4. Müxtəlif mühitlərdə elektrik cərəyanı

Metal naqillərdə elektrik cərəyanı sərbəst elektronların nizamlı hərəkətindən yaranır. Metal naqilləri qızdırdıqda onların xüsusi müqaviməti artır:

,

burada - müqavimətin temperatur əmsalıdır. Metallar üçün - dır. Metal naqilləri soyudan zaman çox alçaq temperaturlarda müqavimət birdən – birə sıfra qədər düşür. Bu hadisə ifratkeçiricilik adlanır. İfratkeçiriciliyi yüksək temperaturlarda (100^oK ətrafında) olan maddələr də vardır.

Elektrolit məhlullarında və ərintilərində elektrik cərəyanı müsbət və mənfi ionların nizamlı hərəkətindən ibarətdir. Məhlulları qızdırdıqda onların müqaviməti azalır, yəni .

Metal naqillər və elektrolit məhlullar üçün Om qanunu ödənilir və onlar üçün volt – amper xarakteristikası koordinat başlanğıcından keçən düz xətdir.

Elektrolit məhlullarından elektrik cərəyanı keçərkən elektrodlar üzərində maddənin ayrılması prosesinə elektroliz deyilir. Elektrolizin qanunlarını Faradey kəşf etmişdir.

Elektrolizin I qanunu. Elektrolitdən elektrik cərəyanı keçərkən müəyyən zaman müddətində elektrodda ayrılan maddənin kütləsi cərəyan şiddəti və zamanla düz mütənasibdir:

burada – maddənin elektrokimyəvi ekvivalent olub, ədədi qiymətcə elektrolitdən 1 Kl yük keçdikdə elektrod üzərində ayrılan maddənin kütləsinə bərabərdir. BS – də – nın vahidi - dır.

Maddənin elektrokimyəvi ekvivalenti ionun kütləsinin onun yükünə olan nisbətinə bərabər olub, molyar kütlə ilə düz, valentliyi ilə tərs mütənasibdir:

, yəni maddənin molyar kütləsinin valentliyinə olan nisbətinə kimyəvi ekvivalent deyilir.

Elektrolizin II qanunu. Maddələrin elektrokimyəvi ekvivalentləri onların kimyəvi ekvivalentləri ilə düz mütənasibdir:

Elektrolizin I və II qanunlarını birləşdirsək alarıq:

Qazlarda elektrik cərəyanı həm elektronların, həm də ionların nizamlı hərəkəti nəticəsində yaranır. Qazdan elektrik cərəyanının keçməsi prosesinə qaz boşalması deyilir. Xarici ionlaşdırıcının təsiri ilə yaranan boşalma qeyri – müstəqil qaz boşalması adlanır. Qeyri - müstəqil boşalmada doyma cərəyanın şiddəti

burada N– ionlaşdırıcının vahid zamanda yaratdığı ion cütlərinin sayı, V– qazın həcmi, n– vahid zamanda, vahid həcmdə yaranan ion cütlərinin sayıdır.

Xarici ionlaşdırıcının təsiri olmadan baş verən boşalma müstəqil qaz boşalması adlanır. Elektronların kinetik enerjisi qaz molekulunun ionlaşma işinə bərabər və ya böyük olanda müstəqil qaz boşalması baş verir

.

Sürətli elektronlar öz yolunda neytral molekullarla toqquşaraq onları zərbə ilə ionlaşdırır. İki ardıcıl toqquşma arasında elektronun qazandığı enerji

burada E– elektrik sahəsinin intensivliyi, - elektronların sərbəst qaçış yolunun uzunluğudur.

Qızdırılmış metalların özlərindən elektron buraxması hadisəsinə termoelektron emissiyası deyilir. Elektronun metaldan çıxa bilməsi üçün onun kinetik enerjisi

şərtini ödəməlidir, – elektronun metaldan çıxış işidir.

Vakuumda elektrik cərəyanı qızdırılmış katodun buraxdığı elektronlar selindən ibarətdir. Vakuum diodunda doyma cərəyanın şiddəti

burada – 1 san ərzində katodun buraxdığı elektronların sayıdır. Diod (iki elektrodlu vakuum cihazı) birtərəfli keçiriciliyə malikdir. Onun bu xassəsindən dəyişən cərəyanı düzləndirmək üçün istifadə edirlər.

Yarımkeçiricilərin müqaviməti temperatur yüksəldikcə çox kəskin azalır. Təmiz yarımkeçiricilərdə elektrik keçirmə (məxsusi keçiricilik) sərbəst elektronların (elektron keçiriciliyi) və deşiklərin (deşik keçiriciliyi) hesabına baş verir.

Öz elektronlarını asanlıqla verə bilən və sərbəst elektronların sayını artıran aşqarlara donor aşqarlar deyilir. Donor aşqarlara malik yarımkeçiricilərə n – tip yarımkeçiricilər deyilir. Onlarda elektronlar əsas, deşiklər isə qeyri – əsas yükdaşıyıcılardır. n – tip yarımkeçiricilərdə aşqarın xarici elektron təbəqəsindəki elektronların sayı yarımkeçiricinin xarici elektron təbəqəsindəki elektronların sayından çox olur. Aşqarın xarici elektron təbəqəsindəki elektronların sayı yarımkeçiricidəkindən az olduqda isə deşiklərin sayı artır. Bu növ aşqarlara akseptor aşqarlar deyilir. Akseptor aşqarlı yarımkeçiricilərdə deşik keçiriciliyi elektron keçiriciliyinə nisbətən üstünlük təşkil edir və onlara p – tip yarımkeçiricilər deyilir.

p – n keçidli yarımkeçiricini cərəyan mənbəyinə elə qoşaq ki, p – nin potensialı müsbət, n – tip yarımkeçiricinin potensialı isə mənfi olsun. Bu zaman p – n keçidində cərəyanı, əsas yükdaşıyıcılar, yə'ni n – dən p – yə elektronlar, p – dən n – ə isə deşiklər yaradır. Əsas yükdaşıyıcıların sayı olduqca çox olduğundan düz keçiddə cərəyan şiddəti böyük, müqaviməti isə kiçik olur. Tərs keçiddə isə, yəni p – nin potensialı mənfi, n – nin potensialı isə müsbət olduqda, cərəyan qeyri – əsas yükdaşıyıcılarla yaranır, onların sayı az olduğundan cərəyan şiddəti az, müqaviməti isə çox böyük olur. Yarımkeçirici dioddan dəyişən cərəyanı düzləndirmək üçün istifadə edirlər.

Tranzistordan elektromaqnit rəqslərinin alınması və gücləndirilməsi üçün istifadə edirlər.