1-Билет

1.Қатты денелердің зоналық теориясы

Электрлік қасиеттеріне байланысты барлық заттар диэлектриктер, өткізгіштер және жартылай өткізгіштерге бөлінеді. Олардың арасындағы айырмашылықты тиімді түрде қатты денелердің зоналық теориясының энергетикалық диаграммасымен көрсетуге болады.

Әртүрлі заттардың газ тәрізді күйінде, яғни атомдары бір-бірінен үлкен қашықтықта орналасқанда сәулелену спектрлерінің зерттеуі әрбір заттың атомдары үшін белгілі спектральдік түзулер сипатты екенін көрсетеді. Бұл әрбір атомдар үшін белгілі бір энергетикалық күйдің деңгейі болатындығын білдіреді.

Бұл деңгейлердің бір бөлігі атомның қозбаған күйдегі электрондарымен толтырылған, басқа деңгейлерінде электрондар тек қана атом сыртқы энергетикалық әсерге ұшырағаннан кейін, яғни қозған кезде ғана орналаса алады. Тұрақты күйге келуге ұмтылған кезде, яғни электронның атом энергиясы минималды болатын деңгейіне орналасу мезетінде, атом артық энергияны шығара бастайды. Газ тәрізді заттың сұйық күйге өткенінде, одан кейін қатты заттың кристалдық торының құрылуы кезінде, көршілес атомдардың бір-біріне әсер етуінен берілген атомдағы барлық электрондық деңгейлер біраз ығысады. Осының нәтижесінде қатты денедегі жекеленген атомдардың энергетикалық деңгейлерінен бүтін жолақ энергетикалық деңгейлер аумағы пайда болады.

2.Жартылай өткізгіштердің электр өткізгіштігі

          Қалыпты температура кезінде меншікті кедергілері өткізгіштерден жоғары, бірақ диэлектриктерден төмен электрондық электр өткізгіштігі бар заттардың үлкен тобын жартылай өткізгіштерге жатқызады.

Жартылай өткізгіштердің электр өткізгіштігі сыртқы энергетикалық әсерлерге және негізгі жартылай өткізгіштің денесіне ендірілген шамасы мардымсыз әртүрлі қоспаларға тәуелді болады.

          Жылулық фото және сызықты емес резисторлардың әрекет ету принципі температура, жарық, электр өрісі, механикалық қысым және т.б. әсерлерінен жартылай өткізгіштердің электр өткізгіштігін басқару мүмкіндігіне негізделген.     Жартылай өткізгіштердің өткізгіштігі (γ) кернеумен, температурамен, сәулемен т.б. факторлармен реттеледі және өзгертіледі. Ол материалдардан диодтар, транзисторлар, термисторлар, фоторезисторлар және де басқа жартылай өткізгіш аспаптар жасалынады.

    Өткізгіштер электр тоғын өткізу үшін қолданылады. Олардың меншікті кедергісі (ρ), өте төмен. Өткізгіштерге меншікті кедергісі (ρ) төмен (криогенді) температурада өте аз асқын өткізгіштер мен криоөткізгіштер және кедергісі жоғары резисторлар мен қыздыратын элементтер жатады.

3. Мұнайдан жасалатын оқшаулама майлар.

Қара алтын біз ойлағаннан да құдіретті. Өйткені, ол киген киіміміз, ішкен тамағымыз, жүрген жолымыз, оқыған кітабымыз.

Үңгірден алынған мұнай сол қалпында еш жерде қолданылмайды деуге болады. Оны алдымен тазартып, өңдейді. Өнімді бірнеше бөліктерге айырып алады.Мұнайдан жанар жағармай (авиациялық және автокөліктік), сұйытылған газ, реактивті отын (реактивное топливо), мазут, солярка, керосин алынады. Бұлардың бәрі кең қолданыстағы өнімдер болып табылады. Ал мазуттан кейін парафин, битум, сұйық отындарайырылады. Битумды минералды қоспалармен араластырып, асфальтобетон алады, асфальт жолдар дәл осы асфальтобетоннан төселеді. Котеленге арналған сұйық өнім жылу жүйесінде қолданылады. Мұнайдан гидравликалық май, вазелин т.б. алынады. Сондай-ақ, мұнайдан кремдер мен түрлі мазьдардың негізі жасалады.  Мұнайдан алынатын гудроннан құрылыс материалдары істеледі. Мұнайдың қоспасынан синтетикалық резіңкелер, каучук, синтетикалық маталар мен пластмасс, кір жуу ұнтақтары, бояу, сыр, косметика құралдары, тыңайтқыш, маргарин май, типографиялық бояулар, автокөлік шиналары сияқты күнделікті тұрмысқа аса қажет өнімдер жасалады. 

2-Билет

1.Химиялық байланыстардың түрлері

Заттарды құрайтын негізгі элементарлық бөлшектер протондар, нейтрондар және электрондар. Протондармен нейтрондардан атомдық ядро құралады, ал электрондар ядроның оң зарядын теңелтіп, атомның сыртқы қабаттарын толтырады.

    Газ, сұйық және қатты денелердің құрамдары атомдардан, молекулалардан және иондардан тұрады. Атомдардың көлемі 0,1 нм, кейбір электрондарынан айырған атомдардан – он иондар болып табылады, олардың көлемі атомдардан – теріс иондар, олардың көлемі атомдардан үлкен болады.

Коваленттік (электрондық) және иондық химиялық байланыстармен байланысқан молекулалар табиғатта ең жиі кездеседі.

    Әртүрлі байланысты заттардың электрлік және басқа мінездемелері бір – бірінен айырмасы зор. Заттардың бөлшектерінің мынадай химиялық байланыстары бар: иондық, атомдық (немесе коваленттік), металдық және молекулярлық.

    Иондық байланыстар қарама – қарсы зарядталған иондардың кулон тартымдары арқылы байланғандар. Бұл байланыстар құрамында қарама – қарсы белгілі иондары бар анорганикалық диэлектриктерде өтеді, мысалы: Na⁺ - CL^-, Li⁺-F^- т.б.

Атомдық (коваленттік) байланыстар деп әр атомнан бір –бір валенттік электроннан қосылып шығарылған байланысты айтамыз. Мұндай байланыстар Ge, Si, C (алмаздарда), SiC, BN – қоспаларда; H₂, O₂, N₂ CL₂  - газдарда; көптеген органикалық материалдарда (полиэтилен, политерафторэтилен сияқтылар да) болады.

    Оң және теріс заряд орталықтары сәйкес келетін молекулалар нейтралды болып табылады, орталықтары сәйкес келмей, бір – бірінен біршама қашықтықта орналасса, онда мұндай молекулалар полярлы немесе дипольді деп аталады.

    Полярлық молекула оң және теріс заряд орталарының арасындағы қашықтық (ℓ) пен заряд (q) қатынасы арқылы анықталатын диполь моментінің (m) шамасымен сипатталады.

    Металдық байланыстар деп металдардың оң зарядталған иондарымен атомдардан үзілген бір топ валенттік электрондардың арқасында жүретін байланыстарды айтамыз. «Электрондық газ» металдардың кристалдық құрылысына цементтейтін (қатыратын) әсер көрсетеді де, металдардың электр және жылу өткізгіштерін анықтайды, сонымен қатар металдағы жылтыраудың себепшісі осы.

Металдың майысқақтығы жекеленген кристалл торындағы иондар қабаттарының орын ауыстырып сырғуымен түсіндіріледі.

Бөлек молекулалардың ішіндегі қарама – қарсы белгіленген зарядтардың электростатистикалық тартылуының арқасында байланған байланыстарды молекулалық байланыстар дейміз. Олар Ван – дер – Вальс күші. Мұндай байланыстар ішкі молекулалар коваленттік байланысқан кейбір заттардың молекулаларының арасында болады. Молекулалардың бір – біріне тартылуы, көрші молекулалардың валенттік электрондарының қозғалысы шарттас болғанда өтуі мүмкін.

2.Жартылай өткізгіштердің зоналық теориясы

Жартылай өткізгіш материалдарда тыйым салынған аумағының ені кішірек болады. Электрондар сыртқы энергетикалық әсер арқылы тыйым салынған аумақтан өте алады.

Жартылай өткізгіштерде бос электрондар болмаса, оған берілген потенциалдар айырмасы тоқ тудыра алмайды. Егер сырттан электрондар тыйым салынған аймақтан лақтыру үшін жеткілікті энергия берілсе, онда бос қалған электрондар еркін жылжи алады және электр өрісінің әсерімен жартылай өткізгіштің электрондық электр өткізгіштігін тудырады. Электрон айырылып кеткенде толтырылған аймақта «электронды кемтік» пайда болады. Осының нәтижесінде жартылай өткізгіштер электрондарының «эстафеталық» қозғалысы басталады. Олар пайда болған кемтіктерді толықтырады және де электрлі өріс әсерімен кемтік, эквивалентті оң заряд ретінде өріс бағытымен қозғалып отырады. Электрондардың еркін күйге өту үрдісі кері құбылыспен, яғни электронның қалыпты күйіне қайтуымен қоса жүреді. Нәтижесінде затта  тепе-тең құрылады, яғни бос аймаққа ауысатын электрондар саны толтырылған аймаққа кері қайтатын электрондар санына тең болады.

    Температураның жоғарылауымен жартылай өткізгіштің бос электрондар саны жоғарылайды, ал температураның абсолютті нөлге дейін төмендеуінен нөлге дейін кемиді.

  3.Диэлектрлік шығындар деп, диэлектрикте электр өрісінің әсер етуінен таралатын, нәтижесінде диэлектрик қызатын энергияны атайды.

           Диэлектрикте энергия шығындары айнымалы кернеуде де, тұрақты кернеу кезінде де байқалады, өйткені материалда өткізгіштікпен бейімделген өткізгіш тоқ жүреді. Тұрақты кернеуде периодты өрістену жоқ болған кезде, материалдың сапасы, жоғарыда айтылғандай, меншікті көлемдік және беттік кедергілермен сипатталады. Айнымалы кернеуде материал сапасының басқа бір сипаттамасын қолдану қажет, өйткені бұл жағдайда, өтпе электр өткізгіштігінен басқа, диэлектрикте энергия шығындарын келтіретін, бірқатар қосымша себептер туады.Электр оқшауланған материалдағы диэлектрлік шығындарды таралатын қуаттың көлем бірлігіне қатысымен немесе меншікті шығындармен   сипаттауға болады; көбінесе диэлектриктің электр өрісінде энергияны тарату қабілетін сипаттау үшін диэлектрлік шығындар бұрышын және де сол бұрыштың тангенсін қолданады.            Диэлектрлік шығындар бұрышы деп сыйымдылықтық тізбектегі тоқ пен кернеу арасындағы фазалар жылжуының бұрышын (φ) 90⁰-қа дейін толықты-ратын бұрышты (δ) атайды. Идеалды диэлектрик жағдайында, мұндай тізбек-тегі тоқ векторы кернеу векторынан 90⁰-қа алда болады, бұл кезде (δ) бұрышы нөлге тең болады. Жылуға ауысып өтетін, диэлектрикте таралатын қуат неғұрлым үлкен болса, соғұрлым фазалар бұрышының мәні төмен, (δ)  бұрышы мен оның функциясы tgδ  жоғары болады.

Емтихан билеті № 3

1. Электр өрісіндегі диэлектриктерде өтетін процесстер (үрдістер)

Әрбір диэлектрикте электр кернеуінің арқасында болатын ең негізгі процесі – диэлектриктің өрістенуі – кедергілі зарядтардың шектелген ығысуы немесе дипольды молекулалардың өріспен бағыттасуы.

Өрістенудің әсерінен диэлектриктерде болатын құбылыстарды диэлектрлік өтімділігімен анықтауға болады, ал егер де өрістенуге қоса диэлектрикті қыздыратын қуат серпілісі қабаттасса, онда диэлектриктің шығынымен анықталады. Аздаған диэлектрикті тесіп, ішімен не сыртымен өтетін ток та техникалық диэлектриктерді қыздырады. Ол ток заттың бейнесіндегі еркін электрондар мен иондардың әсерінен пайда болады. Сонымен, техникалық диэлектриктерде электр өткізгіштік құбылыстар болады. Бұл қасиеттерді анықтайтын меншікті беттік не көлемдік кедергілер. Әрине әрбір диэлектрикті шек мағынасынан аспайтын кернеуге дейін пайдалануға болады. Ол кернеудің мағынасы түрлі-түрлі заттың табиғатына және басқа факторларға байланысты. Егер де өрістің кернеуі осы шек мағынадан асып түссе, онда диэлектрик мүлдем тесіледі де,  ол ток өткізбейтін қасиетін жоғалтады. Тесіп өту болған кездегі кернеудің мәнін тескіш кернеу деп атауға болады, ал соған сәйкес біртұтас сыртқы электр өрісінің кернеулігін – диэлектриктің электр беріктігі дейміз.

2. Қарапайым жартылай өткізгіштер: Ge, Si. Олардың мінездемелері, қолданылатын салалары.

Қалыпты температура кезінде меншікті кедергілері өткізгіштерден жоғары, бірақ диэлектриктерден төмен электрондық электр өткізгіштігі бар заттардың үлкен тобын жартылай өткізгіштерге жатқызады (5.1 кесте).

Жартылай өткізгіштердің электр өткізгіштігі сыртқы энергетикалық әсерлерге және негізгі жартылай өткізгіштің денесіне ендірілген шамасы мардымсыз әртүрлі қоспаларға тәуелді болады.

Әдетте пайдаланатын жартылай өткізгіштер екі түрге бөлінеді: жай жартылай өткізгіштер (бір химиялық элементтің атомдарынан құралады) және күрделі жартылай өткізгіштер (екі немесе одан да көп химиялық элементтің атомдарынан құралған). Қазіргі уақытта әйнекті және сұйық жартылай өткізгіштер қолданылатын болды. Жай жартылай өткізгіштердің саны онға жақындады, техникада маңызды ерекше – кремний және германий.

Жай жартылай өткізгіштерге 12 химиялық элементтер жатады. Осы элементтердің арасында ең көп қолданылатындары кремний, германий және селен.

• Кремний (Sіlіcіum), Sі – элементтердің периодтық жүйесінің ІV тобындағы элемент. Тұрақты 3 изотопы – 28Sі, 29Sі және 30Sі бар. Жер қыртысындағы мөлшері 29,5%. Табиғатта оттектен кейінгі көп тараған элемент. Техникада шала өткізгіштер ретінде пайдаланылады.

• Si - электроникада жартылай өткізгіш ретінде қолданылады.

• SiC карборунд - бұрғылар, тегістегіш заттар жасауда, стоматологиялық құралдар өндірісінде, отқа, қышқылға тезімді заттар алады.

 Германий шалаөткізгіш болғандықтан радио, электр техникасында кең қолданылады, сондай-ақ арнаулы құймалар жасауда пайдаланылады.Жартылай өткізгіштер қыздыру элемент (силит оқтамалар), радиоактиктік сәулеленудің индикаторлары, магнит кернеуліктің өлшегіші (Холлдың түрлендіргіштері) болып жұмыс істейді.