Шумоподавляющий элемент (варианты) и электрическая схема с его использованием (варианты)

 

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может использоваться как элемент улучшения качества звука, элемент улучшения качества электронного изображения. Шумоподавляющий элемент в одном из вариантов содержит по меньшей мере два компонента из электропроводных материалов разного типа, соединенных между собой с возможностью формирования по меньшей мере одного перехода между ними, причем указанные компоненты являются электродами шумоподавляющего элемента, абсолютная термоЭДС каждого из электропроводных материалов разного типа, образующих переход, превышает 50 мкВК^-1 при температуре активации, причем указанные электроды шумопроводящего элемента являются выводами для подключения к цепи переменного тока. В другом варианте шумоподавляющего элемента его электроды сформированы на поверхности компонент, в третьем - компоненты выполнены из полупроводниковых материалов p- и n-типов соответственно. В электрических схемах могут быть использованы шумоподавляющие элементы как по второму, так и по третьему вариантам. В таких шумоподавляющих элементах эффекты Зеебека и Пельтье происходят одновременно и шумы, возникающие при выходном токе, близком к нулю, подавляются. 5 с. и 23 з. п. ф-лы, 20 ил.

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может использоваться как элемент улучшения качества звука, элемент улучшения качества электронного изображения и т.д.

Шумы в электрических схемах включают в себя электромагнитные шумы, вносимые от источников питания переменного тока, внешние шумы, такие как от электрических разрядов, грозы или автомобильных свечей зажигания, и внутренние шумы, которые происходят из-за осложненных условий, таких как тепловое движение или рассеяние электронов в электронных частях/деталях, таких как резисторы или полупроводниковые элементы и т.д.

В качестве средств устранения предотвращения этих шумов в этой области техники известны фильтр подавления помех, преобразователь с отсечкой шума, снижение теплового шума путем охлаждения, электромагнитное экранирование и т. д. Однако эти средства подавления и предотвращения шума предшествующего уровня техники включают в себя такие проблемы, как ограниченная эффективная шумовая частота, искажение первоначальных сигналов и т.д.

В предшествующем уровне техники для выходной цепи электромагнитного устройства обычно используется катушка (обмотка). При пропускании тока выходного сигнала через катушку генерируемое в катушке магнитное поле изменяет выходной сигнал. Модифицированный сигнал в конечном счете преобразуется в требуемую форму, такую как электронная акустическая звуковая волна, дисплей электронного изображения, дисплей записи и т.д. В предшествующем уровне техники в таких электромагнитных устройствах трудно получать выходной сигнал без шума, точно соответствующий входному сигналу.

В выходной цепи электромагнитного устройства согласно предшествующему уровню техники, в частности, вблизи нулевой точки тока, где полярность тока выходного сигнала резко реверсируется, генерируется напряжение электромагнитной индукции при воздействии на катушку (обмотку) или внешнего магнитного поля, и поэтому генерируется шумовой ток. По этой причине нормальный выходной сигнал приобретает искажение, и в результате повторения таких помех будет генерироваться неправильная стоячая волна шума и усиливаться в выходном сигнале, в частности при величине тока, близкой к нулю.

Дополнительно к катушкам (обмоткам) в электромагнитных устройствах также имеется большое число электрических, электронных деталей/частей, соединенных и встроенных, таких как трансформаторы, резисторы, конденсаторы, полупроводниковые элементы. Выходной ток, включающий в себя вышеназванный шум стоячей волны, также изменяется по своим электрическим характеристикам, как индуктивность, проводимость, емкость и т.д. какими располагают эти детали, и характеристики свойств материалов, таких как тепловой шум или рассеяние электродов. В результате шум стоячей волны тока, в частности в районе нулевого тока, генерирует больше шума при большей энергии через помехи шума стоячей волны.

Так как эти шумы стоячей волны перекрывают нормальный выходной сигнал, который должен быть имманентно точно аналогичным входному сигналу, они могут практически преобразовывать точно входной сигнал. Такие шумы в электромагнитных устройствах делают преобразование входных сигналов в звук, изображение, информационную запись и т.д. неточными и неразборчивыми, тем самым утрачивая научное значение, художественную природу и также раздражая чрезмерно зрительные и слуховые нервы человека, тем самым нанося вред социальной окружающей среде, художественной культуре, умственной гигиене.

Известны приборы, выполненные на основе двух компонент из электропроводных материалов разного типа, соединенных между собой с возможностью формирования по меньшей мере одного перехода между ними [1] Известны приборы, выполненные на основе двух компонент, один из которых является полупроводниковым материалом n-типа, а другой полупроводниковым материалом p-типа, соединенных непосредственно или с помощью слоя припоя [2] Цель изобретения состоит в создании шумоподавляющего элемента на основе приборов, выполненных из двух электропроводных или полупроводниковых материалов и электрической схемы с использованием либо шумоподобного элемента на основе электропроводных материалов, либо шумоподобного элемента на основе полупроводниковых материалов.

Для этого в шумоподавляющем элементе, содержащем по меньшей мере два компонента из электроподобных материалов разного типа, соединенных между собой с возможностью формирования по меньшей мере одного перехода между ними, причем указанные компоненты являются электродами шумоподавляющего элемента, абсолютная величина термоЭДС каждого из электропроводных материалов разного типа, образующих переход, превышает 50 мкВК^-1 при температуре активации, причем указанные электроды шумоподавляющего элемента являются выводами для подключения к цепи переменного тока, абсолютная величина термоЭДС соответствующего материала может превышать либо 100 МкВК^-1 при температуре активации, либо 200 МкВК^-1 или 300 МкВК^-1 при температуре активации; в шумоподавляющем элементе, содержащем два компонента из электропроводных материалов разного типа, соединенных между собой с возможностью формирования перехода между ними и два электрода, сформированных на их поверхности, абсолютная величина термоЭДС каждого из электропроводных материалов разного типа, образующих переход, превышает 50 МкВК^-1 при температуре активации, причем указанные электроды шумоподавляющего элемента являются выводами для подключения к цепи переменного тока, кроме того, абсолютная величина термоЭДС каждого из электропроводных материалов может превысить либо 100, либо 200 или 300 МкВК^-1; в шумоподавляющем элементе, состоящем из двух компонентов, один из которых является полупроводниковым материалом n-типа, а другой - полупроводниковым материалом p-типа, соединенных непосредственно или с помощью слоя припоя и содержащих два электрода, сформированных на поверхности соответствующих компонент, абсолютная величина термоЭДС обоих материалов превышает 50 МкВК^-1 при температуре активации элемента, причем указанные электроды являются выводами для подключения к цепи переменного тока, кроме того, абсолютная величина каждого из полупроводниковых материалов может превышать либо 100, либо 200 или 300 мкВК^-1.

В электрической схеме может быть использован по меньшей мере один шумоподавляющий элемент, содержащий по меньшей мере два компонента из электропроводных материалов разного типа, соединенных между собой с возможностью формирования по меньшей мере одного перехода между ними, и два электрода, сформированных на их поверхности, причем указанные электроды шумоподавляющего элемента являются выводами для подключения к цепи переменного тока, абсолютная величина термоЭДС каждого из электропроводных материалов разного типа, образующих переход, превышает как 60, так и 100, 200 и 300 мкВК^-1.

В электрической схеме может быть использован по меньшей мере один шумоподавляющий элемент, состоящий из двух компонентов, один из которых является полупроводниковым материалом n-типа, а другой полупроводниковым материалом p-типа, соединенных непосредственно или с помощью слоя припоя, и содержащий два электрода, сформированных на поверхности соответствующих компонентов, причем указанные электроды являются выводами ля подключения к цепи переменного тока, абсолютная величина термоЭДС обоих материалов превышает как 50, так и 100, 200 и 300 мкВК^-1.

Каждая из упомянутых выше электрических схем может содержать также элемент с индуктивным сопротивлением, выполненным последовательно с шумоподавляющим элементом, причем элементом с индуктивным сопротивлением является или звуковая катушка громкоговорителя, или отклоняющая катушка устройства визуализации электронного изображения, или катод кинескопа телевизионного приемника, или антенна передатчика, или обмотка трансформатора в схеме инвертора.

В каждой из упомянутых электрических схем, содержащих элемент с индуктивным сопротивлением, шумоподавляющий элемент включен параллельно с резистором с сопротивлением менее 1 Ом.

На фиг. 1 6 представлен шумоподавляющий элемент, в котором: переход образован путем непосредственного соединения компонент, причем электроды выполнены из того же материала, что и компоненты (фиг. 1), переход образован в местах соединения с электродами, выполненными из иного материала, чем компонент (фиг. 2); один из переходов образован соединением компонент, а другой соединением с электродами (фиг. 3 и 4); имеется несколько переходов, образованных соединением компонент между собой и с электродами (фиг. 5 и 6).

На фиг. 7 10 представлен шумоподавляющий элемент, выполненный соединением объемных компонент из полупроводниковых материалов, в котором переходы образованы как при непосредственном соединении компонент, так и соединении с электродами (фиг. 7), то же что и на фиг. 7, но для тонкопленочных или толстопленочных компонент (фиг. 8), переходы образованы как при соединении с электродами, так и с использованием соединительной пластины (9). На фиг. 10 представлен шумоподавляющий элемент, образованный множеством элементов, соединенных последовательно.

На фиг. 11 14 представлены варианты электрических схем с использованием шумоподавляющего элемента, в которых шумоподавляющий элемент включен последовательно с звуковой катушкой громкоговорителя (фиг. 11), то же, но с использованием двух шумоподавляющих элементов (фиг. 12) с использованием двух звуковых катушек и одного шумоподавляющего элемента (фиг. 13); с использованием двух звуковых катушек и двух шумоподавляющих элементов (фиг. 14).

На фиг. 15 представлена электрическая схема с использованием шумоподавляющего элемента в устройствах, визуализация электронного изображения, на фиг. 16 и 17 ток в отклоняющих катушках устройств визуализации электронного изображения в отсутствие шума и при его наличии соответственно 7 и 8.

На фиг. 18, 19 и 20 представлены электрические схемы с шумоподавляющим элементом, включенным соответственно в катод кинескопа телевизионного приемника, в антенну передатчика и в схему инвертора.

На чертежах использованы следующие обозначения: шумоподавляющий элемент 1, полупроводниковые компоненты p- и n-типа соответственно 2 и 3, переход, образованный соединением компонент 4, переход, образованный электродными соединениями 5 и 6, электроды 7 и 8, громкоговоритель 9 с выводами звуковой катушки 10 и 11, общий вывод звуковых катушек громкоговорителей 12, другие выводы звуковых катушек громкоговорителей 13 и 14, горизонтальная и вертикальная отклоняющие катушки 19 и 20, выходные выводы горизонтального отклонения 21 и 22, выходные выводы вертикального отклонения 23 и 24.

Компонент шумоподавляющего элемента согласно настоящему изобретению может быть в разных формах, таких как объемный, пленочный и другие формы, и нет ограничения способа его изготовления. Предпочтительно в качестве материала элемента согласно настоящему изобретению являются два типа термоэлектрических полупроводников с разными типами электропроводности (p-тип, n-тип). Это потому, что они имеют высокие абсолютные величины термоЭДС, и поэтому придают хорошие характеристики элементу для достижения цели настоящего изобретения.

Переход компонентов из материалов разного типа также включает в себя дополнительно к соединению компонентов, состоящих из двух типов материалов, соединенных непосредственно друг с другом, соединение или переход, в котором слой, содержащий другой материал, проложен как один слой или множество слоев, проложенных между ними. Также та часть, где электрод из другого типа материала соединяется с объемным или пленочными компонентом, образует переход, как описано в настоящем изобретении.

Переход включает в себя не только состояние, в котором оба материала соединены в результате диффузии такого типа, как сварка, пайка, диффузионное соединение в твердостальной фазе и т.д. но и также такое свойство, как электрическая проводимость, которая достигается в результате адгезии под давлением или применения механического сжимания или в результате присутствия жидкости или пасты. По существу это относится к факту, что оба материала находятся в контакте друг с другом, одновременно сохраняя состояние омической электрической проводимости. Предпочтительно посредством твердой пайки, используя адекватный припой, оба материала соединяются с достаточной механической прочностью без образования избыточного диффузионного слоя или вредных продуктов реакции.

ТермоЭДС разных типов материалов измеряется в соответствии с известными способами.

Температура активации элемента является температурой при состоянии, при котором шумоподавляющий элемент возбуждается. Вообще она часто является примерно нормальной комнатной температурой или немного выше ее. Однако элемент может иногда использоваться путем изменения его намеренно в нагретое состояние. Это связано с тем, что величина термоЭДС материала элемента может иногда быть выгодной для характеристики элемента в результате нагревания.

Например, в случае синтерированного B.₂Te₃ абсолютная величина термоэлектродвижущей силы увеличивается с повышением температуры примерно до 450 К в p-типе и 300К в n-типе.

Если величина относительной термоЭДС не превышает плюс или минус 50 мкВК^-1, означая, что абсолютная величина термоЭДС в единицах мкВК^-1 должна превышать 50 мкВК^-1, шумоподавляющий эффект элемента не имеет удовлетворительной степени. Величина должна быть предпочтительно больше с тем, чтобы повысить характеристику. Предпочтительно она должна превышать плюс или минус 100 мкВК^-1, более предпочтительно - превышать плюс или минус 200 мкВк^-1, в частности, предпочтительно превышать плюс или минус 300 мкВК^-1.

Электрод элемента образован путем соединения проволочного материала, такого как медная проволока, которая используется для обычных электрических схем, с термоэлектрическим материалом для образования элемента. Здесь термин "переход "или "соединение" относится к омическому электрическому контакту, как сказано выше. Когда входной и выходной выводы других электрических компонентов и т. д. непосредственно соединяются с частью термоэлектрического материала, тогда "часть поверхности термоэлектрического материала" становится электродом.

В элементе, согласно изобретению, требуется, чтобы в нем не было по существу выпрямляющего действия в переходе (соединении) между разными типами материалов. Это связано с тем, что входной сигнал будет искажаться, если будет выпрямляющее действие. Под выражением: "по существу нет выпрямляющего действия" понимается, что может быть выпрямляющее действие до безвредной степени в зависимости от использования элемента. Предпочтительно переход не имеет полярности, и пороговая величина выпрямляющего действия составляет 100 мВ или меньше. Более предпочтительно, пороговая величина выпрямляющего действия составляет 1 мВ или меньше.

Элемент, согласно настоящему изобретению, должен иметь низкое электрическое сопротивление. Материал обязательно должен иметь низкое электрическое удельное сопротивление (например, 1·10⁴ Ом·м или менее при нормальной комнатной температуре). Если электрическое удельное сопротивление высокое, то появляется возможность, что выходной сигнал электрического устройства будет снижаться, или функционирование может ухудшаться. Предпочтительно, чтобы электрическое удельное сопротивление было порядка 10 Ом·м или менее, и более предпочтительно 0,1 Ом·м или менее.

Материал элемента согласно изобретению может быть материалом, имеющим низкую теплопроводность (например, 10 Втм^-1К^-1 или менее при нормальной температуре). Перепад температур, образующийся на обоих выводах шумоподавляющего элемента, может привести к снижению перепада температур элемента в материале с высокой теплопроводностью, хотя это переходное явление в течение очень короткого периода времени, в результате чего есть опасность, что эффект подавления шума элементом может быть опасен.

Электрическая схема, с какой элемент, согласно настоящему изобретению, может быть подсоединен в любом месте электрической цепи, где требуется подавление шума, может быть в силовой цепи, электромагнитной цепи или электронной цепи.

Элемент, согласно настоящему изобретению, может использоваться предпочтительно, в частности, в оконечной выходной цепи электромагнитной схемы, имеющей элемент индуктивности (например, катушку). Это связано с тем, что в точке непосредственно перед оконечным выходом, когда ток становится большим, шум может быть устранен тотчас, поэтому технический, экономический и художественный эффекты подавления шума замечательные.

Элемент, согласно настоящему изобретению, может подсоединяться последовательно в цепи тока к элементу индуктивности (например, выходной катушка/обмотка). Элемент, соединенный последовательно в цепи, как сказано выше, может также соединяться параллельно при низком сопротивлении между обоими электродами. Причина, почему имеет место эффект подавления шума даже при этом сопротивлении при параллельном соединении, может быть в том, что сопротивление самого элемента вообще чрезвычайно низкое, примерно 1 Ом или менее, в результате чего ток также течет аналогичным образом через обе части параллельно, и эффект подавления шума зависит от тока, который течет через элемент.

В шумоподавляющем элементе, согласно настоящему изобретению, поглощение тепла или генерирование тепла происходит в соответствии с эффектом Пельтье пропорционально трем величинам: относительной величине термоЭДС, присущей элементу; величине тока, протекающего через элемент, и абсолютной температуре элемента. Будет ли это поглощение тепла или генерирование тепла, зависит от напряжения, в каком течет ток через элемент.

Охлаждающая способность и теплотворная способность согласно эффекту Пельтье оба зависят от Джоулева тепла, образуемого электрическим сопротивлением элемента, и теплопроводности через элемент. Однако при резком изменении выходного тока в настоящем изобретении влияние Джоулева тепла и теплопроводности относительно небольшое. Переходное нестабильное состояние, когда перепад температур зависит главным образом от эффекта Пельтье, образуется между переходом (соединением) элемента и обоими электродами, противостоящими ему. Перепад температур будет вызывать повышение нестабильной противоэлектродвижущей силы согласно эффекту Зеебека пропорционально относительно термоэлектродвижущей силы, присущей элементу. Эти явления будут происходить в результате незамедлительного реагирования электронов в граничном слое перехода в переходе элемента.

Нестабильная противоЭДС, как сказано выше, воздействует таким образом, чтобы аннулировать и предотвратить быстро ток с помощью напряжения индукции противоЭДС, исходящего от индуктивности катушки, которая является основной причиной стоячей волны. Как результат, вредная стоячая волна устраняется, чтобы сохранить нормальные выходные сигналы, точно соответствующие входным сигналам, благодаря чему обеспечивается электромагнитное устройство без шума.

Теперь поясним функциональный принцип шумоподавляющего элемента согласно настоящему варианту реализации. Для краткости изложения скажем, что полупроводник 2 p-типа и полупроводник 3 n-типа изготовлены с обеспечением противоположной величины термоЭДС. Электрическое сопротивление и теплопроводность одинаковые. Припой в переходе /соединении/ является металлическим материалом с абсолютной термоЭДС около 0, и электроды 7 и 6 выполнены из медной проволоки с термоЭДС 0. Когда ток течет через такой шумоподавляющий элемент 1, например, от полупроводникового компонента 2 p-типа к полупроводниковому компоненту 3 n-типа, в переходе (соединении) 4 генерируется относительная термоэдс a_R4. В том же переходе (соединении) ток I генерирует теплотворную способность согласно Пельтье a_R4IT₄, что пропорционально абсолютной температуре T₄ перехода (соединения) 4. С другой стороны, на обоих электродных переходах (соединениях) 5, 6 генерируются относительные термоЭДС a_R5, a_R6. В тех же переходах (соединениях) ток I генерирует охлаждающую способность по Пельтье a_R5IT₅, a_R5IT₆, которые пропорциональны абсолютным температурам T₅·T₆ электродных переходов (соединений) 5, 6. В результате температура перехода соединения 4 увеличивается, тогда как температуры обоих электродных переходов (соединений) 5, 6 уменьшаются.

Перепад температур ΔT T (переход температур между переходом (соединением) 4 и электродным переходом (соединением) 5 или между переходом (соединением) 4 и электродным переходом (соединением) 6) зависит от джоулева тепла I²R в результате электрического сопротивления R полупроводникового компонента и теплопроводности kΔT в результате теплопроводности K полупроводникового компонента, что является обратным числом теплового сопротивления. Теплопроводность и джоулево тепло при переходе изменяются, пока не достигнут стабильного состояния. Однако при резком изменении тока сигнала, как, например, шум в случае настоящего изобретения, влияния джоулева тепла и теплопроводности относительно небольшие. Перепад температур ΔT будет изменяться очень быстро и переходным образом, в основном, в результате теплотворной способности по Пельтье и теплотворной способности, которая является алгебраической суммой тепла по Пельтье, теплопроводности и джоулева тепла. Когда температура перехода (соединения) 4 становится Th и температура на электродном переходе (соединении) 5 или 6 T_c, создается переходный перепад температур D T_h T_h T_c между переходом (соединением) 4 и электродами переходов (соединением) 5 или 6.

Переходный перепад температур D Tt образуется в результате эффекта Зеебека. ПротивоЭДС, которая выражается в Вольтах, состоит из суммы двух членов a_R5ΔTt и a_R6ΔTt они пропорциональны относительным термоЭДС a_R5 и a_R6 в переходах (соединениях) 5 и 6. Когда переходный ток сигнала течет от полупроводникового компонента 2 p-типа к полупроводниковому компоненту n-типа 3, электрод 7 имеет плюсовую полярность напряжения, а электрод 8 имеет минусовую полярность напряжения. Когда направление тока сигнала, протекающего через этот элемент, реверсируется, температура перехода (соединения) и температура на обоих электродах реверсируется и полярности напряжений на электродах также реверсируются.

Эти явления поглощения тепла и генерирования тепла Пельтье и противоЭДС Зеебека будут происходить при чрезвычайно быстром реагировании электронов, исходя из электрического тока через переход (соединение) 4 и оба электродных перехода (соединения) 5 и 6 элемента. Поэтому противоЭДС будет быстро аннулировать и предотвращать ЭДС (напряжение) самоиндукции противоЭДС, которая является причиной шума стоячей волны, образуемого, в частности, примерно при нулевом выходном токе индуктивным компонентом катушки при резком реверсировании направления тока, текущего через катушку электромагнитного устройства. В результате шум подавляется и выходной сигнал сохраняется на нормальной форме волны, точно соответствующей входному сигналу, в результате чего достигается улучшение выходного сигнала.

Примеры материалов с разными типами электропроводности могут включать в себя металлы и полупроводники. Эти материалы являются материалами с высокими абсолютными величинами термоЭДС. Соответствующие материалы среди них могут включать в себя термоэлектрические полупроводниковые материалы. Эти материалы имеют высокие абсолютные величины a (мкВК^-1) термоЭДС и низкое удельное сопротивление ρ (Ом·м) и теплопроводность к (Втм^-1К^-1). Поэтому и генерирование перепада температур D Tt в результате эффекта Пельтье, и генерирование противоЭДС aΔTt являются высокими. Термоэлектрический материал характеризуется Z, где Z = a²ρ^-1k^-1 это называется индекс добротности. Использование электропроводных материалов с высокими величинами Z для компонента элемента дает хороший шумоподавляющий элемент.

Примеры материалов, которые могут использоваться для шумоподавляющего элемента, будут теперь описываться более подробно. В настоящее время материалы системы висмут-теллурий, системы свинец-германий-теллурий, системы кремний-германий, материалы соединений селена, материалы силицида железа и т.д. являются соответствующими целям изобретения. Ниже приведена показательная литература, в которой описываются приготовления и свойства этих материалов: Р. Б. Хорст и Л.Р. Вильямс. "Приготовление и свойства сплавов с высокими характеристиками (BiSb)₂(Te, Se)₃". Проток. 4-й Международной конференции по преобразованию термоЭДС (ICTEC), Арлингтон, с. 119 (1982).

Р.В. Бунс и Д.М. Роув. "Горячее прессование в вакууме сплавов германия и кремния германия". Жур. Физик. 16Д, 941 (1977).

Дж.К. Басс и Е.К. Элснер. "Термоэлектрический генератор на сегментированных селенидах. Проток. 3-й ICTEC, с. 8 (1960).

Примеры материала p-типа системы висмут-теллурий могут включать в себя такие, как (Sb₂Te₃)_A(Bi₂Se₃)B (Sb₂Se₃)_C (A 70 72, B 23 27, C 3 5), в которые Te добавляется в качестве донора.

Примеры материалов n-типа той же системы могут включать в себя такие, как (Bi₂Te₃)_D(Sb₂Se₃)_E (Bi₂Se₃)_F (D 90 98, E 0 50, F 2 5), в которые добавляется в качестве донора галоид металла, такой как SbI₃, HgBi₂. Эти материалы p-типа и n-типа все имеют абсолютные величины термоЭДС при комнатной температуре 180 мкВК^-1, удельные сопротивления 1·10^-5 Ом·м или ниже и теплопроводности от 1,6 Втм^-1К^-1 или ниже. Поэтому их добротности при температуре все составляют 2·10^-3К^-1 или выше. Далее, индексы добротности будут продолжать оставаться высокими примерно до 370 К.

Теперь будет описан способ изготовления компонента. Объемный компонент может быть изготовлен в соответствии с таким способом, как способ выращивания кристалла в соответствии с однонаправленным отверждением, способ синтерирования порошков холодного и горячего прессования и т.д. Тонкопленочный или толстопленочный компонент может быть изготовлен в соответствии с таким способом, как способ осаждения из газовой фазы (FVD) (способ осаждения из газовой фазы в вакууме, способ ионного луча, способ рассеивания, способ реакционного луча и т. д. ), диффузионный способ (способ осаждения из газовой фазы, способ ионной имплантации и т.д.), способ напыления (способ пламенного напыления, взрывной способ, плазменный способ), способ мокрого электроосаждения, печатный способ, прокатный способ, экструзионный способ и т.д. Переход (соединение) p-n может быть образован одновременно или непрерывно по ходу изготовления этих компонентов.

Шумоподавляющий элемент согласно настоящему варианту реализации может быть выполнен с очень высокими характеристиками и также небольшого размера, легкого веса, низкой стоимости благодаря соединению небольших количеств полупроводниковых материалов с разными типами электропроводности, как описано выше.

Для шумоподавляющего элемента согласно настоящему элементу используются материалы p-типа и n-типа при комнатной температуре вышеназванной системы висмут-теллурий. Их абсолютная величина термоЭДС превышает плюс или минус 200 мкВК^-1, удельное сопротивление 1·10^-5 Ом·м и теплопроводность 1,5 Втм^-1к^-1. Соответственно индекс добротности составляет 2,7·10^-3К^-1. Размеры материала могут быть между 0,4х0,4х1,3 мм 5,0х4,5 мм. Каждый компонент был соединен с электрическим сплавом Bi-Sn в форме на фиг. 2(а) или (с) для образования шумоподавляющего элемента.

Были изготовлены другие, чем описанные выше, шумоподавляющие элементы, и были смонтированы в схемах громкоговорителя, схемах телевизионного изображения и т. д. для подтверждения шумоподавляющего эффекта. Однако эти способы соединений (образования переходов), свойства, размеры и формы материалов являются чисто иллюстративными и не ограничивают объема формулы настоящего изобретения. Если будут разработаны термоэлектрические материалы с лучшим индексом добротности, они могут эффективно использоваться как электропроводные материалы согласно настоящему изобретению.

При использовании шумоподавляющего элемента в электродинамическом громкоговорителе вибрирующая пластина, имеющая звуковую катушку, именно участок катушки вибрационной системы, помещается в магнитное поле магнита. Когда ток течет через катушку, вибрационная пластина будет вибрировать под действием электромагнитной индукции, чтобы излучать звуковые волны. Идеально, когда первоначальный звук беззвучный ток возбуждения акустики громкоговорителя -равен нулю, звуковая катушка находится в нейтральной точке вибрационной системы и не должно быть вибрации в звуковой катушке громкоговорителя, именно вибрирующей пластины. Однако в нейтральной точке такой вибрационной системы, даже как видно из механики упругих систем, вибрирующая пластина будет легко следовать механическим и электромагнитным силам для генерирования шума.

Например, в случае ситуации, когда входной сигнал становится резко нулем от большой величины, вибрирующая пластина должна быстро прекратить вибрацию от первоначального акустического тока. Так как механическая упругая вибрация содержится в вибрационной системе, остаточная величина больше, так как амплитуда первоначальной вибрации больше. Такое явление является неизбежным в структуре громкоговорителя электродинамического типа. Механическая остаточная вибрация участка катушка будет увеличивать противоЭДС через электромагнитную индукцию катушки и магнитное поле магнита, в результате чего ток, вызванный противоЭДС, потечет через звуковую катушку. Этот ток генерирует шум в районе нейтральной точки, который имманентно беззвучный, тем самым делая первоначальный звук неясным и неприятным.

Этот шум затем подается обратно на звуковую катушку, чтобы вызвать появление электрической помехи, и такое явление периодически накладывается. В результате воспроизведенный звук будет образован громкоговорителем, который (звук) включает в себя очень сложный и вредные шумы с большими энергиями, которых не было в первоначальном звуке, такие как шумы стоячей волны, в результате этих акустических электрических помех и иногда резонанса. Такие шумы возникают в нейтральной точке звуковой катушки. По этой причине район нейтральной точки, который должен быть имманентно беззвучный, неприятный, посторонний звук не содержится в первоначальном звуке, который раздражает звуковой нерв, смешивается с воспроизводимым звуком акустического устройства, чтобы улучшить качество звука.

С другой стороны, в цепи усиления акустического устройства существуют внешние дистурбации, такие как шумы, вводимые от источников питания 50 60 Гц, импульсные помехи, такие как гом, свечи зажигания автомобиля и т.д. внутренние шумы, происходящие из-за сложного поведения электронов, такого как тепловое движение или рассеяние в электронных компонентах, таких как резисторы или полупроводниковые элементы. Звуковые волны, включающие в себя эти шумы, которые образуются громкоговорителем, будут подвергаться резонансу, с корпусом громкоговорителя и т.д. Звуковые волны будут генерировать резонансный ток через цепь звуковой катушки в результате микрофонного эффекта громкоговорителя, тем самым создавая шум большой энергии.

В шумоподавляющем элементе и схеме, имеющей этот элемент, соединенный последовательно в цепи, соединяющей акустическое устройство с звуковой катушкой громкоговорителя, согласно настоящему изобретению, поглощение тепла или образование тепла в соответствии с эффектом Пельтье происходит пропорционально с термоЭДС названного элемента, тока, протекающего через него, и его абсолютной температурой. Будет ли это поглощение тепла и выделение тепла, зависит от напряжения тока, протекающего через элемент, вызываемого акустическим током, протекающим через этот элемент.

Когда элемент 1 соединен таким образом, что ток может течь от полупроводникового компонента 2 p-типа к полупроводниковому компоненту 3 n-типа, выделение тепла Пельтье происходит в переходе (соединении) 4 этого элемента, тогда как поглощение тепла Пельтье происходит в электродных переходах (соединениях) 5 и 6. Соответственно переход (соединение) 5 элемента имеет более высокую температуру, чем электродные переходы (соединения) 5, 6, тем самым создавая перепад температуры между переходом (соединением) элемента 4 и электродными переходами (соединениями) 5, 6. В то же время противоЭДС в результате эффекта Зеебека генерируется с плюсом на электродном переходе (соединении) 5 и минусом на электродном переходе (соединении) 6. ПротивоЭДС аннулируют и предотвращают ЭДС индукции противоЭДС, генерируемой взаимными взаимодействиями между катушкой и магнитным полем магнита, генерируемой, когда акустический ток становится нуль, и, как следствие, предотвращает шум, который вызывает стоячую волну в районе нуля.

Громкоговорители часто используются во всех акустических устройствах, таких как радиопередатчик, телефоны, радиоприемники, телевизионные приемники, видеоустройства, магнитофоны, устройства воспроизведения записи, громкоговорители, ретрансляторы и т.д. и шумоподавляющий элемент (элемент усовершенствования акустики), согласно настоящему изобретению, просто подсоединяется в объединенную схему таких существующих акустических устройств и звуковых катушек.

В звуковой катушке громкоговорителя акустического устройства, изготовляемом в будущем, элемент акустического усовершенствования, согласно настоящему изобретению, может быть добавлен в соответствии с очень простой рабочей стадией в процессе производства в терминал звукового выхода в рамках цепи усиления или во время электрического соединения схемы звуковой катушки.

Шумопоглощающий элемент, согласно настоящему изобретению, устраняет неприятные звуки, вызываемые шумом, образуемым в районе нейтральной точки звуковой катушки во всем районе полосы звуковых частот от 30 до 18000 Гц, в результате чего громкоговоритель акустического устройства генерирует звуки очень хорошего качества. Поэтому настоящее изобретение делает исключительно большой вклад не только в отрасли промышленности, но и также во все социальные окружающие условия, художественную культуру и умственную гигиену посредством звучаний громкоговорителей.

В устройстве визуализации электронного изображения для правильного воспроизведения изображений используется синхронизированная отклоняющая система. Для того, чтобы сканирование сигналов изображений на принимающей стороне изображений совпадало по времени с результирующим сканированием на передающей стороне изображения, схема управляет направлением электронного пучка, излучаемого на флуоресцентный экран. Вообще говоря, в устройствах визуализации электронного изображения участок горловины кинескопа содержит два комплекта отклоняющих катушек 15 и 16 горизонтального использования и вертикального использования.

Как показано на фиг. 16, токи A-B-C "пилообразной" волны, которые текут через катушки, имеют соответственно частоты около 15,734 кГц в горизонтальной катушке и около 59,94 Гц в вертикальной катушке. Период t_s строки развертки и период t_b обратного хода на этой фигуре изменяют периодически направление тока с нулевой величины тока в центре. При таком токе электронный пучок получает силу в направлении векторной суммы сил от магнитных полей соответствующих катушек, в результате чего электронный пучок отклоняется вверх и вниз, вправо и влево с тем, чтобы получить определенный ряд люминесцентных точек, именно светящихся, на флюоресцентном экране.

Электронный пучок движется через вакуумную часть отклоняющей катушки, и в схему отклоняющей катушки входят отклоняющая катушка и другие электрические детали, имеющие индуктивные компоненты, такие как трансформатор и т. д. Когда ток пилообразной волны реверсирует направление около нулевой величины, в частности, во время периода B-C, генерируется противоЭДС благодаря электромагнитной индукции. Циклическая противоЭДС увеличивает ток шума нерегулярной стоячей волны, который всегда существует и центрирован в районе нулевой величины тока "пилообразной волны". Ток шума стоячей волны накладывается на ток нормальной "пилообразной" волны и становится током "пилообразной" волны с очень неправильной формой волны, как показано на фиг. 17, в результате чего происходят отклонения от нормальной светящейся точки. В результате визуализация электронного изображения, воспроизводимого на флуоресцентном экране, становится очень неразборчивой.

В другом варианте реализации настоящего изобретения схема составлена таким образом, что каждый шумоподавляющий элемент 1 подсоединен во время монтажа электропроводки, объединяющей выводы 17, 18 с выходными выводами горизонтального отклонения 21, 22 горизонтальной отклоняющей катушки 15, и выводы 19, 20 и выходные выводы вертикального отклонения 23, 24 с вертикальной отклоняющей катушкой 16, например, последовательно со сторонами катушечных выводов 17, 21 и 20 и 24.

Функционирование настоящего изобретения на таких схемах описывается со ссылкой на горизонтальную отклоняющую схему 15 в качестве примера. Предположим, что горизонтальный отклоняющий выходной вывод 22 представляет плюсовую полярность "пилообразной" волны, и элемент 1 соединен таким образом, что ток может течь от n-типа 3 к p-типу 2. В это время происходит эффект Пельтье поглощения тепла в переходе (соединения) (4) элемента, и эффект Пельтье генерирования тепла в электродных переходах (соединениях) 5, 6, в результате чего переход (соединение) 4 элемента становится ниже по температуре, чем электродные переходы (соединения) 5, 6. По этой причине перепад температур образуется между переходом (соединением) 4 элемента и переходами (соединениями) 5, 6 и в результате такого перепада температур под воздействием эффекта Зеебека генерируется противоЭДС с плюсовой полярностью на электродном переходе (соединении) 5 и минусовой полярностью на 6.

Ток в результате противоЭДС Зеебека будет и предотвращать и аннулировать ток противоЭДС через взаимную реакцию между током и катушкой, которая является причиной стоячей волны, генерируемой в процессе пересечения током "пилообразной" волны нулевой точки. Этот эффект показывает одинаковый эффект безотносительно к направлению полярности элемента и горизонтального отклоняющего выходного вывода.

Аналогичное явление также происходит в процессе реверсирования направлений тока "пилообразной" волны в цепях горизонтальной и вертикальной отклоняющих катушек, в результате чего нормальная форма "пилообразной" волны устройства визуализации электронного изображения может постоянно поддерживаться. Как результат, очень нормальная светящаяся точка может быть получена для образования резкого электронного изображения на дисплее, точно соответствующего входным сигналам.

В варианте реализации, в котором элемент подсоединяется последовательно в катоде трубки, принимающей изображение, и в цепи выхода изображения цветного телевидения, в частности, белый, черный, промежуточные цвета становятся лучше, более мелкие буквы и изображения изображаются более четко. Этот результат показывает, что не только форма волны в районе нуля, но также и шум на форме волны, вызванный смещением постоянного тока, могут эффективно подавляться.

Места, в которых подсоединяется шумоподавляющий элемент, являются только примерами и не ограничивают места подсоединения этого элемента в электромагнитных устройствах.

Шумоподавляющий элемент, согласно настоящему изобретению, является новым и представляет большой шаг вперед, равно как большую полезность в следующем: (1) оба эффекта Зеебека и Пельтье происходят одновременно и создают переходное явление в одном элементе; (2) переходное явление, основанное на обоих эффектах, используется для устранения шумов, в частности шума стоячей волны, образуемого в районе нулевой величины выходного тока; (3) отличается от термоэлектрического охлаждающего элемента, потому что здесь термоэлектрические материалы разных типов соединяются непосредственно и между ними нет охлаждающей пластины. Элемент, согласно настоящему изобретению, может также изготавливаться в больших количествах очень небольшого размера, легкого веса и низкой стоимости.

Формула изобретения

1. Шумоподавляющий элемент, содержащий по меньшей мере два компонента из электропроводных материалов разного типа, соединенных между собой с возможностью формирования по меньшей мере одного перехода между ними, причем указанные компоненты являются электродами шумоподавляющего элемента, отличающийся тем, что абсолютная величина термоЭДС каждого из электропроводных материалов разного типа, образующих переход, превышает 50 мкВК^-1 при температуре активации, причем указанные электроды шумоподавляющего элемента являются выводами для подключения к цепи переменного тока.

2. Элемент по п.1, отличающийся тем, что абсолютная величина термоЭДС соответствующего материала превышает 100 мкВК^-1 при температуре активации элемента.

3. Элемент по п.1, отличающийся тем, что абсолютная величина термоЭДС материалов превышает 200 мкВК^-1 при температуре активации элемента.

4. Элемент по п.1, отличающийся тем, что абсолютная величина термоЭДС соответствующего материала превышает 300 мкВК^-1 при температуре активации элемента.

5. Шумоподавляющий элемент, содержащий два компонента из электропроводных материалов разного типа, соединенных между собой с возможностью формирования перехода между ними, и два электрода, сформированных на их поверхности, отличающийся тем, что абсолютная величина термоЭДС каждого из электропроводных материалов разного типа, образующих переход, превышает 5 мкВК^-1 при температуре активации, причем указанные электроды шумоподавляющего элемента являются выводами для подключения к цепи переменного тока.

6. Элемент по п.5, отличающийся тем, что абсолютная величина термоЭДС каждого из электродов материалов превышает 100 мкВК^-1 при температуре возбуждения.

7. Элемент по п.5, отличающийся тем, что абсолютная величина термоЭДС каждого из электропроводных материалов превышает 200 мкВК^-1.

8. Элемент по п.5, отличающийся тем, что абсолютная величина термоЭДС каждого из электропроводных материалов превышает 300 мкВК^-1.

9. Шумоподавляющий элемент, состоящий из двух компонентов, один из которых является полупроводниковым материалом n-типа, а другой полупроводниковым материалом p-типа, соединенных непосредственно или с помощью слоя припоя, и содержащий два электрода, сформированных на поверхности соответствующих компонентов, отличающийся тем, что абсолютная величина термоЭДС обоих материалов превышает 50 мкВК^-1 при температуре активации элемента, причем указанные электроды являются выводами для подключения к цепи переменного тока.

10. Элемент по п.9, отличающийся тем, что абсолютная величина термоЭДС каждого из полупроводниковых материалов превышает 100 мкВК^-1.

11. Элемент по п.9, отличающийся тем, что абсолютная величина термоЭДС каждого из полупроводниковых материалов превышает 200 мкВК^-1.

12. Элемент по п.9, отличающийся тем, что абсолютная величина термоЭДС каждого из полупроводниковых материалов превышает 300 мкВК^-1.

13. Электрическая схема, отличающаяся тем, что в ней использован по меньшей мере один шумоподавляющий элемент по пп. 5 8, содержащий два компонента из электропроводных материалов разного типа.

14. Схема по п.13, отличающаяся тем, что содержит элемент с индуктивным сопротивлением, включенный последовательно с указанным шумоподавляющим элементом.

15. Схема по п.14, отличающаяся тем, что элементом с индуктивным сопротивлением является звуковая катушка громкоговорителя.

16. Схема по п.14, отличающаяся тем, что элемент с индуктивным сопротивлением является отклоняющая катушка устройства визуализации электронного изображения.

17. Схема по п.14, отличающаяся тем, что элементом с индуктивным сопротивлением является катод кинескопа телевизионного приемника.

18. Схема по п.14, отличающаяся тем, что элементом с индуктивным сопротивлением является антенна передатчика.

19. Схема по п.14, отличающаяся тем, что элементом с индуктивным сопротивлением является обмотка трансформатора в схеме инвертора.

20. Схема по п.14, отличающаяся тем, что шумоподавляющий элемент включен параллельно с резистором с сопротивлением менее 1 Ом.

21. Электрическая схема, отличающаяся тем, что в ней использован по меньшей мере один шумоподавляющий элемент по пп.9 12, содержащий два компонента из полупроводниковых материалов разного типа, соответственно p- и n- типа.

22. Схема по п.21, отличающаяся тем, что содержит элемент с индуктивным сопротивлением, включенный последовательно с указанным шумоподавляющим элементом.

23. Схема по п.22, отличающаяся тем, что элементом с индуктивным сопротивлением является катушка индуктивности динамика.

24. Схема по п.22, отличающаяся тем, что элементом с индуктивным сопротивлением является отклоняющая катушка устройства визуализации электронного изображения.

25. Схема по п.22, отличающаяся тем, что элемент с индуктивным сопротивлением является катод кинескопа телевизионного приемника.

26. Схема по п.22, отличающаяся тем, что элементом с индуктивным сопротивлением является антенна передатчика.

27. Схема по п.22, отличающаяся тем, что элементом с индуктивным сопротивлением является обмотка трансформатора в схеме инвертора.

28. Схема по п.14, отличающаяся тем, что шумоподавляющий элемент включен параллельно с резистором с сопротивлением менее 1 Ом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20

MM4A - Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 18.09.2008

Извещение опубликовано: 27.07.2010        БИ: 21/2010

---