Elektronika va asbobsozlik

Solishtirma o‘tkazuvchanlik γ (Sm/m)—solishtirma qarshilikka teskari kattalik: γ= 1/r.
Qattiq dielektriklarda solishtirma hajmiy o‘tkazuvchanlik γ = 1/ ρ_v (Sm/m, Om^-1·m^--1) va solishtirma yuza o‘tkazuvchanlik γ_s = 1/ ρ_s (Sm) lar bo‘ladi.
Radiomaterialning elektr o‘tkazuvchanlik darajasi solish-tirma o‘tkazuvchanlik bilan harakterlanadi. Masalan, o‘tkazgichlarda γ=10⁵÷10⁸ Sm/m, yarim o‘tkazgichlarda esa γ=10⁵ — 10^-7 Sm/m tarzda bo‘ladi. Qattiq dielyoktriklarning solishtirma hajmiy va yuza o‘tkazuvchanliklari juda kichik: γ_v = 10 ^-7 ÷ 10^-18 Sm/m; γ_s = 10^-8 ÷ 10 ^-16 Sm. Bu xususiyat ulardan elektron qurilmaalarning turli elektr potensiallar ostida bo‘ladigan qismlarini izolyatsiyalash uchun foydalanish imkonini beradi.
Yupqa plyonkalar (dielektriklar, yarim o‘tkazgichlar va b.) ning, masalan, yupqa plyonkali integral mikrosxemalarda plyonkalar qarshiligini baholash uchun plyonka qarshiligi R_p (Om/m) ning mazkur plyonka sirtining kvadratiga nisbatidan (3- rasm) foydalaniladi: R_p = ρα/Δα = ρ/Δ.
Mana shu ifodadan R_p plyonka materialining solishtirma elektr qarshiligi ρ ga va qalinligi Δ ga bog‘liqligi kelib chiqadi. Plyonkaning qalinligi bevosita o‘lchash qiyin bo‘ladigan ko‘p hollarda R_p ning elektr xarakteristikasi (parametr) dan foydalaniladi.
Dielekpgrik singdiruvchanlik ε_r (nisbiy dielektrik singdiruvchanlik) dielektrik yoki yarim o‘tkazgichnnng elektr sig‘im hosil qilish xususiyatini ifodalaydi. O‘lchamlara ma’lum yassi kondensator (4- rasm) ning sig‘imi S (F) undagi dielektrikning dielektrik singdiruvchanligiga to‘g‘ri proporsional: S =ε_αS/h, bunda ε_α — absolyut dielektrik singdiruvchanlik, F/m, 5 — bitta metall qoplamaning yuzi, m², h — dielektrik qatlamning qalinligi, m; ε_α = ε_oε_g, bunda ε_o = 8,85416·10 ^-12 - elektr doimiysi, F/m, ε_r — nisbiy dielektrik singdiruvchanlik (o‘lchamsiz kattalik). Vakuumning dielektrik singdiruvchanligi eng kichik (ε_g = 1), suyuq va qattiq dielektriklarniki (ε_r ≈ 2 ÷ 17); havoning dielektrik singdiruvchanligi esa ε_r = 1,00058.
Segnetoelektriklar deb ataluvchi ba’zi qattiq (aktiv) dielektriklarning xona temperaturasidagi dielektrik singdiruvchanligi juda katta qiymatga yetadi (ε_r = 1500 ÷ 7500). Bu xususiyat ulardan foydalanib juda kichik o‘lchamli kondensatorlarni tayyorlash imkonini beradi.
Dielektrik singdiruvchanlikning temperatura koeffitsienti TK ε_r (K^-1) elektrotexnika materiallarning dielektrik singdiruvchanligi ε_r ning temperaturaga ko‘ra o‘zgarishini ifodalaydi (5- rasm).


TK ε_r = ,
bunda va - materialning boshlang‘ich T₁ va oxirgi T₂ temperaturadagi dielektrik singdiruvchanliklari. Dielektrik singdiruvchanlikning temperatura koeffitsienti musbat yoki manfiy qiymatga ega bo‘lib, mos ravishda mazkur dielektrikning singdiruvchanligi ortishini yoki kamayishnni (temperatura ortganda) ko‘rsatadi.
Dielektrik isroflarning burchak tangensi tg o‘zgaruvchan elektr maydonda ishlatilayotgan dielektrikda sochiluvchi aktiv energiya isrofini harakterlaydi. Elektrotexnikadan ma’lumki, agar o‘tkazgichga bir gal o‘zgarmas kuchlanish, keyin o‘zgaruvchan kuchlanish (bunda o‘zgaruvchan kuchlanishning haqiqiy qiymati o‘zgarmas kuchlanish qiymatiga teng) ulansa, ikkala holda isrof bo‘ladigan quvvat (Vt) o‘zaro teng R₌ = R_~ bo‘ladi.
Agar dielektrikka bir gal o‘zgarmas kuchlanish, keyin o‘z-garuvchan kuchlanish ulansa, o‘zgaruvchan kuchlanish ulangan dielektrikdagi quvvat isrofi o‘zgaruvchan kuchlanish ulangan dielektrikdagidan ancha katta bo‘ladi: R _~ >R₌.
Energiya isroflaridagi farq faqat dielektriklarda kuzatiladi. O‘zgaruvchan yoki o‘zgarmas elektr maydonlarda ishlatiladigan dielektriklarda kuzatiladigan quvvat isroflari dielektrik isroflar deb ataladi.
O‘zgarmas kuchlanish ulangan dielektrikda faqat aktiv tok o‘tkazuvchanlik toki I_o‘t oqadi. Bu holda dielektrikda isrof bo‘ladigan aktiv quvvat (Vt) quyidagiga teng bo‘ladi:
P=UI_o‘t
O‘zgaruvchan kuchlanish ostida ishlaydigan dielektrikdan faza (vaqt) bo‘yicha siljigan uch xil tok: siljish toki I_s, absorbsiya toki I_a6s va o‘tkazuvchanlik toki I_o‘t o‘tadi. Elektrotexnikada dielektrikka qo‘yilgan tok va kuchlanish vektor diagrammada ko‘rsatiladi (6- rasm, a). Diagrammada kuchlanish gorizontal joylashgan U vektor ko‘rinishida tasvirlangan. Siljish toki İ_s kuchlanishdan 1/4 davr (90°) ilgari yuradi, shuning uchun u kuchlanish vektoriga tik joylashgan vektor ko‘rinishida tasvirlangan. Absorbsiya toki İ_a6s ham kuchlanishdan ilgari yuradi, biroq bu ilgarilanish 90° dan kam bo‘ladi, o‘tkazuvchanlik toki I_o‘t. esa vaqt (faza) bo‘yicha kuchlanish bilan mos tushadi. Vektorlarni geometrik qo‘shish qoidasidan foydalanib, dielektrikdagi umumiy tok İ_ni topamiz. Buning uchun absorbsiya toknning vektori İ_abs ni o‘ziga parallel ko‘chiramiz va uni siljish toki İ_s ga qo‘shamiz (6-rasm, b). So‘ngra o‘tkazuvchanlik toki vektori İ_o‘tni huddi shunday usulda ko‘chirib, absorbsiya toki vektori İ_abc ga qo‘shamiz. Hamma toklarni qo‘shish natijasida dielektrikda tutashtiruvchi vektor ko‘rinishidagi umumiy tok İ ni hosil qilamiz. Kuchlanish vektori U bilan umumiy tok vektori İ orasidagi burchak  bilan belgilanadi va u fazalarning siljish burchagi deb ataladi. φ burchakni 90° gacha to‘ldiruvchi burchak, ya’ni umumiy tok vektoriİ bilan siljish toki vektori , İ_s orasidagi burchak δ bilan belgilanadi va dielektrik isroflar burchagi deb ataladi.


Vektor diagrammadan foydalanib, absorbsiya to‘ki İ_abs ni aktiv İ_a.abs va reaktiv İ_r.abs tashkil etuvchilarga ajratamiz.
O‘tkazuvchanlik toki İ_o‘t bilan absorbsiya tokining aktiv tashkil etuvchisi İ_a.abs ning yig‘indisi dielektrikdagi umumiy tok İning aktiv tashkil etuvchisi İ_a bo‘ladi, ya’ni
İ_a = İ_o‘t + İ_{a abs} .
Siljish toki İ_s bilan absorbsiya tokining reaktiv tashkil etuvchisi İ_r.abs ning yig‘indisi umumiy tok İ ning reaktiv tashkil etuvchisi İ_r bo‘ladi, ya’ni
İ_r= İ_s + İ _{r. abs}
Elektrotexnikadan ma’lumki, dielektrik (kondensator)da sochiladigan aktiv quvvat (Vt) kondensatorga qo‘yilgan kuchlanishning aktiv toklar yig‘indisiga ko‘paytirilganiga teng:
R_a = UI_a (1)
Kondensatorning reaktiv quvvati R_r(V·A) qo‘yilgan kuchlanishning reaktiv toklar yig‘indisiga ko‘paytirilganiga teng: R_r = UI_r .
Toklarning vektor diagrammasidan (6- rasm, b) toklar nisbati I_a/I_b = tg δ ekanini topamiz. Bu nisbatdan dielektrikdagi aktiv tok I_a(A) quyidagiga tengligi kelib chiqadi:
I_a = I_p tg δ. (2)
Reaktiv tok I_r(A) quyidagi formula bo‘yicha hisoblanadi:
I_r = U ω S, (3)
bunda ω = 2πƒ — burchak chastota, rad/s; ƒ — o‘zgaruvchan tok chastotasi, Gs.
Reaktiv tok qiymati (3) ni formula (2) ga qo‘yib, aktiv tok uchun yangi ifodani hosil qilamiz: I_a = U ω S tg δ.
Bu ifodani dielektrikda sochiladigan aktiv quvvat R_a(Vt) ni hisoblash formulasi (1) ga qo‘yib,
R_a = U² ω S tg δ (4)
yoki R_a = U² 2πƒ S tg δ (5)
ni hosil qilamiz, bunda U — o‘zgaruvchan kuchlanishning haqiqiy qiymati, V, ω - burchak chastota, rad/s, S — kondensatorning sig‘imi, F, ƒ - o‘zgaruvchan tok chastotasi, Gs.
(4) va (5) formulalardan ko‘rinadiki, dielektrikdagi kuchlanish U, chastota ƒ va sig‘im S ma’lum bo‘lsa, undagi (izolyatsiyadagi) aktiv energiya isroflari tgδ ga bog‘liq bo‘ladi, bu kattalik o‘zgaruvchan kuchlanish ostida ishlayotgan dielektrikdagi aktiv quvvat isrofini belgilaydi. Izolyatsiyada quvvat, ayniqsa, katta chastotalarda ko‘p isrof bo‘ladi. Shuning uchun REAda qo‘llanadigan dielektriklar uchun tgδ ning joiz qiymatlari yuqori chastotali dielektriklar uchun davlat standartlarida keltiriladi.
Gaz holatdagi dielektriklarda (gazlarda) tgδ eng kichik: tgδ = 20^-6­­ ÷ 10^-5 bo‘ladi. REA ning yuqori chastotali qismlarida ishlatiladigan qattiq dielektriklar uchun tgδ =(2÷5)·10^-4; keng qo‘llanadigan dielektriklar uchun tgδ=(2÷5)·10^-3.
tgδ ning qiymati qancha kichik bo‘lsa, dielektrikning sifati shuncha yaxshi bo‘ladi, chunki unda energiya kam isrof bo‘ladi. Energiyaning aktiv isroflari katta bo‘lsa, dielektrik ko‘p qiziydi va ishdan chiqishi tezlashadi. tgδ ning temperaturaga va qo‘yilgan kuchlanish chastotasiga bog‘liqligini dielektriklarning qutblanishi va elektr o‘tkazuvchanligi jarayonlarini ko‘rilayotganda aniqlashtiramiz.
D ielektriklarning solishtirma hajmiy va yuza elektr qarshiliklari, dielektrik singdiruvchanligi va tgδ tekshiriladigan dielektriklardan olingan namunalarda o‘lchanadi. Qattiq dielektriklarning namunalari doira yoki kvadrat shaklidagi plastinadan iborat bo‘ladi. Kvadrat plastinaning tomonlarini 50 mm yoki diametrini 100 mm, uning qalinligini 0,01÷5 mm va undan ko‘proq qilib tanlanadi. Qattiq dielektrik plastinalariga disk yoki halqa shaklidagi elektrodlar o‘rnatiladi (7-rasm). yuqorida aytilgan xarakteristikalarni o‘lchash uchun tekshirilayotgan namunalarni elektrodlar va ularga ulangan o‘tkazgichlar orqali elektr o‘lchov asboblariga ulash mumkin. Elektr mustahkamlik Ye _mus — elektr maydon kuchlanganligining dielektrik yoki yarim o‘tkazgich teshilishi boshlanadigan qiymati.
D ielektriklarning elektr mustahkamligi hamma nuqtalarda kuchlanganlik Ye baravar bir jinsli elektr maydonga joylashtirilgan muayyan o‘lchamli namunalarda o‘lchanadi (8-rasm). Buning uchun tekshirilayotgan dielektrik 2 ning namunalari va unga o‘rnatiladigan elektrodlar 1 ning muvofiq shakllari tanlanadi.
Dielektrikning elektr mustahkamligi Ye_mus (V/m) bir jinsli maydon uchun
Ye_mus=U_mus/h
formula bo‘yicha hisoblanadi, bunda U_mus — dielektrik teshilgan kuchlanish, V, h — dielektrik namunaning teshilish ro‘y bergan joydagi qalinligi, m.
Namunadagi teshilish ro‘y bergan joyning qalinligi (sferik elektrodlar oralig‘i) 1—2 mm ni tashkil etadi. Agar qalinligi 2 mm dan ortiq dielektrikni teshilish ro‘y bergungacha olib borilsa, huddi shu materialning elektr mustahkamligi undan kichik bo‘ladi. Bunga sabab shuki, dielektrikning qalinligi ortgan sari teshilish ro‘y beradigan joyda issiqlik tarqalishi kamayadi, nuqsonlar or-tadi, elektr maydon notekis bo‘lib qoladi. Materiallarning elektr mustahkamligi haqidagi barcha zarur ma’lumotlar bir tekis elektr maydonda 1—2 mm qalinlikdagi dielektrik namunalarni teshilishga sinash asosida keltiriladi.


Dielektriklar elektr mustahkamligining son qiymatlari juda katta (materialning 1 m qalinligiga bir necha million volt). Bunday ulkan raqamlarni Yozmaslik uchun kuchlanishni megavolt (MV), dielektrikning qalinligini metr (m) ko‘rinishida yozish qabul qilingan.
1000 V dan yuqori kuchlanish ostida ishlaydigan elektroapparatlarning uzellarida qo‘llanadigan dielektriklar uchun mustahkamlik juda muhim xarakteristika hisoblanadi. Masalan, ikkita dielektrik olaylik. Birinchisida Ye_mus = 15 MV/m, ikkinchisida Ye_mus = 30 MV/m. Ravshanki, boshqa xarakteristikalar (ρ_v, ρ_s, ε_r va tgδ) bir xil bo‘lsa, ikkinchi dielektrikni tanlash kerak, chunki uning elektr mustahkamligi birinchi dielektriknikidan ikki marta katta.


Elektrotexnika materiallarning sifatini to‘la baholash uchun ularning mexanik va elektr xarakteristikalaridan tashqari, issiqlik xarakteristikalarini ham bilish lozim. Ma’lumki, elektrotexnika materiallar, ayniqsa, organik dielektriklar yuqori va
past temperaturani juda yaxshi sezadi. Radiomateriallarning asosii issiqlik xarakteristikalarini qarab chiqamiz.