саволлари.........................................................................................	69
V БОБ Магнит материаллар......................................................................................	70
5.1. Материалларнинг магнит тавсифномаси..............................................	70
5.2. Магнит юмшоқ металл материаллар.....................................................	74
5.3. Магнит қаттиқ металл материаллар......................................................	79
5.4. Ферритлар ва магнит диэлектриклар....................................................	82
Назорат саволлари.........................................................................................	85
VI БОБ Ёрдамчи материллар......................................................................................	86
6.1. Металл контакт материаллар.................................................................	86
6.2. Нометалл контакт материаллар.............................................................	86
6.3. Ўтказувчи ва резистив пасталар............................................................	87
6.4. ИМС корпуслари.....................................................................................	87
6.5. Кавшарлар................................................................................................	88
6.6. Флюслар...................................................................................................	91
Назорат саволлари.........................................................................................	92
VII БОБ Квант электроникаси материаллари.............................................................	93
7.1. Электроптик ва ночизиқли оптик материаллар...................................	93
7.2. Электретлар.............................................................................................	97
Назорат саволлари..........................................................................................	98
VIII БОБ Резисторлар.....................................................................................................	99
8.1. Таснифи ва конструкциялари................................................................	99
8.2. Асосий параметрлари.............................................................................	103
8.3. Умумий мақсадларга мўлжалланган резисторлар...............................	108
8.4. Прецизион резисторлар..........................................................................	113
8.5. Юқори частотали ва ўта юқори частотали резисторлар.....................	115
8.6. Юқори мегаомли ва юқори вольтли резисторлар. Махсус ишларга мўлжалланган резисторлар...........................................................................	117
8.7. Интеграл микросхемалар резисторлари................................................	118
Назорат саволлари..........................................................................................	120
IX БОБ Конденсаторлар..............................................................................................	121
9.1. Таснифи ва конструкциялари................................................................	121
9.2. Асосий параметрлари............................................................................	125
9.3. Ўзгармас сиғимли юқори частотали конденсаторлар.........................	130
9.4. Ўзгармас сиғимли паст частотали конденсаторлар.............................	132
9.5. Ўзгарувчан сиғимли ҳаво конденсаторлари.........................................	136
9.6. Яримўзгарувчан конденсаторлар. Махсус конденсаторлар................	137
9.7. Интеграл миркосхема конденсаторлари...............................................	139
Назорат саволлари.........................................................................................	141
Х БОБ Индуктивлик ғалтаклари...............................................................................	142
10.1. Таснифи ва конструкциялари..............................................................	142
10.2. Асосий параметрлари..........................................................................	143
10.3. Юқори частота индуктивлик ғалтаклари............................................	144
10.4. Контур индуктивлик ғалтаклари.........................................................	150
10.5. Боғланиш ғалтаклари. Вариометрлар. Юқори частоталар дроссели................................... ......................................................................	152
10.6. Индуктивлик ғалтакларининг интеграл қўлланилиши.....................	155
Назорат саволлари.........................................................................................	157
XI БОБ Фильтрлар.......................................................................................................	158
11.1. Актив RC – фильтрлар ва рақамли фильтрлар...................................	158
11.2. Интеграл пьезоэлектрик фильтрлар....................................................	159
Назорат саволлари..........................................................................................	162
XII БОБ Паст частотали трансформаторлар ва дросселлар......................................	163
12.1. Таснифи ва асосий параметрлари........................................................	163
12.2. Паст частотали куч трансформаторлари.............................................	163
12.3. Мослаштирувчи трансформаторлар....................................................	165
12.4. Интеграл микросхемаларда мослаштирувчи трансформаторлар.........................................................................................	165
12.5. Паст частотали дросселлар..................................................................	167
Назорат саволлари..........................................................................................	167
XIII БОБ Алмашлаб улагичлар.....................................................................................	168
13.1. Алмашлаб улагичлар………………………………………................	168
13.2. Реле……………………………………………………………............	171
Назорат саволлари………………………………………………….............	175
XIV БОБ Телекоммуникация қурилмалари истиқболли элементлари ва компонентлари...............................................................................................	176
14.1. Телекоммуникация тизимларининг актив компонентлари...............	176
14.1.1. Манфий актив қаршиликка эга бўлган диодлар......................	177
14.1.2. Биполяр ЎЮЧ транзисторлар....................................................	183
14.1.3. Майдоний ЎЮЧ транзисторлар................................................	184
14.2. Функционал қисмлар............................................................................	184
14.3. Асосий технологик жараёнлар.............................................................	190
Фойдаланилган адабиётлар...........................................................................	197
Мундарижа......................................................................................................	198

Ўқув нашри

2007-2008 ўқув йили

Абдуллаев Ахмед Маллаевич

Алимова Нодира Батирджановна

Бустанов Хабибулла Хамидович

Кузьмина Галина Николаевна

РАДИОМАТЕРИАЛЛАР ВА РАДИОКОМПОНЕНТЛАР

5522000 “Радиотехника”

йўналишларида таълим олаётган бакалаврлар учун

ўқув қўлланма

Нашрга рухсат берилди 2008 й. 12.09

Офсет қоғози. Буюртма № 128. Босма.

Тираж 100 нусха

Тошкент ахборот технологиялари университети

(ТАТУ Илмий – услубий кенгашининг

2008 йил 22 майдаги № 9 - сонли баённомаси)

томонидан нашрга тавсия этилган

Маъсул мухаррир: Х.К. Арипов

Мусаххих: Х.Х. Бустанов