Трансформаторлар. Магнит өрісінің энергиясы

Қуаттың тұрақты мәнінде айнымалы ток кернеуінің ток күшімен қатар өзгеруін айнымалы токтың трансформациясы дейді. Айнымалы токтың трансформациясын жүзеге асыру үшінтрансформатор деп аталатын құрал қолданылады. Ол электромагниттік индукция құбылысының негізінде жұмыс істейді. Бұл құралды орыс ғалымы П.Н. Яблочков ойлап тапқан, кейін оны И.Ф. Усагин жетілдірген. Кәзіргі трансформаторлар, Фуко тогын азайту үшін оқшауланған пластинкалардан құралған тұйық өзекшеден тұрады. Темір өзекке орам саны әртүрлі, N1 және N2 екі катушка оралған. Егер орам саны аз катушкаға (бірінші) U1айнымалы кернеу көзін қосатын болса, онда екінші катушканың ұштарында электромагниттік индукция заңы бойынша U2 кернеу алынады. Кернеулердің бір-біріне аз немесе көп болуы трансформатор катушкаларындағы орам сандарына байланысты болады. Трансформатордың мақсаты

Трансформатор айнымалы токты, кернеуді бірнеше есе арттырып немесе кемітіп, ал қуатты іс жүзінде шығындатпай (энергия шығынсыз) түрлендіру. Оның құрлысы феромагниттік өзекшесі бар екі катушка (екі орамдар). N1–бірінші реттік орам саны, N2 – екінші реттік орам саны. Өзекше бірінші және екінші реттік барлық орамдарды бірдей магнит өрісі (магнит ағыны) тесіп өтетіндей етіп өз бойында және қималарда магнит ағынын жинақтайды. Нәтижесінде әр орамда бірдей индукция ЭКҚ­і пайда болады (еі)

1. Жүктемесіз жүріс тәртібі (I2=0). Екінші орам тұйықталмаған.

Егер R=0, онда - 1 орамдағы индукцияның ЭҚК-і

k – трансформация коэффициенті

k>1 ‒ төмендеткіш трансформатор (U1>U2, N1> N2 )

k<1 ‒ жоғарылатқыш трансформатор (U1

Жұмыстық жүріс тәртібі (I2≠0). Екінші орам R жүктеме арқылы тұйықталды.



Трансформаторлар аз шығынмен электр энергиясын таратуда кернеуді арттыру үшін қолданылады. Кернеуді неше рет арттырса, ток күші сонша есе кемиді. Казіргі трансформатордың ПӘК­і өте жоғары, ол 99%­ға дейін жетеді, яғни шығын бар болғаны 1-2%.

33 Шалаөткізгіштердің электр өткізгіштігі

Шалаөткізгіштер — электр өткізгіштігі (σ) бойынша металдар мен диэлектриктердің арасынан орын алатын (10–8Ом–1см–1<σ<10–6Ом–1см–1) заттар; бөлме температурасында (300ӘК) шалаөткізгіштік қасиеттері анық байқалатын заттар тобы. Шалаөткізгіштерге Менделеевтің периодтық жүйесінің ҚV тобындағы графит (G), кремний (Sі), германий (Ge), сурьма (Sb), қалайы (Sn); V тобындағы фосфор (P), күшәлә (As); П тобындағы селен (Se), теллур (Te) элементтері, сондай-ақ кейбір тотықтар, көптеген қорытпалар, органик. қосылыстар жатады. Шалаөткізгіштердің металдардан ерекшелігі — олардың меншікті кедергілері (r) мен электр өткізгіштігі (σ) температура жоғарылағанда күрт өзгереді: r — кемиді, σ — артады; ал металдарда олар керісінше өзгереді. (r артады, σ кемиді). Аса төмен темпетурада таза Шалаөткізгіштердің меншікті кедергілері өте жоғары, ал электр өткізгіштігі тым аз болғандықтан олар диэлектриктерге ұқсайды. Төмен температурада олардың атомдарының валенттік электрондары коваленттік байланыста болып, заряд тасымалдаушылар болмайды. Темпертура жоғарылағанда Шалаөткізгіштерде теріс зарядталған бос электрондар мен оң зарядтың рөлін атқаратын жылжымалы “кемтіктер” (электрондары жоқ бос орындар) пайда болып, олардың электр өткізгіштіктері артады. Нәтижесінде Шалаөткізгіштерде пайда болған толық ток (Қт) — екі токтың қосындысына тең болады: Қт=Қэ+Қк, мұндағы Қэ, Қк — электрондық және кемтіктік токтар. Таза Шалаөткізгіштерде σ температураға байланысты экспоненциалды түрде өзгереді: σ=σ0ехр(–eA/kT), мұндағы eA — электр өткізгіштің активациялық энергиясы, σ0 — температураға байланысты өзгеретін коэффициент, k — Больцман тұрақтысы. Шалаөткізгіштерге әр түрлі қоспалар енгізілгенде олардың электр өткізгіштігі күрт өседі. Оларда электр тогын негізгі және қоспа зат атомдарынан босаған валенттік электрондар мен “кемтіктер” құрайды. Токты тасымалдаушыларға кристалл құрылымының әр түрлі ақаулары: кристалл торларындағы вакансиялар (бос орындар), түйінаралық бөгде атомдар, тағы басқа жатады. Қоспалар мен ақаулар донорлар және акцепторлар болып ажыратылады. ҚV топ кристалдарының (Ge, Sі) 4 атомымен ковалентті байланыс жасап, валенттік электрондарының біреуі бос электронға айналатын V топ элементтерінің (As, P) қоспаларын донорлар деп атайды. Донорлар Шалаөткізгіштерде негізінен электрондық немесе n-типтік өткізгіштік тудырады. ҚV топ элементтерінің (Ge, Sі, Sb) кристалдарына енгізілген ҚҚҚ топ элементтерінің (Al, Ga, Zn) қоспалары кристалл ішінде “кемтіктер” тудырады. Мұндай қоспалар акцепторлар деп аталады. Акцепторлар Шалаөткізгіштерде негізінен “кемтіктік” немесе р-типтік өткізгіштік тудырады. Электрондар мен “кемтіктер” саны шамалас Шалаөткізгіштердің электр өткізгіштігі аралас өткізгіштік деп аталады. Шалаөткізгіштердің электр өткізгіштік сипаты (электрондық немесе “кемтіктік” болуы) Холл эффектісінің таңбасы бойынша анықталады. Екі түрлі Шалаөткізгіштердің немесе Шалаөткізгіштер мен металдың түйіскен жеріндегі электрлік кедергінің шамасы ток бағытына тәуелді өзгеріп отырады. Түйісу аймағында бір бағытта ғана ток өткізетін жапқыш қабат түзіледі. Бұл құбылыс айнымалы ток түзеткіштерінде (диодтарда) пайдаланылады. Жарық әсерінен кедергісі өзгеретін Шалаөткізгіштер (фотокедергілер) оптик. өлшеулерде және фотоэлектрондық автоматикада кеңінен қолданылады. Шалаөткізгіштердің температура өзгерісіне сезімталдығы өте жоғары термометрлер жасауда пайдаланылады. Осындай құрылғылардың (термисторлардың) көмегімен биологияда,медицинада өсімдіктердің немесе тері бетінің әр нүктесінің температурасы анықталады. Әр түрлі Шалаөткізгіштердің немесе Шалаөткізгіштер мен металдың дәнекерленген түйінін бір жағынан қыздырғанда, олар ток көзіне (жылу генераторына) айналады. Күн сәулесінің энергиясын тікелей электр энергиясына айналдыратын күн батареялары ғарыш кемелеріне орнатылады. Радиоэлектрониканың негізгі тетіктеріне жататын транзисторлар р және n типтік өткізгіштігі бар, тізбектеп жалғанған үш жартылай өткізгіштен тұрады. Олар мынадай ретпен жалғануы мүмкін: n-р-n немесе р-n-р. Бұлардың түйіскен жерлерінде электр тербелістері пайда болады және күшейтіледі. Қазіргі заманғы радиотех. аппаратураларда шала өткізгіш диодтар мен транзисторлар кеңінен қолданылады. [1]



34 Микроэлектроника. Диод. Транзистор.

Микроэлектроника- микроминиатюралы электрондық функционалды тораптар мен блоктар жасау мәселесімен айналысатын электроника ғылымының саласы. Оның шығуына электрондық аппаратуралар құрылысының күрделенуі,аумағының үлкеюі және жұмыс сенімділігіне қойылатын талаптың артуы себепші болды.Жеке аппаратураларда бірнеше кейде ондаған мың электрондық лампы, транзистор, резистор, трансформаторлар қолдану олардың аумағын үлкейтті әрі оларды құрастыру (дәнекерлеп не пісіріп) көп еңбекті қажет етті. Ғылыми ізденістердің нәтижесінде электрондық аппаратуралар жасауға конструкциялық - техникалық жаңа тәсілдер (баспалық монтаж, модуль және микромодуль, интегралдық схемалар т.б.) табылып іске асырылды.
Қатты дене физикасы мен жартылай өткізгіштер электроникасы саласындағы жетістіктерді пайдалану нәтижесінде микроэлектроника жаңа конструкциялы, бір- бірімен технологиялық және электрлік байланыста болатын электрондық құрылғылар (функционалды схемалар мен тораптар) жасау мәселесін шешті.Мұнда микроминиатюралы элементтер тобы мен оларды бір-бірімен электрлік жолмен жалғастыру белгілі бір технологиялық процесс бойынша орындалып, ортақ функционалды торап жасалды. Осы тәсілмен жартылай өткізгіш материалдан жасалған дайындамаға біртектіэлектрондық функционалды тораптардың бір тобын орналастыру мүмкін болды. Мұндағы әрбір функционалды торап жеке элементтер жиынтығынан емес керісінше пластина бетін бірқатар интегралдық өңдеулерден өткізу нәтижесінде пайда болды. Осы микроминиатюралы торап интегралдық микросхема немесе интегралдық схема (ИС) деп аталады.Осыан байланысты М-дағы элемент ұғымы да өзгерген. Элемент рөлін интегралдық схема атқарады.
Жасау технологиясымен онда пайдаланылған физикалық принциптер негізінде микроэлектроника интегралдық, вакуумдық микроэлектроника және функционалдық электроника деген салаларға ажыратылады. Интегралдық электрониканың шығуына байланысты микроминиатюралы радиоэлектрондық және интегралдық схемаларға негізделген аппаратуралар жасау ісі дами бастады. Жартылай өткізгішті интегралдық схема жасау үшін планарлы-эпитаксиалды деп аталатын технологиялық процесс қолданылады. Бұл тәсіл жартылай өткізгіш пластинаны механикалық және химиялық өңдеуден өткізу; пластина бетіне қажетті электрлік - физикалық қасиеттері бар қабат жасау; фотолитография; легирлеу; пластина бетіне металл электродтар, жалғастыру тізбектерін, контактілік жолақтар жасау секілді жұмыстар тізбегінен құралады. Осы аталған технологиялық процестердің ең жауаптысы - фотолитография. Ол жартылай өткізгіш пластинаның жеке учаскелерін талғап өңдеуге мүмкіндік береді. Жасалатын дайындаманың негізі ретінде p-типтес жартылай өткізгіш- кремний пластина алынады. Оның бетіне кремнийдің n-типтес эпитаксиалды қабаты, ал бұның үстіне кремний қос тотығы жалатылады.Тотықтанған кремний пластинасының бетіне жарық сезгіш лак- фоторезист жағылады. Кепкен соң фоторезисттің үстіне фотошаблон беттестіріліп, ультракүлгін сәулемен сәулелендіріледі. Оның жарықталған учаскелері полимерленеді. Фотошаблон алынып, оның полимерленген учаскесі шайылып тасталады.Қышқылмен өңделген кезде кремнийдің сәуледен көлеңкеленбеген учаскесі мүжіліп желінеді. Осыдан кейін оның полимерленген учаскесі арнаулы қышқыл арқылы фоторезисттен тазартылады. Осы өңдеулер кезінде ешқандай өзгеріске ұшырамаған кремний тотығының жұқа қабыршық қабаты перде ретінде пайдаланылады да диффузиялық құбылыс негізінде n-типтес кремнийдің айналасы p-типтес кремниймен қапталады.Осыдан соң пластина жаңадан қосымша кремний қабаты түзіледі. Интегралдық схема дайындаудың пленкалық, гибридтік, бірнеше әдіс біріктірілген, көп кристалдық, вакуумдық түрлері бар.

Дио́д (көне грекше: δις[1] — екі және -од[2] шекті) — екі электродты, электр тогының бағытына байланысты әр-түрлі өтімділігі бар электронды аспап (прибор).

Диодтарды дамыту бiрден екі бағытта XIX ғасырдың үшiншi ширегiнде басталды: 1873 жылы британдық ғалым Фредерик Гутри термиондық (вакуум шамды тікелей қыздыру арқылы), ал 1874 жылы германдық ғалымды Карл Фердинанд Браун (қатты денелi ) кристалды диодтарды жұмыс істеу принцип ашты. 1880 жылдың 13 ақпанында Томас Эдисонды қайтадан термионды диодтың жұмыс істеу принципін қайта ашты, және содан соң 1883 жылы патенттеген(№ 307031-шi АҚШ патентi). Дегенменде Эдисон жұмыстарын ары қарай дамытуға идея болмады. 1899 жылы германдық ғалым Карлы Браун Фердинанд кристаллды түзеткiштi патенттады.

1.Екі электродты электровакуумдық аспап немесе жартылай өткізгіштік диод, токты бір бағытта өткізетін құрал. Радиоаппаратураларда айнымалы токты түзету,модуляцияланған тербелістерді детекторлеу, жиіліктерді өзгерту, электр тізбектерін қайта қосу үшін қолданылады.

2. Екі электродты вакуумдық, газразрядты немесе шалаөткізгіш аспап; электр тогы бағытына байланысты өткізгіштігі әр түрлі болады: тура бағыттагы токтар үшін өткізгіштігі жоғары және кері бағыттағы токтар үшін — төмен. Электр және радиоэлектрондық аппараттарда айнымалы токты түзету,детекторлеу, электр тербелістерін түрлендіру, электр тізбектерін ажыратып-қосу үшін қолданылады.

Транзистор (ағылш. transfer - тасымалдау және resistor - кедергіш) — электр тербелістерін күшейтуге, оларды тудыруға және түрлендіруге арналып жартылай өткізгіш кристалл негізінде жасалған электрондық құрал. [[Электрондық шам] сияқты қызмет атқаратын транзисторлар одан өлшемінің едәуір кішілігімен, электр энергиясын тұтынудағы аса үнемділігімен, механикалық аса беріктігімен және бүлінбей ұзақ жұмыс істейтіндігімен, бірден әсер етуге әзірлігімен ерекшеленеді.Радиолампа орнына қолданылатын жартылай өткізгіш аспаптар (транзисторлар) негізінде жасалған өте кішкентай радиоқабылдағыштарды көбінесе транзисторлар деп дұрыс атамайды; оның дұрыс атауы — транзисторлы қабылдағыш немесе транзистор негізінде жасалған қабылдағыш.

1956 жылы қос полярлық транзисторды ойлап шығарғандары үшін Уильям Шокли, Джон Бардин және Уолтер Браттейн физикадан Нобель премиясын алған болатын.


5657161972524084.html
5657235049049564.html
    PR.RU™