Способ управления диэлектрическими характеристиками криоэлектронного конденсатора

Авторы патента:

H01G7/06 - с диэлектриком, диэлектрическая проницаемость которого зависит от приложенного напряжения, т.е. сегнетоэлектрические конденсаторы (электреты H01G 7/02)

СП(Х:ОБ УПРАВЛЕНИЯ ДИЭЛЕКТРЙЧЕСЮШИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ КРИОЭЛЕКТPOHHOFO КОНДЕНСАТОРА, выполненного на основе нелинейного диэлектрика, нк5ясгча оа(ий охлаждение конденсатора до рабочей текпературы и приложение к нему электрического напряжения, о т л и ч а ц и и с я тем, что, с целью восстановления диэлектричес ких характеристик конденсатора при рабочей температуре после приложения электрнч.еского напряжения конденсатор об огчаюТ светом, энергня кванта которого равна или больше ширины эапре&{енной зоны нелинейного диэлектрика. О W сд 0 сл со

ЗЯ) Н 01 С 7 06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ 006Р

fl0 ДЕЛАЮ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ

Р в

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, - : -:. /

/ в".вг /с .;

Е (56) 1. Авторское свидечелвсзвов СССР ,В 788199 кл. н 01 0 7f06, 1980 °

2. "Ыввестия Ан СССР. сер. 4ивическая". 1975, т. 39, В 4, с 841845 (прототип). н ввтвввнвнв свндввввватвв (21) 3368260/18-21 (22) 23.12.81 (46) 15.08.83. Вюл. В 30 (72) А.И.Дедык, A.ß.Çàéîí÷êîâñêèé и A.Ñ.Pó@àê (71 ) Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В.И.:ульянова(Ленина) (53) 621.319.4(088 ° 8) (54}(57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДИЭЛЕКТРЙЧЕСКИИИ XAPAKTEPHCTHKANH ЕРИОЭЛЕГРРОННОГО ЕОНДЕНСАТОРА, выполненного на основе нелинейного диэлектрика, вклниающий охлаждение конденсатора до рабочей температуры н приложение к нему электрического напрякения, о т л и ч а ю ig и и с я тем, что, с целью восстановления диэлектрических характеристик конденсатора прн рабочей температуре, после прилоие ния электрического напряяения конденсатор облучают светом, ВиерГИя кванта которого. равна или болыпе ын-. .рины вапреиеиной .воны нелинейного диэлектрика.

1035653 рическими характеристиками криоэлектронного конденсатора, выполненного на основе нелинейного диэлектрика, включающему охлаждение конденсатора до рабочей температуры и приложение к нему электрического напряжения, после приложения электрического напряжения конденсатор облучают .светом, энергия кванта которого равна или ббльше ширины. запрещенной

}(} зоны нелинейного. диэлектрика.

На чертеже изображена зависимость емкости нелинейного конденсатора (С } на осноВе &г%03от электрического напряжения смещения (U}прн темпера15 туре Т = 4,2 К. На схеме показано: 1 и. 2 вЂ” ординаты при У =0 соответственно начало и окончание первого цикла; 3 и 4 ординаты кривых при U = 0 соответственно начало и окончание второго цикла изменения напряження.Пример . Проводят управление диэлектрическими характеристика- ми криоэлектронного конденсатора, .

25 выполненного на основе монокристаллического титаната стронция (Sr Ti0 }. толщина кристалла 0,2 мм, диаметр электродов 4 мм. Состав примесей

5 Т10, вес.Ъ:Ре 0,005;Cr, Со, N1, 30 АМ, М<<, Са,Ва по 0,1; Mn,Pb Менее

0,0001.

Конденсатор охлаждают до-4,2 К, после чего его-емкость С{0 } составляет 20000 пФ, управляемость

35 = вЂ” ф- вЂ” = 10. Затем включают электриС<0}

c î „„} ческое напряжение смещения с максимальной величиной О „= 100 В. Два цикла изменения найряжения приводят у снижению начальной емкости С(0}до

40 значения 10000 пФ с одновременным снижением управляемости до k = 5.

Восстановление величины емкости. С(0} и управляемости k при рабочей температуре (без нагрева} осуществляют путем облучения светом с длиной волны << = .375 нм, которая соответствует энергии кванта E = 3,5 зВ (ширина запрещенной эоны ЯгТХО3лежнт в пределах 3,34-3,09 sB }, и мощностью Р = 10 4Вт в момент, когда

U = О. Восстановление диэлектрических характеристик криозлектронного конденсатора достигается в результате нейтрализации заряженных дефектов . монокристаллического SrT10> неравновесными носителями заряда, созданными в результате облучения. Выключение света производят после достижения С(6}= 20000 пФ, управляемость при этом также возвращается к свое60 .му первоначальному значению. Изобретение относится к радиоэлектронике, преимущественно криоэлектронике,;; может быть использовано в параметрических усилителях, перестраиваемых фильтрах, криоэлектронных переключателях, запоминающих устройствах.

Диэлектрическая проницаемость нелинейных диэлектриков зависит от температуры и напряженности электрического поля, эти зависимости наиболее выражены в ограниченном температурном интервале вблизи температуры Кюри. В современной радиоэлектро нике используются.конденсаторы на основе нелинейных диэлектриков ЭмТ1<}

Pg2v0 и их твердых растворов. Температура Кюри (Т„}таких материалов

3 находится в пределах 250"393 К.

Необходимым условием работы элементов на основе нелинейных диэлектриков является поддержание определенной рабочей температуры для обеспечения достаточной нелинейности. Управление диэлектрическими характеристиками нелинейных конденсаторов осуществляется путем приложения к ним элект" рического напряжения смещения (1 j, Однако применение нелинейных конденсаторов с Т = 300 К ограничивается тем, что после воздействия электрического напряжения характеристики конденсатора изменяются (зто диэлектрический гистерезис или диэлектрическое формирование) .

Наиболее близким к прецлагаемому по технической сущности является способ управления диэлектрическими характеристиками криоэлектронного конденсатора, выполненного на основе нелинейного диэлектрика, включающий охлаждение конденсатора до рабочей температуры и приложение к нему электрического напряжения <.2 .

Однако после нескольких циклов изменения напряжения электрическая емкость конденсаторов существенно уменьшается и ухудшается управляемость. Это не соответствует савре" менным требованиям радиоэлектроники и высокой повторяемости характеристик линейных конденсаторов и затруд- няет их использование в криоэлектрон. ных устройствах. Таким образом, недостатком известного способа являются большой диэлектрический гистерезис, уменьшение управляемости после приложения электрического напряжения и необходимость нагрева конденсаторов для восстановления свойств.

Цель изобретения вЂ” восстановление диэлектрических характеристик криоэлектронного конденсатора, выполненного на основе нелинейного диэлектрика, при рабочей температуре °

Поставленная цель достигается согласнО способу управления диэлект. Для восстановления конденсатора, известнъэв способом необходимо было нагреть его от рабочей температуры

4,2 К до 200-300 К с последующим

1035653

Составитель A. Салынский

Редактор К. Волощук Техреду,НадЬ . Корректор A. Дзятко

Эаказ 5843/52 Тираж 703. Подписное

ВНИИПИ Государственного Комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, .ул. Проектная, 4 охлаждением до рабочей температуры.

Реализация известного способа сопряжена со значительными затратами вре менн (1 ч ) и дополнительным расходом дорогостояцего жидкого гелия., Предлагаемый способ обеспечивает восстановление диэлектрических характеристик конденсатора за несколько секунд без дополнительного расхода жидкого гелия.

Способ управления диэлектрическими характеристиками криоэлектронного конденсатора

Конденсатор переменной емкости // 805434

Способ изготовления нелинейных конденсаторов // 788199

Конденсатор переменной емкости // 783868

Конденсатор переменной емкости // 769650

Нелинейный пассивный элемент // 566271

Нелинейный электрический конденсатор // 527751

Планарный нелинейный конденсатор // 429474

Патент 356707 // 356707

С вч-в ар и ко ид // 354481

Электрический конденсатор // 2266585

Изобретение относится к области электротехники и электроники, в частности к устройствам, накапливающим электрические заряды - конденсаторам, и может быть использовано при создании конденсаторов с существенно повышенной электроемкостью

Сегнетоэлектрический элемент для запоминающего устройства с оптическим считыванием информации // 2338284

Изобретение относится к области электроники и может быть использовано при конструировании датчиков оптического излучения видимой области спектра и преобразователей солнечной энергии

Способ управления емкостью электрического конденсатора и конденсатор переменной емкости на основе этого способа // 2443033

Изобретение относится к радиоэлектронной промышленности, а именно к способу управления емкостью электрического конденсатора и конденсатору переменной емкости на основе этого способа, и может быть использовано в конденсаторостроении

Электрический генератор // 2446498

Изобретение относится к способам, химическим составам и устройству для генерации электричества

Нелинейный диэлектрический элемент // 1057993

Емкостный прибор и резонансная схема // 2523065

Заявленное изобретение относится к области электротехники и направлено на предотвращение изменения емкости при смещении электродов, расположенных один напротив другого через слой диэлектрика. Емкостный прибор согласно изобретению содержит слой (10) диэлектрика, первый электрод (11), выполненный на заданной поверхности (10а) слоя (10) диэлектрика, и второй электрод (12), выполненный на противоположной поверхности (10b) слоя (10) диэлектрика. Первый и второй электроды (11, 12) выполнены такой формы, чтобы даже в случае смещения первого электрода (11) в заданном направлении относительно второго электрода (12) площадь перекрывающейся области противоположных электродов между первым электродом (11) и вторым электродом (12) оставалась неизменной. Повышение стабильности работы емкостных приборов с переменной емкостью является техническим результатом заявленного изобретения. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 61 ил.

Сегнетоэлектрический свч конденсатор // 2529885

Изобретение относится к области СВЧ радиоэлектроники и предназначено для работы в СВЧ устройствах при повышенном уровне мощности СВЧ сигнала в качестве нелинейного элемента в виде сегнетоэлектрического конденсатора с электрическим управлением номинала емкости. Сегнетоэлектрический (СЭ) конденсатор состоит из диэлектрической подложки (1), на которой из электропроводящей пленки сформированы электроды планарного конденсатора (2) и (3), электроды (6) и (7) для подачи управляющего напряжения и полосковые линии (4) и (5), соединяющие электроды (2),(6) и электроды (3), (7), СЭ пленки (8), покрывающей диэлектрическую подложку с электродами, на которой из электропроводящей пленки сформированы электроды (9) и (10) над электродами (2) и (3) с частичным перекрытием площадей для подключения к внешней СВЧ цепи и электроды (11) и (12) над электродами (6) и (7) для подключения к внешней цепи управления. Конденсаторы с электродами (2) и (9) и с электродами (3) и (10) блокируют протекание постоянного тока от источника управляющего напряжения через СВЧ цепи. Индуктивное сопротивление полосковых линий (4) и (5) предотвращает утечку мощности СВЧ сигнала во внешние цепи управления СЭ конденсатором. Техническим результатом заявленного изобретения является снижение уровня управляющего напряжения при повышенных уровнях мощности СВЧ сигнала. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Способ изготовления сегнетоэлектрического конденсатора // 2530534

Изобретение может быть использовано в микроэлектронике при изготовлении широкого класса управляемых электрическим полем элементов, в частности для производства энергонезависимых сегнетоэлектрических запоминающих устройств. Для изготовления сегнетоэлектрического конденсатора на подложку (1) напыляют нижний электрод (2), на который послойно наносят пленкообразующий раствор на основе цирконата-титаната свинца с послойными сушкой и пиролизом для формирования нескольких слоев твердого раствора (3-1)…(3-n). Сформированные несколько слоев твердого раствора (3-1)…(3-n) подвергают кристаллизации (4) для получения сегнетоэлектрической пленки (5). На сегнетоэлектрическую пленку (5) напыляют верхний электрод (6). В пленкообразующий раствор на основе цирконата-титаната свинца для формирования слоя твердого раствора (3-1), примыкающего к нижнему электроду, вводят 0÷7%-ный избыток свинца сверх стехиометрии, а в пленкообразующий раствор на основе цирконата-титаната свинца для формирования остальных слоев твердого раствора (3-2)…3-n вводят 8÷30%-ный избыток свинца сверх стехиометрии. Изобретение обеспечивает улучшение электрических свойств сегнетоэлектрической пленки (5) на основе цирконата-титаната свинца: повышает остаточную поляризацию, увеличивает диэлектрическую нелинейность и снижает токи утечки. 8 з.п. ф-лы, 6 ил., 2 пр.

Способ изготовления сегнетоэлектрического конденсатора // 2609591

Изобретение относится к области нанесения тонких диэлектрических пленок для создания устройств микро- и наноэлектроники на основе перспективных материалов, в частности элементов энергонезависимой памяти на основе явления сегнетоэлектричества (FeRAM, ferroelectric random access memory) с деструктивным считыванием, к которому предъявляются жесткие требования к ресурсу, времени хранения информации и энергоемкости. В основе изобретения лежит способ нанесения тонкой пленки многокомпонентного оксида гафния и циркония методом атомно-слоевого осаждения из металлоорганических прекурсоров гафния Hf[N(CH3)(C2H5)]4 (ТЕМАН) и циркония Zr[N(CH3)(C2H5)]4 (TEMAZ) на нижний электрод в виде смеси из двух металлоорганических реагентов ТЕМАН и TEMAZ, подаваемой из общего прогреваемого контейнера. Повышение электрофизических характеристик сегнетоэлектрического конденсатора является техническим результатом изобретения. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 4 пр.