Релейный бесконтактный элемент

Релейный бесконтактный элемент

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

269202

Сома Советских

Социалистичесиин

Реслуолин

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Кл. 21а1, 36/18

Заявлено 11.11.1969 (№ 1311094/18-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 17,1V.1970. Бюллетень № 15

Дата опубликования описания 7Л III.1970

МПК Н 03 17/18

Н 031 17/52

УДК 621.374.3(088.8) Комитет ао делам иаабретеиий и аткрытий ори Совете Мииистрав

СССР

Авторы изобретения

С. И. Коняев, Х. И. Кляус и А. И. Мишин

Институт математики Сибирского отделения АН СССР

Заявитель

РЕЛЕЙНЫЙ БЕСКОНТАКТНЫЙ ЭЛЕМЕНТ

Релейный бесконтактный элемент предназначен для применения в области вычислительной техники и автоматики.

Известны релейные бесконтактные элементы со структурой металл — диэлектрик — ме- 5 талл, принцип работы которых основан на диффузии ионов одного из металлов в диэлектрик под действием электрического поля. Эти элементы представляют собой двуполюсные приборы, что ограничивает область их приме- 10 нения и усложняет схемы, так как у таких элементов один и тот же полюс является входным и выходным.

Целью изобретения является создание многополюсного релейного бесконтактного эле- 15 мента, в котором нет гальванической связи между входными и выходными цепями.

Сущность изобретения заключается в том, что предлагаемый релейный бесконтактный элемент представляет собой многослойную 20 структуру металл — диэлектрик — металл— диэлектрик — металл — диэлектрик — металл, в которой применены металлы с существенно различными коэффициентами диффузии.

Это дает возможность управлять процессом 25 включения элемента электростатическим путем, увеличивает возможности элемента и расширяет область его применения.

В качестве одного из внутренних металлических электродов может быть использован З0 металл с высоким коэффициентом диффузии, а в качестве остальных электродов — металлы с низкими значениями коэффициентов диффузии.

На фиг. 1 представлен релейный бесконтактактный элемент, где 1, 2, 8 и 4 — металлические электроды (1 и 4 — внешние; 2 и 8— внутренние); б, б и 7 — диэлектрические слои;

8 — изолирующая подложка; на фиг. 2 представлена схема измерения переключающих характеристик релейного элемента; на фиг. 3 показано напряжение, действующее на полюсы внешних электродов 1 и 4; на фиг. 4 — импульс тока, протекающий через резистор 9 (см. фиг. 2) в момент переключения элемента из непроводящего состояния (электроды 2 и 8 разомкнуты) в проводящее состояние (электроды 2 и 8 замкнуты) .

Принцип работы элемента основан на электродиффузии ионов одного из металлов в диэлектрик. Для этого один из внутренних электродов, например электрод 8, выполняют из металла с высоким значением коэффициента диффузии, а все остальные — из металлов с низкими значениями коэффициентов диффузии. В частности, электрод 8 выполнен из индия (In), а электроды 1, 2 и 4 — из алюминия (А1) .

В качестве диэлектрика могут быть исполь269202

Релейный бесконтактный элемент со струк35 турой металл — диэлектрик — металл, отличиюи1ийся тем, что, с целью расширения области применения, он выполнен в виде многослойной структуры металл — диэлектрик — металл — диэлектрик — металл — диэлек40 трик — металл. зованы окисные пленки металлов, например пленки из А1гОз, либо пленки из ЯОг, Se и др.

Вследствие несимметричности структуры элемента (в структуре имеются электроды с различными коэффициентами диффузии), пороговое напряжение включения (U„,) у структуры алюминий — диэлектрик — индий (полюсы электродов 2 и 3) значительно меньше напряжения пробоя у структур: алюминий — диэлектрик — алюминий (полюсы электродов 1 и 2), индий — диэлектрик — алюминий (полюсы электродов 8, 4). Из-за несимметричности структуры индий — диэлектрик— алюминий пороговое напряжение включения зависит от полярности приложенного напряжения. При плюсе на индиевом электроде и минусе на алюминиевом электроде пороговое напряжение включения значительно меньше по сравнению с напряжением пробоя структуры при смене полярности напряжения на электродах.

Принцип работы элемента заключается в следующем.

При приложении напряжения плюсом к электроду 4 и минусом к электроду 1 между каждой парой элементов 1 и 2; 2 и 8; 8 и 4 устанавливаются некоторые значения напряжений. Например, если выполняется условие:

C>H2 = СгиЗ = Сди4 где C» z, Сг „г, Сг, — величины емкостей между электродами 1 и 2; 2 и 8; 8 и 4, то при подключении источника с напряжением U (см. фиг. 2) имеем Uyиг = огиз = Uzи °

При увеличении U (см. фиг. 3) будут также увеличиваться и напряжения между электродами. Когда выполняется условие Уг, г

) U,„электроды 2 и 3 оказываются замкнутыми. Во время переключения по резистору

9 (см. фиг. 2) проходит импульс тока (см. фиг. 4), вызванный перераспределением зарядов между электродами 1 (2 и 8), 4.

Для размыкания электродов 2 и 8 на электроды 1 и 4 подается импульс напряжения обратной полярности (минус на электрод 4, а плюс на электрод 1). Импульс тока, проходя по закороченному участку между электродами

2 и 3, повышает температуру этого участка, что и приводит к выключению элемента (восlO станавливается высокое сопротивление между электродами 2 и 8). Выключение элемента (размыкание электродов 2 и 3) можно также производить путем пропускания импульса тока непосредственно через электроды 2 и 3.

15 Из сказанного выше следует, что для замыкания электродов 2 и 3 достаточно конденсатор Сг и з зарядить до порогового напряже1 ния, что соответствует энергии 5 = — CU- .

20 Величина этой энергии для тонкопленочного варианта релейного элемента составляет

10 дж при U, = 20 в. При этом время включения составляет 10 7 сек, а время выключения 10 сек. Число переключений

25 элемента при площади электродов 10 г ел составляет — 10

Предлагаемый элемент может быть использован для построения различного рода коммутаторов, распределителей, а также для построения запоминающих устройств.

Предмет изобретения

269202 оиг.2 --"г. 9

Редактор Громова

Заказ 2074/13 Тираж 480 Подписное

IIHHHIIH Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва jK-35, Раушская наб., д. 4(5

Типография, пр. Сапунова; 2

b з

Составитель Гордоиовй

Техред Л. Я. Левина Корректоры: А. П. Васильева и И. С. Хлыстова