Діелектричні елементи

Останнім часом усе більше поширення одержують елементи, засновані на застосуванні сегнетоелектриків - матеріалів, діелектрична проникність яких залежить від напруженості електричного поля. До них відносяться: сегнетова сіль, титанату барію, свинцю і вісмуту, з'єднання літію з чи ніобієм танталом, тригліцинсульфат та ін. Залежність між електричним зсувом D і напруженістю Е у цих матеріалів нелінійна і має вид гістерезисної петлі. Сегнетоелектрики, застосовувані для виготовлення діелектричних елементів систем автоматики й обчислювальної техніки, тим досконаліше, чим вище в них залишкова поляризація Р, нижче коерцитивна напруженість Е_с і вище коефіцієнт прямокутної петлі гистерезиса:

,

де D_max - максимальний електричний зсув, що відповідає вершині гістерезисного циклу (Р, Е_с і D_max - визначаються для граничного циклу).

Рис. 7.35 ілюструє принцип дії найпростішого діелектричного підсилювача.

Рис. 7.35. Схема діелектричного підсилювача

При зміні напруги U_вх міняються напруженість електричного поля, діелектрична проникність і ємкість конденсатора С с сегнетоелектриком. Це супроводжується зміною струму I, напруги U _вих і потужності навантаження r_н. Котушка індуктивності L включена для придушення струму у вхідному ланцюзі від джерела гармонійної е.р.с. Е_~. Конденсатор З1 перешкоджає появі постійного струму в ланцюзі навантаження від джерела U_вх.

На мал. 7.36 схематично показане виконання матричного запам'ятовуючого пристрою.

На поверхню пластин сегнетоелектрика наносяться металеві електроди у вигляді вузьких горизонтальних і вертикальних смуг (на малюнку показано по одній смузі x_i і у_i).

Рис. 7.37. Діелектрична матриця запам'ятовуючого пристрою

Рис. 7.37. Діелектричний фільтр: а) - пристрій фільтра; б) - характеристики фільтра

Подача короткочасного імпульсу напруги на відповідні електроди призводить до місцевої поляризації невеликого обсягу сегнетоелектрика. Надалі на заштрихованих у клітку площадках зберігається залишковий заряд, що несе інформацію про полярність імпульсу і його адресі.

На мал. 7.37, а зображено діелектричний фільтр. Два сегнетоелектричних конденсатори склеєні разом і утворюють суцільну електромеханічну коливальну систему. Вхідний гармонійний сигнал U_вх створює механічні коливання системи за рахунок зворотного п'єзоелектричного ефекту. Між затисками а-b другого конденсатора при цьому виникає напруга U_вих за рахунок прямого п¢єзоефект. Чим ближче буде частота вхідного сигналу до власного (резонансної) частоті f_рез механічних коливань системи, тим більше будуть амплітуда цих коливань і значення U_вих. На мал. 7.37, б показано залежність коефіцієнта передачі по напрузі k = U_вих/U_вх від частоти вхідного сигналу.

Параметр l= d1× d2, де коефіцієнти прямого і зворотного п¢єзоефектів d1 і d2, визначаються виразом d=Р/Рпред(Р - залишкова поляризація в робочому режимі; Рпред - вона ж, визначена по граничному циклу). При наклейці електродів на грані багатогранних кристалів сегнетоелектрика (мал. 7.38) виходять діелектричні елементи, що мають дуже різноманітні специфічні властивості.

Рис. 7.38. Багатофункціональний діелектричний елемент

Впливаючи на такий кристал різними по характеру і значенню напругами між його електродами, можна одержати багатофункціональні елементи.

Діелектричні елементи знаходять широке застосування в генераторах автоколивань, генераторах субгармонічних (низькочастотних) коливань, пристроях з перемежованим (періодично з'являється) резонансом, в обчислювальній техніці. З їхньою допомогою можуть бути виконані, наприклад, логічні схеми. Заміна використовуваних зараз феритових елементів запам'ятовуючих пристроїв на діелектричні призводить до зменшення обсягу пристроїв у 10...100 разів, зниженню споживаної потужності в 50 разів, підвищує їхню надійність, компактність і міцність.

При виробництві малогабаритної радіоелектронної апаратури, у пристроях керування і пам'яті з високою швидкодією (0,02 мкс) усе ширше застосовуються тонкоплівкові діелектричні і магнітні елементи, що одержуються вакуумним напилюванням. Високу швидкодію таких елементів обумовлено однодоменною структурою тонкої плівки, що полегшує процес переполяризації чи перемагнічування.

Поиск по сайту: