Управляемый магнитным полем пороговый переключатель

Управляемый магнитным полем пороговый переключатель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О Il И С А Н И Е 911656

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

ДВТРРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. (89) WP 129602 ГДР (я) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 121277 (21) 7770033/18-25 (61) М. Кл.

Н 01 1. 29/82

Н 01 L 45/00 (23) Приоритет - (32) 25.11.76 (31) WPH 01 1/195948 (33) ГДР

16яудярстяеяы5 квинтет

С,С СР яо делэи яэвбретенкя к яткрытвЯ (53) УДК 621.382 (088. 8) Опубликовано 070382. бюллетень 3%9

Дата опубликования описания 070382

Иностранное предприятие

"ФЕБ Бухунгсмашииенверг", Калр-Ма (71) Заявитель (Гж) (54) УПРАВЛЯЕМЫЙ МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ ПОРОГОВЫЙ

ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ

Изобретение относится к управляемым магнитным полем немеханическим пороговым переключателям, состоящим из атмосферного полупроводникового материала и.имеющим нелинейную вольт- а амперную характеристику с зависимым от давления пороговым значением. Пороговый переключатель пригоден для переключения и управления переменным током либо импульсной мощностью 10 в электронике и может быть использован в качестве кнопочного выключателя, реле, элемента связи, формирователя импульсов, модулятора и логического элемента для логической связи 1а электрических и/или механических сигналов.

Известны немеханические переключатели,.осуществляющие аналоговое изменение удельных параметров эле- 20 ментов под воздействием внешнего давления . Управляющее воздействие складывается из зависимого от давле., ния изменения прироста вольтамперной характеристики и из изменения рабочей точки на этой характеристи- ке.. Принципы переключения такого рода основаны на использовании зависимых от давления полупроводниковых кристаллов, полупроводниковых тензометрических полосок, магнитоэластических и магнитострикционных эффектов.

Названные принципы имеют недостаток, заключающийся в том, что из-за отсутствия порогового значения не могут быть реализованы устойчивые цифровые режимы переключения со свойствами порогового переключателя и триггера относительно входных величин, например растяжения или давления.

Преобразование непрерывных входных сигналов в цифровые возможно только при наличии дополнительно подключенных схем. Решение этой проблемы найдено в использовании аморфных полупроводников, имеющих нелинейную

911656 вольтамперную характеристику с пороговым значением.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является управляемый магнитным полем пороговый переключатель иэ аморфного полупроводникового материала со скачкообразной характеристикой проводимости, который расположен между нижним и верхним магнитными полями в котором под 10 воздействием магнитного полл в аксиальном и/или латеральном направлениях осуществляется бесконтактный .процесс переключения.

Известные зависимости от давления is посредством прямого механического контактирования переключательного элемента преобразуют механические входные величины в цифровые электрические выходные сигналы, . 20

Из-за прямого механического контактирования преобразующей системы, например нажимного толкателя, с выполненным в виде тонкопленочной структуры,переключательным элементом 23 эта система является технически ненадежной и по причине дополнительных технологических затрат для механического принципа преобразования эко номически не оправданной . 30

Цель изобретения - реализация переключательного элемента с характеристикой порогового значения, имеющего на базе аморфных полупроводников скачкообразную характеристику .проводимости и посредством управления магнитным полем осуществляющего простым способом прямое преобразование аналоговых механических илй немеханических входных сигналов в цифровые ® выходные сигналы . (Указанная цель изобретения достигается тем, что в управляемою магнитным полем пороговом переключателе из аморфного полупроводникового матери,« ала со скачкообразной характеристикой проводимости, который расположен между нижним и верхним магнитными слоями и в котором под воздействием

50 магнитного поля в аксиальном и/или латеральном направлениях осуществляется бесконтактный процесс переключения, магнитные нижний и верхний слои выполнены в виде магнитных нижSS него и верхнего электродов с магнитострикционными свойствами и охватывают аморфный полупроводниковый матер иал.

Для улучшения переключательных свойств в изоляционном слое расположен металлический, магнитный или немагнитный промежуточный слой, Кроме того, переключательный элемент состоит из последовательного соединения отдельных пороговых переключателей .

На фиг.1 изображена вольт-амперная характеристика переключателя, на фиг,2 - один из вариантов порогового переключателя, поперечное сечение, на фиг.3 - специальная структура изолирующего слоя, поперечное се.чение, Изготовленный известными технологическими средствами пороговый переключатель расположен, например, на металлической или стеклянной подложке 1, На подложке 1 в качестве первого слоя находится нижний электрод

2, выполненный, например, из никеляхрома. Затем следует изолирующий слой 3, например, из двуокиси алюминия, аморфного полупроводника- 4, и верхний электрод 5, выполненный, например, также из никеля-хрома.

Над верхним электродом 5 расположен контактный слой 6, состоящий, напри". мер, из алюминия, в то время как второй контактный слой 7, который также может быть изготовлен из алюминия, расположен над закрытым другими слоями участком нижнего электрода 2, или нескольких металлических магнитных или немагнитных промежуточных слоев 2 в изолирующем слое 3 (фиг .3) .

В переключателе использованы силы магнитного поля в качестве управляющего средства. Немеханически производное контактное давление обусловливает уменьшение разброса поро.гового напряжения и зависимых от него параметров.

Особенйым преимуществом является включение принципа управления в технологию изготовления элементов без дополнительных конструктивных затрат . Переключательный элемент в такой форме удовлетворяет требованиям функциональной электроники, Благодаря отсутствию дополнительных преобразующих элементов, таких как пьезокристаллы или механические пневматические системы, изготовление связано с малыми затратами в техни1 ческом и экономическом смысле. Пороговый переключатель может быть полностью изготовлен после соответствуформула изобретения

5 . 9116 ющего фотолитографического структурирования в качестве тонкопленочной структуры на кремниевой, стеклянной или металлической подложке посредст. вом гомогенного технологического S . процесса, например катодного распыления, Этот переключатель является, инте" грирующим управлением магнитным полем переключательным элементом с зависимой от давления характеристикой порогового значения проводимости на базе аморфного полупроводникового материала . Аморфный полупроводниковый материал расположен между магнитным нижним, электродом магнитного поля, изменяется пороговое напряжение и осуществляется бесконтактный процесс переключения . Чувствительность характеристики пере- 20 ключения может быть повышена, если

° в изолирующем слое находятся один. иги несколько промежуточных слоев, которые могут быть магнитными или немагнитными. Несколько пороговых переключателей могут быть составлены в последовательных и/или параллельных схемах.

Неуправляемые пороговые переключатели благодаря использованию магнитных материалов с определенной остаточной магнитной индукцией обладают такими же хорошими стабильными свой ст вами..

Структуры элементов по сравнению Зз с известными вариантами решений показывают стабильность и воспроизводимость.

При приложении магнитного поля противоположной полярности к уже при-а

56 6 ложенному полю переключательныв элементы .такого рода по причине компенсации полей могут быть переведены из включенного состояния в выключенное, Тем самым является возможность исполь зования .отрицательной логики .

1.. Управляемый магнитным полем пороговый переключатель из аморфносо. полупроводникого материала со скачкообразной характеристикой Ilpo» водимости, который располвжен между нижним и верхним магнитными слоями и в котором под воздействием:магнитного поля в аксиальном и/или лате" ральном направлениях осуществляется бесконтактный процесс переключения, о т л и ч à ю шийся тем, что магнитные нижний и верхний слои выполнены в. виде магнитных нижнего и верхнего электродов с магнитострикционными свойствами и охватывают . аморфный полупроводниковый ма териал.

2. Переключатель по п.1, о т.л и ч а ю шийся тем, что для улучшения переключательных свойств, в изоляционном слое расположен металлический магнитный или немагнитный промежуточный слой.

3. Переключатель по п.1, о тл и ч а ю шийся тем, что переключательный элемент состоит из последовательного и/или параллельного соединения отдельных пороговых переключателей .

911656 иа

Составитель А.Прохорова

Редактор H.Áåçðoäíàÿ Техред )1.1епер

Корректор Л.Бокшан

Подписное

Филиал llflll "Патент", г. Ужгород, ул . Проектная, 4

Заказ 1141 /47 1ираж 758

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5