Читать онлайн Все науки. №4, 2023. Международный научный журнал бесплатно

УДК 535.215.31

Каримов Боходир Хошимович

Кандидат физико-математических наук, доцент физико-технического факультета Ферганского государственного университета

Каримов Шавкат Боходирович

Соискатель физико-технического факультета Ферганского государственного университета

Алиев Ибратжон Хатамович

Студент 3 курса факультета математики-информатики Ферганского государственного университета

Ферганский государственный университет, Фергана, Узбекистан

Аннотация. Фото-ЭДС (или фотонапряжение) в полупроводниках независимо от ее природы не может превышать ширину запрещенной зоны, т.е. несколько Вольт/см.

Ключевые слова: фото-ЭДС, фотовольтаический ток, кристаллы без центра симметрии, полупроводники, тензоры третьего ранга, энергии уровня Ферми.

Annotation. PHOTOEDC (or photovoltage) in semiconductors, regardless of its nature, cannot exceed the band gap width, i.e. several volts/cm.

Keywords: PHOTOEDC, photovoltaic current, crystals without a center of symmetry, semiconductors, third-rank tensors, Fermi-level energies.

Например, в однородном полупроводнике Демберовское (диффузионное) фото напряжение для сколь угодно большой интенсивности возбуждающего света не превышает значения [1].

(1)

где E_g – ширина запрещенной зоны полупроводника, n₁ и n₀ – соответственно неравновесная и равновесная концентрации носителей, N_c – плотность состояний.

Другим примером может служить возникающие фотонапряжение при освещении p-n —перехода [2].

(2)

которое также не превышает E_g. Здесь n_n и p_p – соответственно концентрации электронов в n – области и дырки в р – области. E_Fn и E_Fp – энергии уровня Ферми в n – и р – областях.

Исключение из этого правила составляли лишь полупроводниковые текстуры в которых наблюдается эффект аномально больших фото напряжений (АФН эффект), обусловленный сложением элементарных фото-ЭДС Дембера (1) или элементарных фото-ЭДС (2), развивающихся на отдельных р-n —переходах текстуры [3].

В таких текстурах из напыленных слоев CdTe, Ge, Si, GaAs, PbS, CdSe и т. д. фото напряжения могут достигать значений порядка нескольких сотен Вольт на сантиметр длины в направлении сложения элементарных фото-ЭДС (1) или (2).

В последние годы стало ясно, что в термодинамических неравновесных условиях возможны токи иной природы, обусловленные отсутствием среды центра симметрии. Важнейшим этого класса эффекта является аномальный фотовольтаический эффект (АФ эффект).

АФ эффект заключается в том, что при равномерном освещении короткозамкнутого сегнетоэлектрика через него протекает стационарный ток, который в [4,5] был назван фотовольтаическим. Было показано, что именно фотовольтаический ток приводит к аномальному фотовольтаическому эффекту (АФ эффект) в сегнетоэлектрике.

Аномальный фотовольтаический эффект, обнаруженный для сегнетоэлектриков впервые в [4,5] является частным случаем АФ эффекта, описываемого для кристаллов без центра симметрии тензором третьего ранга α_ijk [5,6]:

(3)

Согласно (3), при равномерном освещении линейно поляризованным светом однородного кристаллов без центра симметрии (сегнето, пиро или пъезоэлектрического кристалла) в нем возникает фотовольтаический ток J_i, знак и величина которого зависят от ориентации вектора поляризации света с проекциями E_J, E_K^*.

Компоненты тензора α_ijk отличны от нуля для 20 ацентричных групп симметрии. Если электроды кристалла разомкнуть, то фотовольтаический ток J_i генерирует фотонапряжения

где σ_т и σ_ф соответственно темновая и фотопроводимость, l расстояние между электродами. Генерируемое фотонапряжения в кристаллах без центра симметрии порядка (10³—10⁵). В/см. В соответствии с (3) и симметрией точечной группы кристалла можно написать выражения для фотовольтаического тока J_i. Сравнение экспериментальной угловой зависимости J_i (b) с (3) позволяет определить фотовольтаический тензор a_ijk или фотовольтаический коэффициент

(a* – коэффициент поглощения света).

В работе [10] определен фотовольтаический коэффициент в кристаллах ниобата лития порядка K = (2—3) ∙ 10^—9A∙см∙ (Вт) ^-1.

В настоящей работе сделан обзор и обсуждена фотовольтаическая, оптическая (фоторефрактивная) и звуковая память в кристаллах ниобата лития.

Использование в голографической записи в LiNbO3: Fe дает преимущества. В этом случае запись осуществляется фотовольтаическим эффектом (ФЭ) соответствующей фотовольтаическому току.

Ниобат лития широко применяется в голографии и запоминающих устройствах благодаря своим прекрасным сегнето- и пьезоэлектрическим свойствам. Подобно тому, как магнитные материалы «запоминают» магнитное поле, сегнетоэлектрики в определенных условиях могут «запомнить» электрическое поле.

1. ОПТИЧЕСКАЯ ПАМЯТЬ В КРИСТАЛЛАХ НИОБАТА ЛИТИЯ

Влияние неравновесных носителей на двулучепреломленние сегнето и пьезоэлектрических кристаллах получило в литературе название фоторефрактивного эффекта (ФР эффект) и нашёл широкое использование для регистрации объемных голограмм. ФР эффект заключается в следующем. В результате локального освещения сегнето или пьезоэлектрического кристалла интенсивным проходящим светом (сфокусированным лучом лазера) в объеме кристалла внутри светового пучка имеет место обратимое изменение двулучепреломления, главным образом за счёт изменения показателя преломления необыкновенного луча n_e. Величина этого изменение достигает 10^—4 -10^-3 для некоторых пироэлектриков (LiNbo₃ LiTa0₃), а время его существования может изменяться в широких пределах, от миллисекунд в BaTiO₃ до месяцев в LiNbO₃. Запись голограммы осуществляется благодаря объемной модуляции значения Dn, соответствующей модуляции записывающего луча. Разрешающая способность записи исключительно высокие, 10²—10⁴ лин/мм. [7, 9].

Главное преимущество этого метода оптической памяти по сравнению с фотографическими слоями заключается в возможности параллельной записи, считывания и стирания.

Как показано знак, и величина фотовольтаического тока зависит от симметрии кристалла и поляризации света. Фотовольтаический ток приводит к генерации в том же направлении аномально больших фотонапряжений. Таким образом, за время экспозиции t в кристалле возникает макроскопическое поле.

(5)

Благодаря линейному электрическому эффекту поле приводит к ФР эффекту:

(6)

где r_ij – электрооптические коэффициенты. Уравнение (6) записано в главной системе координат. После освещения поле сохраняется в кристалле длительное время благодаря захвату неравновесных электронов и дырок. Этот механизм захвата ответствен за оптическую память.

Использование в голографической записи в LiNbO3: Fe дает преимущества. В этом случае запись осуществляется фотовольтаическим эффектом (ФЭ) соответствующей фотовольтаическому току. Генерируемое фотонапряжение порядка (10³—10⁵) В/см ответствен за оптический память в кристаллах LiNbO3: Fe.

Стирание может осуществляться путем отжига кристалла при 170⁰С. Имеются и другие методы стирания.

2. ЗВУКОВАЯ ПАМЯТЬ В КРИСТАЛЛАХ НИОБАТА ЛИТИЯ

В технике уже довольно давно используют слегка желтоватые монокристаллы ниобата лития LiNbO₃. Это удивительно «талантливый» материал: сегнетоэлектрик (его диэлектрическая проницаемость зависит от напряженности электрического поля, температуры и предварительной поляризации). Кристалл содержит особые микроскопические области – сегнетоэлектрические домены, различающиеся по направленности поляризации. Размеры доменов 10^—7—10^—5 м, или 0,1—10 мкм. Воздействуя электрическим полем, домены можно перемещать по кристаллу, в сильном поле направление поляризации всех доменов можно сделать одинаковым (кристалл становится монодоменным). При повышении температуры до определенной величины способность поляризоваться и образовывать домены пропадает. У ниобата лития эта температура (точка Кюри) очень высокие составляет 1210°С. Поляризация возникает в результате несовпадения «центров тяжести» положительных и отрицательных зарядов в кристалле, небольшого и согласованного смещения ионов из положения, при котором заряды полностью компенсируют друг друга.

Физики из Университета Миссисипи М. Мак-Ферсон, И. Островский и М. Бризил. изучая прохождение коротких импульсов ультразвука сквозь тонкую пластину ниобата лития (LiNbO3) обнаружили новый физический эффект «звуковой памяти» в кристаллах [11].

Неожиданно ученые обнаружили, что еще один ультразвуковой сигнал с той же частотой и фазой излучается кристаллом спустя семьдесят миллисекунд после прохождения основного импульса. Исследование показало, что громкость «эха» зависит от температуры кристалла и частоты ультразвука. Эффект максимален при 26 мегагерцах и исчезает при температуре выше 75 градусов Цельсия, но при более низких температурах он воспроизводился.

Акустическая причуда ниобата лития может быть связана с его весьма необычнымии крайнем полезными электрическими свойствами: при сжатии он создает электрическое поле. Электрические поля изменяют траекторию проходящего через него света. Поэтому вещество используется в оптоволоконных средствах коммуникации и в голографической памяти.

Каждый кристалл ниобата лития состоит из лоскутков так называемых сегнетоэлектрических доменов. Бризиль подозревает, что частота отложенного эхо, создаваемого кристаллом, связана с размером этих доменов, определяющих пригодность материала для различных целей.

Подобно тому, как магнитные материалы «запоминают» магнитное поле, сегнетоэлектрики в определенных условиях могут «запомнить» электрическое поле. Эта особенность широко используется при изготовлении электромагнитных детекторов и других устройств.

По мнению ученых, он тесно связан со свойствами доменов (областей с одинаковой электрической поляризацией) внутри кристалла и объясняется образованием и последующей релаксацией электрических зарядов вблизи границ доменов.

Эффект пока не нашел надежного теоретического объяснения и нуждается в перепроверке, но уже ясно, что его можно с успехом применять для контроля качества пластин ниобата лития.

Представляется, что ниобат лития хранит звуковую энергию временно. Как это происходит, пока не ясно, но исследователи и мы отмечаем, что звуковая волна сжимает вещество, через которое проходит. Это создает в кристалле электрические поля, которое двигает электрически заряженные атомы, которые содержит кристалл. Когда поступление звука извне прекращается, ионы возвращаются обратно, но не все в одном направлении – движение разделено доменами, определяющими границы, на которых направление изменяется.

По закону сохранение энергии при возвращении ионов они выделяют полученную энергию в виде отложенной акустической волны. Это заставляет каждый домен зазвучать. Более сильное эхо связано с частотой резонанса доменов, которая зависит от их размеров.

Предполагается, что величина эха зависит от концентрации доменов и что эффект можно будет использовать для определения качества кристаллов. Какова действительная природа эффекта, еще предстоит выяснить.

Быть может, камни действительно заговорят?

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящей работе сделан обзор и обсуждёна фотовольтаическая, оптическая (фоторефрактивная) и звуковая память в кристаллах ниобата лития. Коэффициенты в кристаллах ниобата лития порядка K = (2—3) ∙ 10^—9A∙см∙ (Вт) ^-1.

Использование в голографической записи в LiNbO3: Fe. дает преимущества. В этом случае запись осуществляется фотовольтаическим эффектом (ФЭ) соответствующей фотовольтаическому току. Генерируемое фотонапряжение в кристаллах LiNbO3: Fe порядка

(10³—10⁵) В/см ответствен за оптическую память.

Ниобат лития широко применяется в голографии и запоминающих устройствах благодаря своим прекрасным сегнето- и пьезоэлектрическим свойствам. Подобно тому, как магнитные материалы «запоминают» магнитное поле, сегнетоэлектрик LiNbO3 в определенных условиях могут «запомнить» электрическое поле.

ЛИТЕРАТУРА

1. Рывкин. С. М. Фотоэлектрические явления в полупроводниках. М.: Физматгиз. 1963. 494С.

2. Бьюб Р. Фотопроводимость твердых тел. М.: ИЛ. 1962. 558С.

3. Э.И.Адирович. Фотоэлектрические явления в полупроводниках и оптоэлектроника. Ташкент: Фан. 1972. 343 С.

4. Glass A.M., Voh der Linbe D., Nerren T.J.//High- voltage Bulk Photovoltaic effect and the Photorefractive process in LiNbO₃. J. Appl. Phys. Let, 1974. N4. v.25. p.233—236.

5. Фридкин В. М. Фотосегнетоэлектрики. М.: Наука. 1979. С.186—216.

6. В.И.Белиничер. Исследования фотогальванических эффектов в кристаллах. Дисс. на соискание. докт. физ-мат. наук. Новосибирск. 1982. 350С.

7. Леванок А. П., Осипов В. В. Механизмы фоторефрактивного эффекта. // Изв. Ан. Россия, 1977. Т.41. №4. C.752—769.

8. Стурман Б. И., Фридкин В. М. Фотогальванические эффекты в средах без центра инверсии. М.: Наука. 1992. 208 С.

9. Фридкин В. М. //Объемный фотовольтаический эффект в кристаллах без центра симметрии. Кристаллография. 2001. Т.46 №4. С.722—726.

10. Фридкин В. М., Магомадов Р. М. Аномальный фотовольтаический эффект в LiNbO3: Fe в поляризованном свете. //ж. Писма ЖЭТФ. 1979.т30.С.723—726.

11. Энциклопедия. Запись опубликована 27.09.2002 в 00:00 в следующих рубриках: …архив новостей 2002—2007.

УДК 621.362

Юлдашалиев Дилшод Кулдошалиевич

преподаватель кафедры «Профессиональное образование» Ферганского Государственного Университета

Усмонов Якуб

доцент кафедры «Профессиональное образование» Ферганского Государственного Университета

Ахмедов Турсун Ахмедович

доцент кафедры «Профессиональное образование» Ферганского Государственного Университета

Каримов Баходир Хошимович

доцент кафедры «Профессиональное образование» Ферганского Государственного Университета

Ферганский государственный университет, Фергана, Узбекистан

Аннотация. Эффект Зеебека (термо-ЭДС) используется для преобразования тепловой энергии в электрическую. Перенос тепла электрическим током (эффект Пельтье) лежит в основе действия твердотельных охлаждающих и термостатирующих устройств. Термоэлектрические преобразователи энергии обладают уникальными сочетаниями конструктивных и эксплуатационных характеристик, таких, как отсутствие движущихся деталей, рабочих жидкостей и газов, высокая надёжность, возможность эксплуатации в течение нескольких лет без обслуживания или при минимальном периодическом обслуживании и др.

Ключевые слова: термогенератор, термоэлементы, эффект Пельтье, термоэлектрические материалы, плёночный термогенератор, термо-ЭДС, применение плёночного термогенератора.

Annotation. The Seebeck effect (thermo-EMF) is used to convert thermal energy into electrical energy. The transfer of heat by electric current (Peltier effect) underlies the action of solid-state cooling and thermostatic devices. Thermoelectric energy converters have unique combinations of design and operational characteristics, such as the absence of moving parts, working fluids and gases, high reliability, the ability to operate for several years without maintenance or with minimal periodic maintenance, etc.

Keywords: thermogenerator, thermoelements, Peltier effect, thermoelectric materials, film thermogenerator, thermo-EMF, application of film thermogenerator.

Эти достоинства определяют многообразие использования термогенераторов в качестве источников электропитания, главным образом для автономных систем – в космосе, в труднодоступных районах суши и моря и, т. п. Термоэлектрические холодильники и термостаты применяются в приборостроении, ИК-технике, медицине, биологии, бытовой технике. Широк также спектр применения термоэлектрических приборов в измерительной технике, термометрии, пирометрии, электроизмерениях и. т. д.

Многие задачи, которые практика ставит перед разработчиками термоэлектрических устройств, могут быть успешно решены с применением плёночных термогенераторов (ПТГ). Очевидное достоинство ПТГ – возможность принципиально увеличить число элементов при сохранении объема преобразователя, а при необходимости создавать микроминиатюрные устройства. На основе ПТГ могут быть изготовлены малогабаритные источники питания, слаботочные микрохолодильники и термостаты, высокочувствительные и достаточно малоинерционные датчики температуры и теплового потока и т. п. Вакуумная технология существенно упрощает процесс сборки и сокращая длительность изготовления термогенераторов, позволяет сочетать в единой конструкции и изготавливать в едином технологическом цикле элементы и схемы радио – и оптоэлектроники с термоэлектрическими устройствами.

Результаты физических и технологических исследований, конструкторских разработок были достигнуты значительные успехи в области плёночных термоэлектрических преобразователей.

К настоящему времени доказано принципиальная возможность создания ПТГ с энергетическими характеристиками, близкими к объёмных, разработка технология массового их изготовления, создан ряд прибором на их основе. Новые термоэлектрические датчики температуры и лучистого потока обладают на порядок более высокой чувствительностью.

Успехи, достигнутые в создании высокоэффективных ПТГ, несомненно приведут к широкому их техническому применению, что в свою очередь потребует дальнейшего развития физических и технологических исследований, расширения фронта конструкторских разработок. В связи этим является актуальным разработать технологию получения ПТГ и новых конструкторских разработок, также исследовать электро и теплофизические свойств.

Рабочим веществом в современных термоэлектрических преобразователях служат полупроводники, выбор и оптимизация свойств которых базируются на теории, развитой академиком А.Ф.Иоффе. Качество материала характеризуется термоэлектрической эффективностью z = α² σ/χ, где α – коэффициент термо-ЭДС, σ и χ их – удельные электро и теплопроводности. Чем выше значение безразмерного параметра zT (T- рабочая температура), тем больше КПД термогенератора.

Технология получения плёночного термогенератора основана на термическом испарении полупроводниковых материалов в вакууме или в атмосфере различных газов.

Технологический режим получения плёночного термогенератора зависит от большого числа параметров, таких как температура испарителя и подложки, толщина плёнки, состав и давление остаточных газов в вакуумной камере, условия термической и химической обработки плёнок после напыления. При этом каждому полупроводниковому материалу соответствует свой оптимальный режим и часто небольшие отклонения от него даже по одному из параметров приводят к исчезновению термоэффекта в изготовляемых плёнках. По этому разработка технология получения плёночного термогенератора из того или иного материала требует проведения большой экспериментальной работы, большого количества пробных напыления при последовательном варьировании нескольких технологических параметров, их сочетаний и нахождения параметров, специфичных для получения тармоэффекта на плёнках из данного полупроводникового материала.

Нами разработана технология получения термогенератора с материалов Bi-Sb.

Плёночные термогенераторы получались напылением полупроводникового материала из тигеля в вакууме ~10^—5 мм рт. ст. на различные подложки (алюминий, мед, латунь железо, слюда, сапфир и керамика) нагретые от 20—250°С и расположенные под углом 90° по направлению молекулярного пучка.

Разработан оптимальный режим и подобрана подложка для плёночного термогенератора на основе Bi-Sb.

Полученные термогенераторы генерирует 60 мА и 50 мВ при температуре 200—250⁰ С.

Расширяется фронт конструкторских разработок и исследуется электро и теплофизические свойства полученных термогенераторов на основе Bi-Sb.

Литература

1. Лайнер Д. И. и др. Термоэлектрические свойства полупроводников. – М: АНСССР, 1963.

2. Берченко М.А и др. Электронная обработка материалов. – Кишинев,1975.

3. Набиев МБ., Усмонов Я., Атакулов Ш. Б., Онаркулов К. Э. Легирующая добавка для термоэлектрического материала п – типа тройного сплава В1₂Те₃– В1₂3е₃. – Вестник ФерГУ, 2012, вып. №2.

4. ЮлдашалиевД. К, Усмонов. Я, Ахмедов, Б.Х.Каримов. Получение и исследование термоэлектрических материалов под давлением инертного газа для термопреобразователя. Наука и мир. Международный научный журнал, г. Волгоград.№1 (89), 2021,том 1С.30—35.

5. ЮлдашалиевД. К, Усмонов. Я, Ахмедов, Б. Х. Каримов. Исследование физических параметров термоэлектрических материалов Bi₂Te_3-Sb₂Te₃.Наука и мир. Международный научный журнал, г. Волгоград.№11 (99), 2021.

6. Каримов Б. Х. Elektronika asoslari. Учебное пособие. – [б.м.]: Научная школа «Электрон», Издательские решения. Ридеро, 2022. – 176 с.

7. Алиев И. Х., Каримов Б. Х. Курс физики ускорителей заряженных частиц. Учебное пособие. – [б.м.]: Научная школа «Электрон», Издательские решения. Ридеро, 2022. – 203 с.

8. Алиев И. Х., Каримов Б. Х., Каримов Ш. Б., Юлдошалиев Д. К. Промышленные и альтернативные аэраторы на основе зелёной энергетики для рыбных водоёмов. Монография. – [б.м.]: Научная школа «Электрон», Издательские решения. Ридеро, 2022. – 221 с.

9. Алиев И. Х., Бурнашев М. А. Ингенциальная математика. Монография. – [б.м.]: Научная школа «Электрон», Издательские решения. Ридеро, 2022. – 149 с.

10. Алиев И. Х., Каримов Б. Х., Каримов Ш. Б., Юлдошалиев Д. К. Развитие технологии аэраторов на основе альтернативных источников энергии. Проект «Электрон». Монография. – [б.м.]: Научная школа «Электрон», Издательские решения. Ридеро, 2022. – 141 с.

11. Алиев И. Х. Программное моделирование явлений ядерных реакций на основе технологии создания множества данных с использованием системы алгоритмов на языке С++. Проект «Ядро-ЭВМ». Монография. – [б.м.]: Научная школа «Электрон», Издательские решения. Ридеро, 2022. – 156 с.

12. Каримов Б. Х., Мирзамахмудов Т. М. Электроника асослари. Учебное пособие. – [б.м.]: Научная школа «Электрон», Издательские решения. Ридеро, 2022. – 184 с.

13. Алиев И. Х. Новые параметры по ядерным реакциям для осуществления на ускорителе заряженных частиц типа ЛЦУ-ЭПД-300. Проект «Электрон». Монография. – [б.м.]: Научная школа «Электрон», Издательские решения. Ридеро, 2022. – 498 с.

14. Алиев И. Х. Программное моделирование явлений ядерных реакций на основе технологий созданий множества данных с использованием системы алгоритмов на языке С++. Проект «Ядро-ЭВМ». Монография. – [б.м.]: Научная школа «Электрон», Издательские решения. Ридеро, 2022. – 498 с.

15. Алиев И. Х., Шарофутдинов Ф. М. Использование ускорителей и явлений столкновения элементарных частиц с энергией высокого порядка для генерации электрической энергии. Проект «Электрон». Монография. – [б.м.]: Научная школа «Электрон», Издательские решения. Ридеро, 2021. – 594 с.

16. Отажонов С. М., Алимов Н. Э. Фотоэлектрические явления в широкозонных полупроводниковых гетероструктурах с глубокими примесными уровнями. Монография. – [б.м.]: Научная школа «Электрон», Издательские решения. Ридеро, 2022. – 112 с.

17. Отажонов С. М. «Mavzu ishlanmasi» tayyorlashning innovatsion xarakterga ega bo’lgan metodi. Монография. – [б.м.]: Научная школа «Электрон», Издательские решения. Ридеро, 2022. – 158 с.

18. Каримов Ш. Б., Каримов Б. Х., Алиев И. Х. Пространственно осцилирующий фотовольтаический ток в оптически активном сегнетоэлектрике SbSl. Все науки. – №6. Научная школа «Электрон», Издательские решения. Ридеро, 2022. – С. 33—50.

19. Жалолов Б. Р., Каримов Б. Х., Алиев И. Х. Роль резонансных ядерных реакций в современной энергетике. The role of resonant nuclear reactions in modern energy. Все науки. – №6. Научная школа «Электрон», Издательские решения. Ридеро, 2022. – С. 50—113 c.

20. Алиев И. Х. Перспективы использования нейтронной энергии. Все науки. – №6. Научная школа «Электрон», Издательские решения. Ридеро, 2022. – С. 122—133.

21. Жалолов Б. Р. Исследование физики Солнца при изучении отрасли солнечной энергетики. Все науки. – №5. Научная школа «Электрон», Издательские решения. Ридеро, 2022. – С. 11—29.

22. Алиев И. Х. Об одной эвристической идее о возникновении новой энергетической технологии получения энергии из резонансных ядерных реакций. Все науки. – №1. Научная школа «Электрон», Издательские решения. Ридеро, 2022. – С. 13—18.

23. Каримов Б. Х. Общее представление ускорителя ЛЦУ-ЭПД-20. Все науки. – №1. Научная школа «Электрон», Издательские решения. Ридеро, 2022. – С. 18—23.

24. Жалолов Б. Р. Реализация и научные публикации по проекту «Электрон». Все науки. – №1. Научная школа «Электрон», Издательские решения. Ридеро, 2022. – С. 23—28.

25. Шарофутдинов Ф. М. Констатирование фактов о этапах развития проекта «Электрон» и самые светлые надежды на будущее. Все науки. – №1. Научная школа «Электрон», Издательские решения. Ридеро, 2022. – С. 28—33.

26. Алиев И. Х. Алюминиевая резонансная реакция. Все науки. – №3. Научная школа «Электрон», Издательские решения. Ридеро, 2022. – С. 24—44.

27. Шарофутдинов Ф. М. О вводе новой энергетической ядерной единицы с точки зрения экономики и дипломатии. Все науки. – №6. Научная школа «Электрон», Издательские решения. Ридеро, 2022. – С. 347—361.

28. Алиев И. Х., Умарова Г. М. Использование инновационных технологий в обучении. Гуманитарный трактат – №78. Издательский дом «Плутон». 2020 – С. 17—18.

29. Алиев И. Х., Каримова М. И. Роль философского смысла произведения при обучении в школах. Гуманитарный трактат – №79. Издательский дом «Плутон». 2020 – С. 36—38.

30. Алиев И. Х., Нишонова Д. О. Башня Николы Тесла. Гуманитарный трактат. – №92. Издательский дом «Плутон». 2020. – С. 9—13.

31. Алиев И. Х., Каримова М. И., Харипова С. Б. Новый метод шага. Гуманитарный трактат. – №92. Издательский дом «Плутон». 2020. – С. 14—17.

32. Алиев И. Х., Каримов Б. Х. Об одной эвристической идее относительно алгоритмизации функционирования человеческого мозга на основе теорий электромагнитных полей биотоков и их активного взаимодействия с другими объектами и измерениями. Oliy va o’rta maxsus ta’lim vazirligi huzuridagi «Oliy ta’limni rivojlantirish tadqiqotlari va ilg’or texnologiyalarini tatbiq etish markazi» «Ilm, ma’rifat va raqamli iqtisodiyotni rivojlantirish istiqbollari» Onlayn Respublika ilmiy-amaliy anjuman maruzalar to’plami. Ташкент. 2020. – С. 164—178.

33. Алиев И. Х. Энергия столкновения встречных пучков. Молодой учёный. Международный научный журнал. – №16 (306). Издательство «Молодой учёный». 2020. – С. 7—10.

34. Алиев И. Х., Каримов Б. Х., Каримов Ш. Б., Юлдошалиев Д. К., Алиев М. И. Альтернативный ветровой аэратор для рыбных водоёмов. Молодой учёный. Международный научный журнал. – №49 (287). Издательство «Молодой учёный». 2019. – С. 173—175.

35. Алиев И. Х., Каримов Б. Х. Линейный ускоритель электронов в энергетике. Точная наука. – №85. Издательский дом «Плутон». 2020. – С. 23—29.

36. Алиев И. Х. Поведение электрона в атоме. Точная наука. – №63. Издательский дом «Плутон». 2019. – С. 37—39.

37. Алиев И. Х. Электрон и его особенности. Точная наука. – №71. Издательский дом «Плутон». 2020. – С. 2—5.

38. Алиев И. Х. Запутанные микро-друзья. «Uyda qoling!» shiori ostida «Oliy ta’lim islohorlari: yuruqlar, muammolar, yechimlar» mavzusidagi respublika miqyusida onlayn ilmiy maqolalar hamda innovatsion ixtirolar tanlovining ilmiy maqolalar to’plami. Ташкент. 2020. – С. 164—178.

УДК 004.94

Сайитов Шавкатжон Самиддинович

Преподаватель кафедры «Электроники и приборостроения» факультета систем компьютерного проектирования Ферганского политехнического института

Ферганский политехнический институт, Фергана, Узбекистан

Аннотация. Говоря же о необходимых устройствах для осуществления процесса пайки, однозначно можно отметить в качестве такого устройства непосредственно само паяльное устройство, более известное как паяльник и наряду с этим чаще всего являющееся ручным инструментом, применяющийся при лужении и пайке для нагрева деталей, флюса, расплавления припоя и внесении его в место контакта спаиваемых деталей. Рабочей частью паяльника можно отметить жало, которое нагревается либо пламенем, яркий тому пример нагрев от паяльной лампы, либо при помощи электрического тока.

Ключевые слова: паяльник, пайка, математический аппарат, математическое моделирование, сила нажатия.

Annotation. Speaking of the necessary devices for the soldering process, it is definitely possible to note as such a device the soldering device itself, better known as a soldering iron and along with this is most often a hand tool used during tinning and soldering to heat parts, flux, melt solder and make it into the contact point of soldered parts. The working part of the soldering iron can be noted the tip, which is heated either by flame, a vivid example of this is heating from a blowtorch, or by electric current.

Keywords: soldering iron, soldering, mathematical apparatus, mathematical modeling, pressing force.

К основным большим типам такого устройства можно отметить два больших класса паяльников с периодическим или постоянным нагревом. К первому классу относятся молотковые и торцевые паяльники, которые представляют собой массивный рабочий наконечник, закреплённый на длинной металлической рукояти, длина которой обеспечивает безопасную эксплуатацию инструмента. Для выполнения такого типа работ, эти паяльники снабжаются специальными фасонными наконечниками или фасонными жалами. Такие паяльники нагреваются преимущественно от внешних источников тепла, в лице коих могут выступать главным образом огонь от газовых или бензиновых горелок. Настоящий вид паяльников является наиболее старым и известен с античных времён.

Следующий вид паяльников – дуговой, был довольно популярным в XIX веке, что следует из его наименования. А также ещё одним следствием имени сего вида является использование для его нагрева способ создания электрической дуги, периодически возбуждаемая между угольным электродом, помещённый между самим паяльников и наконечником. Например, дуговой паяльник может иметь массу жала в 1 кг и нагреваться до 500 градусов Цельсия, при напряжении в 24 Вольта в течении 3 минут, при потреблении мощности порядка 1,5—2 кВт.

Более современными являются непосредственно паяльники с постоянным нагревом. К ним же относятся электропаяльники со встроенным электронагревательным элементом, работающий от электросети, то есть напрямую, либо через понижающий трансформатор, либо же от аккумуляторных батарей.

Газовый вид паяльников также действует постоянно, благодаря встроенной газовой горелки, куда горючий газ подаётся из встроенного баллончика, с предварительно сжиженным газом. Однако, хоть и гораздо реже, газ может подаваться по шлангу от внешнего источника. К ещё одним видам паяльников, можно отнести паяльники на жидком топливе, которые ещё имеют честь именоваться жидкотопливными. Они схожи с газовыми, однако нагрев осуществляются уже пламенем сгорающего жидкого топлива, что также известно.

К ещё одному типу паяльников с постоянным нагревом можно отнести термовоздушные типы паяльников, в таких типах происходит нагрев деталей, а расплавление припоя происходит путём обдува их струёй горячего воздуха, чем он напоминает промышленный фен, однако в отличие от него в данном случае используется тонкая высокотемпературная струя воздуха. А также наряду с этим типом можно привести весьма логически, верно, приводимый тип – инфракрасный.

В нём, что видно также из наименования нагрев осуществляется источником инфракрасного излучения. Разновидностью таких паяльников являются инфракрасные лазерные паяльники. И если это были лишь основные разновидности, то стоит обратить внимание на типы различных паяльников, к коим можно отнести паяльные станции, стержневые и чаще всего распространённые паяльники, импульсные паяльники и наконец, индукционные паяльники.

Теперь же, если ознакомиться с каждым из этих типов, можно отметить, что быстро развивающаяся технология миниатюризации электронных компонентов, улучшение к чувствительности к высокой температуре, а также использование без свинцовых припоев с более высокой температурой плавления привело к появлению паяльных станций с такими дополнительными функциями как:

· Возможность выбора произвольной температуры, термостатирование или точнее возможность удержания некоторой определённой температуры жала, быстрый нагрев, который происходит менее чем за 15 секунд;

· Возможность использования жала самой различной формы, допускающие замену буквально на лету;

· Наличие ждущего режима с пониженной температурой и автоотключением с применение шарикового датчика наклона, также известный, как и акселерометр.

В подобных типах станций можно также наблюдать и тот факт, что в качестве нагревательного элемента можно использовать плёночный нагреватель на керамической подложке, помещённый в герметичный корпус из теплопроводной керамики.

Основными положительными сторонами подобного типа нагревателей является сравнительно продолжительный срок службы и надёжная электрическая изоляция жала от нагревающей цепи. Наряду с этим можно отметить и акт наличия подобного рода паяльных систем с горячим воздухом, в которых преимущественно возможно использование инфракрасного излучения, они более благоприятны для демонтажа деталей, благодаря чему они также оснащаются и специальными частями для отсоса припоя или устройствами для автоматической или полуавтоматической подачи припоя и флюса. Говоря же о стержневым паяльнике, можно указать, что конструкция самого распространённого в быту паяльника весьма проста и представляет собой металлический кожух, снабжённых пластмассовой или деревянной рукояткой, в который помещён трубчатый нагревательный элемент, он же нагреватель.

Внутри такого нагревателя одним концом помещается смещённый медный стержень, это и есть жало, заточенное на выступающей наружу концу. В целом, принимая форму конуса или двугранного угла. Конец жала – это залуженный рабочий конец.

Сам нагреватель представляет собой намотанную на трубу из керамики или металлическую трубу обёрнутую листовой слюдой проволоку из нихрома или другого сплава с высоким удельным сопротивлением и устойчивостью к окислению при высокой температуре. В современных паяльниках такого типа чаще всего используется плёночный нагреватель, установленный на керамическое трубчатое основание, либо керамический объёмный нагреватель. Сам нагреватель подключается к токоведущему проводу, проходящему сквозь ручку и подключаемому к сети или понижающему трансформатору.

Импульсный же паяльник – одна из разновидностей бытового паяльника, иногда представляемый в виде паяльника-пистолета, на конце которого находится 2 электрических контакта и почти всегда источник подсветки зоны пайки. Контакты соединяются со вторичной обмоткой трансформатора, расположенного в корпусе самого паяльника и на удивление, обмотка имеет всего лишь 1 или 2 витка из медного провода. К зажимам же этих контактов присоединён кусок толстой медной проволоки с толщиной порядка 1—2 мм и длиной в 3—5 см, являющийся одновременно и нагревательным элементом и жалом паяльника. При включении инструмента, ток вторичной обмотки, достигающий несколько десятков ампер, быстро, за несколько секунд разогревает медную проволоку до рабочей температуры.

В импульсных паяльниках же вместо массивного трансформатора, работающий на промышленной частоте 50—60 Гц, используется импульсный электронный преобразователь, с частотой в десятки кГц, что позволяет уменьшить их массу и габариты, а следовательно, сделать их использование в разы более удобнее, что и достигается в итоге.

И наконец, последний тип паяльника – индукционный по своей природе основан на идее нагрева путём наведения электрических токов высокочастотным электромагнитным полем, создаваемый катушкой-индуктором. Внутри самого жала, по сути, расположен ферромагнитный сердечник, нагревающийся за счёт потерь на гистерезис и, в меньшей степени, за счёт вихревых токов, чаще всего именующиеся токами Фуко. В таких паяльниках нагревается только непосредственно само жало, что позволяет сделать паяльник предельно лёгким и миниатюрным. Говоря же о их термической стабилизации, стоит сказать, что это осуществимо как традиционным способом, например термопарами или терморезисторами, либо благодаря выбора материала ферромагнитного сердечника по температуре Кюри, равной необходимой температуре жала.

А для того, чтобы понять, насколько хорошо прошёл процесс пайки стоит его более подробнее и рассмотреть, понимая, что изначально, как только клемма опускается, под неё подаётся слой припоя – олова в упрощённой модели (позже будет рассмотрена и более усложнённая). Под этим же слоем имеется серебряный слой металлического обогревателя, а уже под ней слой стекла заднего вида.

Эмпирическим путём было констатировано, что энергия разрыва между серебряным слоем и стеклом составляет 100 Н. Из этого может следовать то, что сумма сил разрыва между припоем и клеммой, а также между припоем и серебряным слоем меньше этого значения, поскольку если бы оно было больше или равно этого значения, то клемма сама имела бы достаточную силу, чтобы вынести при разрыве вместе с собой всю систему. Но ровно также понятен и тот факт, что для разрыва, то есть оказания деформации по силе упругости (3.2.1), где жёсткость определяется через модуль Юнга (3.2.2), по своей энергии равна энергии разрушения кристаллической решётки, то есть произведению удельной теплоты плавления и количества вещества (3.2.3), равняется потенциальной энергии деформации (3.2.4).

Для определения же силы разрыва, которая уже априори является суммой сил разрыва между серебром и припоем, а также между клеммой и припоем, достаточно использовать (3.2.5), где расстояние определяется от постоянства площади и значения изменения объёма, которое вычисляется в зависимости от температуры (3.2.6), а уже отсюда сила разрыва (3.2.7).

Теперь, когда вычислена сила разрыва, можно немного остановиться на моменте нажатия. Из подобного расчёта стало возможно определить, что при удельной теплоте 7,19 кДж/моль, при количестве вещества порядка 0,0434 моль и 0,005149 грамм и плотности порядка 7190 кг/м³ площадь составляет 7,04424*10^—7 м², при стороне 0,8393 мм, откуда учитывается температурный коэффициент 0,0042 К^-1, при результирующей силе 99,99886267 Н, что соответствует всем поставленным условиям.

Говоря же о силе нажатия, то можно заметить, что за счёт энергии притяжения жидкого потока сплава сравнительно может быть определена в масштабе разности границ между результирующей силой и граничной силы, откуда получается значение в 0,001137328 Н.

Использованная литература

1. Абдурахмонов С. М., Сайитов Ш. С. Автоматизированная конструкция для пайки терминала системы подогрева заднего стекла автомобиля. Scientific-technical journal (STJ FerPI, ФерПИ ИТЖ, НТЖ ФерПИ, 2021, Т.23, спец. Вып. №3), стр. 197—201.

2. Абдурахмонов С. М., Сайитов Г. С., Ощепкова Э. А., Рахмонов Д. Х., Хурибоева М. Ш. Новая конструкция для пайки терминала системы подогрева заднего стекла автомобиля. Актуальная наука. Международный научный журнал. М., 2019 №9 (26), стр. 22—28.

3. Абдурахмонов С. М., Сайитов Ш. С., Юлдашева Ё. Н. Автоматизированная установка пайки для терминала систем подогрева в автостёклах. Scientific-technical journal (STJ FerPI, ФерПИ ИТЖ, НТЖ ФерПИ, 2021, Т.25, №6), стр. 256—259.

4. Абдурахмонов С. М., Сайитов Ш. С. О технологии пайки контакта к системам нагревания автостёкол // Все науки: международный научный журнал. – 2022. – №5, 2022. – С. 95—115.

5. Тойиров Н. С., Холиков А. А., Сайитов Ш. С. Энергосбережение при использовании гибридных солнечных электростанций в нефтегазовой промышленности // Все науки: международный научный журнал. – 2022. – №6, 2022. – C. 253—260.

6. Ахмаджонов А. Э., Холиков А. Х., Сайитов Ш. С. Повышение эффективности использования тепловой энергии за счёт использования энергоэффективных технологий на производственных предприятиях // Все науки: международный научный журнал. – 2022. – №6, 2022. – 387—396 с.

7. Абдурахмонов С. М., Сайитов Ш. С. Автомобил ойналарини иситиш тизимларига терминал кавширлаш технологияси тугрисида //. Все науки: международный научный журнал. – 2023. – №2, 2023. C. 22—32.

8. Евгений Константинов. Выйти из сумрака // Наука и жизнь. – 2015. – №11. – С. 112—119.

УДК 621.318.3

Холматов Эркинжон Солиевич

Преподаватель кафедры «Электроники и приборостроения» факультета систем компьютерного проектирования Ферганского Политехнического Института

Ферганский Политехнический Институт, Фергана, Узбекистан

Аннотация. Использование могущественной силы, послушной, простой в обращении, которая применима в самых различных случаях, которая освещает, отапливает, приводит в движение машины в качестве сил мощнейшего притяжения весьма актуальный вопрос, который требует весьма подробного рассмотрение. Разумеется, образом такого исполнения является именно электромагнитная конструкция, физика которой строиться от первоначальных представлений об электромагнетизме. Существует также большое количество явлений подобного рода, каждая из которых требует наличие своего разбора по всем параметрам. Описанию созданного на данный момент алгоритма для таких случаем и посвящена настоящая работа.

Ключевые слова: электромагнит, магнитное поле, вектор магнитное индукции, индуктивность магнитного поля, проводник, напряжённость магнитного поля, соленоид, уравнения Максвелла для электромагнетизма, электромагнитная индукция.

Annotation. The use of a powerful force, obedient, easy to handle, which is applicable in a variety of cases, which illuminates, heats, drives machines as forces of the most powerful attraction is a very topical issue that requires very detailed consideration. Of course, the i of such a performance is precisely the electromagnetic design, the physics of which is built from the initial ideas about electromagnetism. There is also a large number of phenomena of this kind, each of which requires its own analysis in all parameters. This paper is devoted to the description of the algorithm created at the moment for such cases.

Keywords: electromagnet, magnetic field, magnetic induction vector, magnetic field inductance, conductor, magnetic field strength, solenoid, Maxwell equations for electromagnetism, electromagnetic induction.

Изначально стоит отметить, что сама по себе конструкция электромагнита состоит из сердечника и чаще всего металлической проволоки, благодаря хорошей электропроводности. Сама эта конструкция также схожа с элементарным резистором или нагрузкой, функцию коих он также может исполнять, благодаря определяемому сопротивлению согласно закономерности (1).

Если разобрать физику настоящего процесса, получается, что в данном случае заряды начинают своё движение, при условии, что это постоянный ток, влекомые благодаря электрическому полю, который создаётся благодаря разности потенциалов на выходе и входе обмотки электромагнита. И после того, как было определено его сопротивление, а также при условии, что известно протекающее количество заряда (2), можно определить проходящий ток (3), где скорость пролетающий частиц благодаря соответственно небольшой разности потенциалов, в ином бы случае это вызвало слишком сильное увеличение температуры, равняется тепловой скорости (5) для классического вида и в (6) для релятивистской формулировки, вычисляемая через энергию (4).

И уже соответственно после этого можно будет прийти к закономерности определения этой величины разности потенциалов, через полученные данные благодаря (7—10).

Однако, при использовании такой конструкции в дело вступает не только элементарная функция резистора, но и нечто иное. Любой заряд обладает некоторыми параметрами, а именно величиной в Кулонах, а также величиной электрического поля, которое он создаёт вокруг себя. Сам по себе заряд априори не может создавать такую субстанцию, как магнитное поле, доказательство чему будет приведено ниже, но его может порождать электрической поле. В стационарном состоянии заряд также обладает таким свойством, а когда большое количество зарядов в проводнике начинают своё движение, они по определению, как создают, так и являются подвластными этому самому электрическому полю. В результате, вокруг этого самого проводника создаётся вихревое магнитное поле.

Электрическое поле подвластно своему измерению благодаря такому понятию как напряжённость (12), что характеризуется воздействием на поля определённого заряда на некотором расстоянии на зондовый заряд благодаря силе Кулона (11).

Такой же возможностью к вычислению обладает и магнитное поле, для него эта величина называется магнитной индукцией, измеряемая в единицах – Тесла, названные в честь великого и гениальнейшего сербского учёного своего времени Николы Тесла. Поскольку была ранее объяснена причина возникновения магнитного поля, то и её первое определение вычисляется через уравнения Максвелла и их следствия (13—16), подробнее о коих рассмотрено ниже.

Кроме того, если сделать определённые исключения и благодаря свойству действия магнитного поля, в частности, и в статике, то закономерности для них будут подобны законам Кулона (17—18), а также в некоем поле будут следствием условия геометрии поля, что изначально предполагает теорема господина Андре Мари Ампера о циркуляции магнитного поля (19).

Однако, все эти параметры были приведены только для общего вида, но если обращаться к конкретным примерам, то в первую очередь стоит привести определение вектора магнитной индукции прямого провода с известным током и известном расстоянии от него определяется благодаря (20).

При этом важно отметить, что для определения вектора магнитной индукции необходимо определить магнитную проницаемость среды – это и есть параметр, демонстрирующий возможность того или иного материала проводить магнитное поле. Практически тоже самое можно сказать и о таком объекте как соленоид – самом настоящем электромагните, состоящий из спиралевидной проволоки и сердечника, как говорилось выше в самом начале описания.

И здесь, стоит присмотреться уже подробнее, ибо закономерность для определения магнитной индукции для соленоида выглядит следующим образом (21).

В данном случае, большую роль играет количество витков и с одной стороны, можно было бы сделать преобразование в (20), утвердив диаметр для спирали и учитывая все прошлые показатели для магнитной проницаемости, и протекающего тока (22), но эта закономерность будет не верной, поскольку в данном случае, образуется не прямолинейное, а именно вращательное электрическое поле, что создаёт непосредственно внутри соленоида прямое магнитное поле, приводя к верной формуле (21).

Перед продолжением, стоит отметить важный момент – если создаваемое поле является переменным по определению, оно создаёт переменное электрическое поле, которое в свою очередь опять создаёт паразитирующее магнитное поле, но уже противоположно расположенное для первого и сравнительно меньшее по величине. Такое дополнительное магнитное поле уменьшает эффективность первоначального магнитного поля, поэтому носит название паразитирующего, однако и оно создаёт паразитирующее поле для самого себя, а то в свою очередь для себя и т. д. В сумме, любое переменное магнитное поле состоит из большого количества малых молей, в лице своего родя рядов.

А поскольку магнитное поле, в отличие от электрического, всегда просто обязано быть замкнутым, оно замыкается вокруг соленоида, продолжаясь дальше. Именно таким образом и создаётся магнитное поле, которое обладает кроме показателя магнитной индукции, ещё и показателем напряжённости магнитного поля (23).

Но раз существует такая напряжённость и объяснён процесс создания при помощи зарядов магнитного поля, интересно рассмотреть обратный момент воздействия созданного магнитного поля на заряды. Тут стоит указать, что для образования магнитного поля можно воспользоваться также и природными магнитами, с изначально высокой концентрацией внутренних зарядов и их движений, за счёт природы самого сплава, либо при помощи прочих способов изменения формы электромагнита, к примеру, используя катушки Германа Гельмгольца для различных преобразований, а именно для суммарного модуля индукции магнитного поля из закона Био-Савара-Лапласа (24) или (25) для одиночного витка или для n витков (26), для случая что расстояние по оси от катушки до центра равняется половине радиуса (27), для двух катушек (28—29), или круглого соленоида, так называемого вида электромагнита – тороида (30), при том условии, что внутри него магнитное поле полностью отсутствует, а есть оно только внутри округлого проводника, на коем и намотана проволока.

Таким образом, если свободный заряд попадает в магнитное поле, то он попадает под воздействие силы магнитной индукции под действием определённой силы Лоренца (31), под действием которого с учётом создаваемой центробежной силы (32), заряд начинает своё вращение с радиусом (33).

Более того, существует и релятивистская форма записи этой же закономерности (34—35).

Но эти заряды при вращении опять же создают переменное электрическое поле, которое создаёт переменное магнитное поле – паразитирующее, а оно в свою очередь новое электрическое. То есть и в этом случае, ситуация с электромагнитном повторяется, что требует более подробного рассмотрения.