Ta'limning zamonaviy transformatsiyasi
19-to’plam 3-son May 2025
170
ELEKTRONIKA SOHASIDA HARORATNING O’RNI.
Xoliqova Parizoda Saidali qizi
Islom Karimov nomidagi Toshkent davlat texnika
Universiteti Elektronika va avtomatika
muhandisligi fakulteti 1-kurs magistranti
Ilmiy rahbar:
Abduraxmanov Bahrom Abdukaxxarovich
Anotatsiya:
Ushbu tezisda elektronika sohasida haroratning ahamiyati,
harorat o‘zgarishlarining elektron qurilmalar ish faoliyatiga ta’siri hamda
haroratni boshqarish va nazorat qilish usullari haqida so‘z yuritiladi. Elektron
komponentlar, ayniqsa yarim o‘tkazgichlar, haroratga sezgir bo‘lib, ortiqcha
qizish ularning ishlashiga salbiy ta’sir ko‘rsatadi yoki ishdan chiqishiga olib
keladi. Shu sababli harorat monitoringi, issiqlik tarqatish tizimlari (radiatorlar,
termal pastalar, ventilyatorlar) va zamonaviy datchiklar elektron qurilmalar
samaradorligini ta’minlashda muhim o‘rin egallaydi. Tezisda shuningdek, turli
sanoat va iste’mol elektronikasi misolida harorat bilan bog‘liq muammolar va
ularning yechimlari yoritib berilgan.
Kalit so‘zlar:
Elektronika, harorat, yarim o‘tkazgich, issiqlik tarqatish,
termal boshqaruv, harorat datchigi, ishonchlilik, komponentlarning barqarorligi,
sovitish tizimi, elektron qurilmalar.
XX asrda jadal rivojlangan eng muhim sohalardan biri bu — elektronika
sanoatidir. Ushbu soha elektron qurilmalarni ishlab chiqish, loyihalash va ulardan
foydalanishga ixtisoslashgan bo‘lib, zamonaviy jamiyatning deyarli barcha
jabhalarida o‘z aksini topgan. Elektronika — bu zaryadlangan zarrachalarning
harakatini boshqaruvchi qurilmalar bilan ishlovchi ilmiy va muhandislik sohasi
bo‘lib, asosiy fizik tamoyillarga tayanadi.
Bu elektron va boshqa elektr zaryadlangan zarrachalarni boshqaradigan
qurilmalarni loyihalarini yaratish va ishlatish uchun fizik tamoyillarini o‘rganadi,
Ta'limning zamonaviy transformatsiyasi
19-to’plam 3-son May 2025
171
qo‘llaydigan ilmiy va muhandistlik intizomi hisoblanadi. Elektron mahsulotlar
birinchi navbatda metal-dielektrik-yarim o‘tkazgichlar, tranzistorlar va integral
mikrosxemalarda tashkil topgan bo‘ladi. Ularni ishlab chiqishda bir qator tashqi
omillar, jumladan harorat, bosim, namlik va muhit sharoitlari inobatga olinadi.
Harorat, ayniqsa, har qanday elektron qurilmaning ishlashi, ishonchliligi va uzoq
umr ko‘rishida muhim omillardan biri sanaladi.
Shu jarayonlarni amalga oshirish uchun birinchi sharoitlarni, hamda bir
qancha omillarni hisobga olish talab etiladi. Ya’ni yig‘iladigan har qanday elektron
qurilma, mikrosxema va datchiklar uchun bosim, harorat, namlik, muhit va boshqa
bir qancha talablarni inobatga olib qurilmalar ishlab chiqariladi.
Har bir sohada haroratning omili muhim bo‘lgani kabi elektronika sohasi
ham shular qatorida.
Harorat — bu tizimdagi issiqlik energiyasining o‘lchovi bo‘lib, moddaning
qanchalik issiq yoki sovuq ekanligini ifodalaydi. U fizik, kimyoviy va biologik
jarayonlarga bevosita ta’sir qiluvchi asosiy fizik miqdordir. Harorat odatda
quyidagi birliklarda o‘lchanadi:
•
Kelvin (K),
•
Selsiy (°C),
•
Farengeyt (°F).
Elektronika sohasida qurilmalarning tarkibiy qismlariga resistor, transistor,
kondensator, yarim o‘tkazgichlar va elektron platalardan yig‘iladi. Tarkibiy
qismlarda turli xil haroratlarga zaruriyat seziladi. Elektronika sohasida yarim
o‘tkazgichli sensorlar eng ko‘p integral mikrosxemalar (MS)larda qo‘llaniladi.
Harorat sezgir kuchlanish va oqim xususiyatlariga ega ikkita bir xil diodlardan
foydalanib harorat o‘zgarishi kuzatiladi.
XX asrga kelib har bir detal va qismlar uchun alohida o‘zgarishini inobatga
olib yaratilmoqda. Qurilmalar uchun haroratning ta’siri asosan ularning ishlashiga
va sifatiga juda ta’sir qiladi. Har bir komponent uchun ta’sirlar quyidagicha ko‘rib
chiqamiz.
Ta'limning zamonaviy transformatsiyasi
19-to’plam 3-son May 2025
172
1.
Yarim
o‘tkazgichlar
uchun
haroratning
oshishi
zaryad
tashuvchilarning konsentrasiyasini oshiradi, bu esa o‘tkazuvchanlikka salbiy ta’sir
ko‘rsatadi va oqish oqimiga olib kelish mumkin.
2.
Rezistorlar uchun harorat qarshillika ta’sir qiladi, harorat oshishi bilan
qarshillik odatda kuchayadi bu butun kontaktlarning zanglashiga olib kelishi
mumkin.
3.
Kondensatorlar uchun ayniqsa elektroletik bo‘lganlar ruxat etilgan
qiymatlardan oshib ketadigan haroratlar ichki elektrolitlarning tez bug‘lanishiga
olib kelishi mumkin. Bu ularning quvvatini pasaytiradi va natijada qurilmalar
samaradorligi pasayadi.
4.
Elektron platalar uchun ma’lum bir harorat chegarasi oshib ketganda
platalar o‘z funksiyalarini yo‘qotadi. O‘zgarishlar mis o‘tkazgich yo‘llarining
tozalanishiga
va
bosim
electron
plataning
izolyatsion
xususiyatlarini
yomonlashishiga olib keladi.
Ushbu tarkibiy qismlarning haroratga bog‘liq formulalari.
1.
Qarshilik (resistor)ning haroratga bog‘liqligi;
𝑅
𝑇
= 𝑅
0
(1 + 𝛼(𝑇 − 𝑇
0
)
(1)
1-rasm. Resistor qarshiligining haroratga bog‘liqligi.
2.
Yarim o‘tkazgichlarning haroratga bog‘liqligi;
Ta'limning zamonaviy transformatsiyasi
19-to’plam 3-son May 2025
173
𝜎 = 𝑞(𝑛𝜇
𝑛
+ 𝑝𝜇
𝑝
)
(2)
3.
2-rasm. Yarim o‘tkazgichlarning haroratga bog‘liqlik grafigi.
4.
Kondensatorlarning haroratga bog‘liqligi;
𝐶 = 𝜀(𝑇) ∙
𝐴
𝑑
(3)
3-rasm. Kondensatorning haroratga bog‘liglik grafigi.
Haroratni doimiy nazoratini ta’minlash uchun harorat sensorlaridan
foydalaniladi. Ularning foydalanish sohalariga qarab turli xil bo‘ladi. Odatda
harorat oralig‘i ularda -70
0
C dan 150
0
C gacha bo‘ladi, sovutish uchun esa turli
xil usullardan foydalaniladi.
XIX asr oxiri — XX asr boshlarida sovutish texnologiyalari hali
mukammal emas edi. Foydalanilgan usullar ikki turga bo‘linardi:
•
Passiv sovutish: radiatorlar, ventilyatsiya (tabiiy havo aylanishi).
•
Faol sovutish: ventilyatorlar, issiqlik tarqatuvchi qopqoqlar.
Ular katta hajmli va energiya samaradorligi past qurilmalar edi. Passiv
sovutish qurilmalariga radiatorlar havo aylanish (ventilyatsiya) kiradi. Faol
Ta'limning zamonaviy transformatsiyasi
19-to’plam 3-son May 2025
174
sovutish elementlariga esa ventilyatorlar ya’ni kompyuter quvvat manbaiga
qo‘shib ishlatiladigan elementlar va mikro protsessorlar ustida issiqlikni teng
taqsimlash uchun ishlatilgan issiqlik tarqatuvchi qopqoqlardan iborat.
Ushbu davrda yaratilgan qurilmalar o‘lchamlari katta, og‘irligi
cheklangan funksiya kabi kamchiliklar bo‘lgan. Ular ishlash jarayonida qizigan
va sovitish vaqt kuch talab qilgan. Ular passiv va faol sovutish usullaridan
foydalanilgan hamda ko‘proq passiv sovutish usullari qo‘llaniladi.
Zamonaviy yechimlar
Bugungi kunda quyidagi texnologiyalar keng qo‘llaniladi:
•
Termal sensorlar — haroratni real vaqt rejimida kuzatadi.
•
Samarali sovutish tizimlari — mikroventilyatorlar, suyuqlikli
sovutish (liquid cooling).
•
Issiqlikka chidamli materiallar — keramika, kompozitlar.
Mikrosxemalar millionlab kichik elementlardan iborat bo‘lib, ularning har
biri aniq harorat oralig‘ida ishlashga mo‘ljallangan. Kremniy asosli materiallar,
izolyatsion qatlamlar va elektr yo‘llar haroratga sezgir bo‘lganligi sababli, ishlab
chiqarish va foydalanishda bu omil qat’iy nazorat qilinadi.
Agar harorat me’yordan oshsa, quyidagi muammolar paydo bo‘lishi
mumkin:
•
signalning buzilishi yoki sekinlashuvi,
•
qisqa tutashuvlar,
•
komponentlarning kuyishi yoki deformatsiyasi,
•
energiya isrofi.
Mikrosxemalar (MS) yasashda harorat juda muhim rol o‘ynaydi,
sababi MS foydalanish davomiyligi va ishlash barqarorligi haroratga bog‘liq. Har
qanday MS yaratilishida harorat muhim ahamiyatga ega sababi elektr xususiyatini
beruvchi moddalardan foydalaniladi (asosan kremniy), himoya qatlamlari va
ma’lumotlar uzatish yo‘llarida tayyorlanadi.
MSlar odatda millionlab transistor, resistor va diod kabi
elementlardan tashkil topgan. Ushbu elementlarni xususiyatlarini inobatga olgan
Ta'limning zamonaviy transformatsiyasi
19-to’plam 3-son May 2025
175
xolda muayyan haroratda yasaladi. Shuningdek qaysi sohada qo‘llanilishiga qarab
ularni o‘z chidamligi va xususiyatlari o‘zgaradi. Haroratni nazoratga olmaydigan
bo‘lsak bir nechta nojuyi ta’sirlar kelib chiqadi masalan notug‘ri signal
kuchaytirish, buzilishi, kuyish qisqa tutashuv, kontakt uzilishi, quvvat isrofi,
ortiqcha qizish va mexanik deformatsiyalar.
Ularni oldini olish uchun esa doim haroratni nazoratini ta’minlash zarur
va talab.
Ushbu muammolarni hal qilish uchun bugungi kunda zamonaviy
sovutish tizimi, termal sensorlar va haroratga chidamli materiallardan foydalanish
orqali bu muammo samarali tarzda hal qtilmoqda. Kelajakda esa aqlli termal
boshqaruv, nano-materiallar va issiqlik dan elektr energiyasi olish texnologiyalari
haroratni boshqarishning yangi istiqbollarini ochib beradi.
Kelajakda
haroratni
boshqarish
bo‘yicha quyidagi yo‘nalishlar
rivojlanmoqda:
•
Aqlli termal boshqaruv tizimlari (AI asosida),
•
Nano-materiallar — yuqori haroratga chidamli,
•
Termoelektrik texnologiyalar — issiqlikdan elektr energiyasi olish.
Elektron qurilmalarning samarali ishlashi va uzoq xizmat qilishi haroratni
to‘g‘ri boshqarish bilan chambarchas bog‘liq. Harorat har bir komponentning fizik
xususiyatlariga ta’sir ko‘rsatadi, shuning uchun u ishlab chiqish, testlash va
ekspluatatsiya bosqichlarida doimiy nazorat ostida bo‘lishi zarur. Zamonaviy
texnologiyalar bu muammoni hal qilishda muhim rol o‘ynaydi va kelajakda
harorat boshqaruvining yanada samarali va aqlli usullari paydo bo‘lishi
kutilmoqda.
Foydalanilgan adabiyotlar ro'yxati.
1. Джексон Р.Г. Новейшие датчики. –М: Техносфера, 2007, 384 с.
2. Удд Эрик. Волоконно-оптические датчики. Вводный курс для инженеров
и научных работников. –М: Техносфера, 2008, 520 с.
