Ю., Ташкеева Г.Қ. Физикалық материалтануға кіріспе
Ауыспалы өрістердегі магниттік қасиеттер
жүктеу/скачать 5,26 Mb.
|
treatise13466
- Бұл бет үшін навигация:
- Магниттік қасиеттердің температураға тәуелділігі
- § 6. Жылулық қасиеттер Жылу өткізгіштік
| Ауыспалы өрістердегі магниттік қасиеттер
50 Гц-тен он мың МГц-ке дейінгі жиілікті ауыспалы тек орамда өтетін ауыспалы магнитті өрістерде: 1) өткізгіш ортада магнитті өрістің өзгеруі кезінде түзілетін құйынды ток. 2) магниттелу және қайта магниттелу үдерісінің инерттілік салдарынан өтетін В және Н (В-ң Н-тан қалуы) арасында фаза бойынша жылжудың өсуі секілді екі фактор маңызды мәнге ие. Құйынды токтар үлгі ішінде өрістің пайда болуын қиындатады, сондықтан В үлгі ішінде беткі қабатына қарағанда аз. Бұл құбылыс ену тереңдігінен (Z), яғни өріс амплитудасы беткі қабатпен салыстырғанда е есе азаятын үлгінің беткі қабатынан қашықтығымен сипатталады. Материалды қалыңдығы (d) бойынша эффективтi қолдану үшін d≈2z болуы қажет. Төмен болған сайын жоғары болaды. Магниттік қасиеттердің температураға тәуелділігі Жылулық қозғалыс домендегі атомдардың магниттік моменті қасиеттерінің параллель бағытын бұзады. Кюри температурасы деп аталатын кейбір Θс температура кезінде, доменді құрылым жоғалады, ферромагнетик парамагнитті күйге өтеді. Еауыс жоғары болған сайын спонтанды магниттелудің бұзылуына үлкен жылу керек, яғни Θс көп болады. Ауысушылық өзара әсерлесу тұрақтысы А Θс -мен мынадай қатынаспен байланыста: А – 2 КΘс ; мұндағы, к – Больцман тұрақтысы. µ өзгеруінің сипаттамасы үшін температураға тәуелділікте магнитті өтімділіктің температуралық коэффиценті қолданылады: . (1.46) Магниттік қасиеттердің температуралық өзгеруі қайтымды және қайтымсыз болуы мүмкін. Қайтымсыз өзгеріс (магнитті қартаю) материалдың құрылымын өзгертетін үдерістерден туындайды, ал қайтымды – физикалық параметрдің өзгеруімен байланысты. § 6. Жылулық қасиеттер Жылу өткізгіштік. Температураның тепе-теңдігіне алып келетін қызуы өте жоғары денеден қызуы аз денеге жылудың таралу үдерісін жылуөткізгіштік деп атайды. Жылуөткізгіштік кезінде жылу берілу энергия бөлшектері көп бөліктен суық жүйенің ыстық бөлігінің тура контактісі кезінде аз бөлшектерге энергияның берілуі нәтижесінде жүзеге асырылады. Жылуөткізгіштіктің негізгі заңы – бірінші диффузия заңы, жылудың ағынының тығыздығы температура градиентіне Q пропорционал : , (1.47) мұндағы, χ – материалдың температурасына, қысымына, құрамы мен құрылымына тәуелді жылуөткізгіштік коэффиценті, Вт/ (см·К). Минус белгісі жылудың таралуы (жылулық ағын) қарама-қарсы орналасқан градиент жағына өтетінің білдіреді. Жалпы жағдайда қатты денелерде жылу өткізгіш екі механизммен іске асырылады – тек тасымалдаушылардың қозғалысы, көбінде электрондар және тор атомдарының жылулық серпімді тербелістері. Сәйкесінше: χΣ = χэ+χф, (1.48) мұндағы, χэ – электронды, χф – торлық (фонондық) құраушы жылуөткізгіштік. Диэлектриктердегі, металдағы және жартылайөткізгіштіктегі бұл құраушылар қоры – әртүрлі. Диэлектриктерде өткізгіштік жоғары энергетикалық атомдардың және молекулалардың аз энергиялы көрші атомдар мен молекулаларға энергияның берілуімен жүреді, яғни жылулық қозғалыс фонондармен іске асады. Осылайша тордың құрылымдық ақауларында және меншікті фонондарда фононның шашырауы жылу алмасуды қиындатады. Диэлектриктердің жылу өткізгіштігі өткізгіштердің жылу өткізгіштіктерінен айтарлықтай төмен. Al3O3, BeO секілді кейбір органикалық емес диэлектриктер электро - , жылу өткізгіш электронды түрімен түсіндірілетін металдың жылуөткізгіштігімен бірдей жылуөткізгіштікке ие. Олар үшін: ΧD=C (1.49) өрнегі дұрыс. Мұндағы, С – фонон «газының» жылусыйымдылығымен сәйкес диэлектриктің жылуөткізгіштігі, – дыбыс жылдамдығына жуық фононның орташа жылдамдығы; – фононның шашырауы; фононда, кристал ақауларында немесе оның ішкі қырында қалай өтуіне тәуелді фонондардың еркін жүрудің орташа ұзындығы. Металдарда – өткізгіштік үлкен электрон концентрациясымен сипатталады, кәдімгі температурада χэ>> χф және торлық жылуөткізгіштің қорын ескермеуге болады (300 К-нен төмен төменгі температурада). Жылуөткізгіштік үдерісінде әрбір электрон температураның градиенті кезінде жылуөткізгіштіктің өте жоғары температурасына қатысты кең аумақта электроөткізгіштікке қатынасы Т-ға пропорционал (Видеман-Франц заңы) болуы арқасында кТ энергияны тасымалдайды: . (1.50) келтірілген теңдеулерінен өте жоғары температура кезінде температурамен өзгермейді. 300 К төмен температураның төмендеуімен және сәйкесінше, электронның қозғалыс жылдамдығы азаюымен атомдық тербелісіндегі және қоспалардағы электрондардың шашырау қоры айқындалады, сондықтан Т ≤ 300 кезінде күшті өзгереді және χэ ≈ Т2. Жартылай өткізгіштерде өткізгіштің электрондарының аз концентрацияның әсерінен χэ рөлі материалдарға қарағанда азырақ (χэ < χф) және торды құраушы χф (фононды) рөлі маңыздырақ. Оның рөлі тасымалдаушы концепциясы, σ сәйкесінше қарағанда жоғары. Германиймен Bi2Te3 жартылай өткізгіш қосылыстары үшін:
Бұл жерден жылуөткізгіштердің қорын оларды германиймен ескергенде есептеуге болады деген қорытындыға келеміз. Жартылай өткізгіш құрылғының тағайындалуы мен жұмыс шартында сәйкес келетін материалдың мәніне әртүрлі міндеттер болады. Энергияны термоэлектрлік түзгіштердің ПӘК көп болса, термоэлектрлік материалдардың χ мәні төмен болады. Микроэлектрондық құрылғылардың (интегралдық жүйелердің) χ мәні жоғары, термоэлектрлік датчиктердікі – төмен болуы тиіс және т.б. жүктеу/скачать 5,26 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|