Способ управления диэлектрическими характеристиками криоэлектронного конденсатора Советский патент 1983 года по МПК H01G7/06 

Изобретение относится к радиоэлектронике, преимущественно криоэлектронике, ;: может быть использовано в параметрических усилителях, перестраиваемых фильтреос, к.риоэлект ронных переключателях, запоминающих устройствах. Диэлектрическая проницаемость нелинейных диэлектриков зависит от температуры и напряженности электри ческого поля, эти зависимости наиболее выражены в ограниченном темпе ратурном интервале вблизи температу ры Кюри, В современной радиоэлектро нике используются.конденсаторы на основе нелинейных диэлектриков бееTifl и их твердых piacTBOpoB. Темпе ратура Кюри (Т|;)таких материалов находится в пределах 250-393 К. Необходимым условием работы элемент на основе нелинейных диэлектриков является поддержание определенной рабочей температуры для обеспечения достаточной нелинейности. Управление диэлектрическими характеристика ми нелинейных конденсаторов осущест вляется путем приложения к ним элек рического напряжения смещения Cl 3. Однако применение нелинейных конденсаторов с Tj гг 300 К ограничивается тем, что после воздействия электрического напряжения характеристики конденсатора изменяются (это диэлектрический гистерезис или диэлектрическое формирование. Наиболее б4дизким к предлагаемому по технической сущности является способ управления диэлектрическшйи характеристиками криоэлектронного конденсатора, выполненного на основе нелинейного диэлектрика, включающий охлаждение конденсатора до рабочей температуры и приложение к нему электрического напряжения 2}. Однако посл-е нескольких циклов изменения напряжения электрическая емкость конденсаторов существенно уменьщается и ухудшается управлявмость. Это не соответствует современным требованиям радиоэлектроники и высокой, повторяемости характеристик линейных конденсаторов и затруд няет их использование в криоэлектро ных устройствах. Таким образом, недостатком известного способа являют ся большой диэлектрический гистерезис, уменьшение управляемости после приложения электрического напряжения и необходимость нагрева конденсаторов для восстановления свойств. Цель изобретения - восстановление диэлектрических характеристик криоэлектронного конденсатора, выполненного на основе нелинейного диэлектрика, при рабочей температуре. Пос:гавленная цепь достигается согласно способу управления диэлектрическими 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, энертия кванта которого равна или ббльще ширины запрещенной зоны нелинейного диэлектрика. На чертеже изображена зависимость V емкости нелинейного конденсатора (С ) на основе SrTiOjOT злектрического напряжения смещения (U) при температуре Т 4,2 К. На схеме показано: 1 и 2 - ординаты при и 0 соответственно начало и окончание первого цикла; 3 и 4 ординаты к 5ивых при U О соответственно начало и окончание второго цикла изменения напряжения.пр и м е р . Проводят управление диэлектрическими характеристиками криоэлектронного конденсатора, выполненного на основе монокристаляического. титаната стронция (SrT-iOj). Толщина кристалла 0,2 мм, диаметр электродов 4 мм. Сох:тав примесей SrTiO / Bec.%:Fe 0,p05;Cr, Со, Ni, Ag, Mg, Ca,Ba no 0,1} Mn,Pb ivieHee . 0,0001. . .. Конденсатор охлаждают до 4,2 К, после чего его- емкость С(С) сЬставляет 20000 пФ, управляемость k -рггп с Затем включают электри- тахческое напряжение смещения с максимальной величиной и 100 В, Два цикла изменения напряжения приводят p снижению начальной емкости С(0)до: 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 Д .375 нм, которая соответствует энергии к-ванта Б 3,5 эВ (ширина запрещенной зоны Бг.ТЮ лежит в пределах 3,34-3,09 эВ ), и мощностью Р в момент, когда и 0. Восстановление диэлектрических характеристик криоэлектронного конденсатора достигается в результате нейтрализации заряженных дефектов монокристаллического SrTiO неравновесными носителями заряда, созданными в результате облучения. Выключение света производят после достижения CtOs 20000 пФ, управляемость при этом также возвращается к своейу первоначальному значению. Для восстановления конденсатора известным способом необходимо было Harpetb его от рабочей температуры 4,2 К до 200-300 К с последукядим

,31035653 . . 4

охлаждением до рабочей температуры.Предлагаемый способ обеспечивает

Регшизация известного способа сопря-восстановление диэлектрических хажена со значительными затратами вре рактеристик конденсатора за нескольмени (««I ч) и дополнительным расхо- fco секунд без дополнительного расдом дорогостоящего жидкого гелия. ,хода жидкого гелия.

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