Делитель напряжения Советский патент 1983 года по МПК H02M3/335 

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано в качестве делителя напряжения, переменного резистора и функционального преобразователя в системах управления .и регулирования.

.Известен делитель напряжения на МДП-транзисторе, который содержит исток, сток и подвижный прямоугольный электрод затвора, имеющий возможность пе)еме1цаться вдоль истока и стока по слою жидкого диэлектрика Cl ...

Известно устройство на базе МДП-структуры с подвижным электродом затвора, которое состоит из истока, стока и подвижного электрода затвора, способного перемещаться в вертикальной плоскости 2 .

Известен также делитель напряжения на МДП-транзисторе, содержащий полупроводниковую подложку одного типа проводимости со сформирован- ными областями истока и стока другого типа проводимости и подвижный электрод затвора 3.

Недостатками конструкций являются низкая виброустойчивость и малая надежность.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является делитель напряжения, содержащий МДП-транзистор, включающий полупроводниковую подложку одного.типа проводимости со сформированными областями стока и истока другого типа проводимости и подвижный электрод затвора 4 3.

Однако такой делитель характе-ризуется низкой виброустойчивостью и малой надежностью, поскольку при вибрации подвижный электрод затвора, вь1полненный в виде треугольника, одна из сторон которого параллельна области истока, совершает вынужденные перемещения вдоль области истока и стока, это приво.дит к колебаниям выходного сигнала ( тока ).

Цель изобретения - повышение виброустойчивости и надежности делтеля напряжения на МДП-транзисторе .

Поставленная цель достигается тем, что в известный делитель напржения, содержащий МДП-транзистор, включающий попупроводниковую подложку одного типа проводимости со сформированными областями стока и истока другого типа проводимости и подвижный электрод затвора, дополнительно введен блок отрицательной обратной связи, включающий последовательно соединенные фильтр, усилитель, преобразователь тока в напряжение и инвертор, причем вход фильтра подключен к электроду стока, а выход инвертора соединен с электродом затвора.

. Блок-схема делителя напряжения на МДП-транзисторе приведена .на чертеже,

Делитель напряжения на МДПтранзисторе состоит из полупроводниковой подложки 1 одного, типа проводимости (например .п ) с сформированными в ней областями истока 2

0 и .стока 3 другого типа проводимости (Р), на которых образованы электроды истока 4 йстока 5, и. слоя жидкого диэлектрика (не показан),. нанесенного на подложку и выпол5:Няющего одновременно роль и подвижного электрода затвора 6, который имеет возможность перемещения вдоль областей истока и стока по жидкому диэлектрику. К электродам истока 4 и -стока 5 подсоединено сопротивление нагрузки (R) и источник напряжения U,., . К элек urf;

троду стока 5 подключен фильтр 7, к выходу которого подсоединен усилитель 8, выход усилителя 8 соедйнен к входу преобразователя тока

в напряжение 9, выход преобразователя тока в напряжение 9 подклюен к входу инвертора. 10, а выход нвертора 10 соединен с электродом .

затвора.

Устройств.о работает следующим образом.

При вибрации затвор 6 совершает вынужденные перемещения вдоль

областей истока 2 и стока 3, что приводит, в СБОЮ очередь, к приращению выходного тока (если площадь перекрытия увеличилась). Это приращение тока подаётся на вход фильтpa 7, где происходит отбор только возмущающей составляющей, т.е. если происходит вибрация, выходной ток представляет собой сумму дВух составляющих

3, 3f,+ d3(a)),

где Зр - постоянная составляющая тока - полезный сигнал; Д3(и)) - переменная составляющая

тока - возмущающий сигнал. Фильтр настроен таким образом, . что выделяет переменную тока,начиная с частоты среза си. Это такая частота, с которой в случае полезного перемещения затвора, не будет изменяться переменная составляющая тока. С выхода фильтра 7 сигнал поступает на усилитель 8, где усиливается и подается на преобразователь тока в напряжение 9. После

преобразования напряжение инвертируется инвертором 10 и поступает на затвор б делителя напряжения на МДПтранзисторе, где либо складывается либо вычитается с напряжением

затвора U. При возмущающих вибрациях прои ходит изменение полезного выходного сигнала , на величину дЗ. личина 1 определяется следукнцим образом, . vMK-4 Fc.-H4. g.g - диэлектрическая проницаемость (абсолютная); .g. - диэлектрическая проницаемость жидкого диэлектрика (глицерина); /U- - подвижность носителей зар L - длина канала МДПгтранзис. тора; . t,- толщина жидкого диэлектри UQ - пороговое напряжение; W - ширина канала МДП-транзис Определим й ,, если ширина кан W под действием вибрации изменилась на величину Aw(ixj) .(э-и,)и -|иУ д «-л(ш)(. после преобразований V ((.|tJt. (3) Определим теперь на какую вели ну- должно изменяться напряжение н затворе, чтобы выходной ток оста ся постоянным (u.a. (, (4} или после преобразований . .() ,J 3- . ЛХ/+AW(w) . совокупность введенных в устро ство элементов составляет отрицательную обратную связь. Крэффициент передачи обратной связи определяется следующим образом, Ф ус ft ин (б) где Кф- коэффициент передачи фильтра; коэффициент передачи усилителя ; К„- коэффициёнгт передачи преоб-. . . разователя тока в напряжение; k - коэффициент передачи инвер- i тора. определим выражение коэффициента пе;редачи Kot обратной связи, чтобы при вибрации изменения 1 было ми-, нимальным . К,-г2-« WM() W+4W{u) Jj4 х/(1и;МЦ., (иэ-Н,-|Ч:и) после преобразований и подстановки получим -, Ut . ос (ui} В случае,, если коэффициент передачи обратной связи К будет раве выра жению (8), то при вибрациях BH« ходное напряжение на сопротивление Кц изменяться не будет, следовательно, будет достигнута цель повышения виброустойчивости и надежности делителя напряжения на МДП-транзисторе. . Технико-экономическая эффективность предлагаемого делителя напряжения на МДП-транзисторе, по сравнению с известным, заключается в повышенной виброустойчивости и надежности, поскольку введение элементов обратной связи (фильтра, усилителя, преобразователя тока в напряжение и инвертора }обеспечивает компенсацию колебаний выходного сигнала вы званных вынужденными перемещениями подвижного электрода затвора при работе устройства в - . условиях вибрации.

ДЕЛИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий МДП-тра{гэнстор, включающий полупроводниковую подложку одного типа проводимости со сформированными областями стока и истока другого типа проводимости и подвижный электрод затвора, отличающий с я тем, что, с целью повышениявиброустойчивости и надежности делителя, в него допоянительйо введен блок отрицательной обратной связи, включакхций последовательно соединенные фильтр, усилитель, преобразователь тока в напряжение, и инвертор, причем вход фильтра подключен к электроду стока, а выход инвертора соединен с электродсии затвора. СО 4 СО ел «Л.