ЭЛЕКТРОУПРАВЛЯЕМЫЙ РЕЗИСТИВНЫЙ ЭЛЕМЕНТ С АНАЛОГОВОЙ ПАМЯТЬЮ Советский патент 2013 года по МПК H01C7/13 

Изобретение относится к области радиоэлектроники, в частности к созданию электроуправляемых резисторов с аналоговой памятью, и может быть использовано в цепях и системах дистанционного и автоматического регулирования радиоэлектронной аппаратуры. Изобретение может найти также применение в низкочастотной радиотехнике, в элементах памяти и таймерах, для построения самонастраивающихся и саморегулирующихся систем.

Известны электроуправляемые резисторы, функционирующие с использованием явления электрохимического растворения и осаждения металлической пленки на электроде считывания (резистивном электроде).

Однако резистивные элементы пленочного типа обладают рядом существенных недостатков:

1. Низкие значения резистивно-временных характеристик;

2. Малая стабильность значений сигнала считывания при хранении, что обусловлено протеканием физико-химических процессов на поверхности пленки (рекристаллизация металлической пленки, образование окислов, коррозия и т.п.).

Наиболее близкий к заявляемому резистивному элементу аналог (Т.Такахаси - Электрохимический элемент с применением смешанных проводников. - Denki Kagaku, 1973 г. Vol 41, №9, p.p.723-272) также имеет ряд существенных недостатков. Во-первых, он имеет малое относительное изменение сопротивления резистивного электрода при прохождении тока управления. Кроме того, существенным недостатком устройства является малая область допустимых токов управления (10^-3÷10^-5 А).

Этих недостатков лишен резистивный элемент, описанный в авторском свидетельстве СССР №1840837. Он стабилен в работе, обладает достаточной точностью воспроизводимости сопротивления, имеет лучше, чем у аналогов характеристики "памяти" и более широкий диапазон токов управления (10^-2÷10^-6 А).

Данное устройство было выбрано в качестве прототипа. К наиболее существенным недостаткам резистивного элемента-прототипа следует отнести сравнительно большое время изменения сопротивления от min до max значения. И наряду с этим - сравнительно малая область допустимых токов управления (10^-2÷10^-6 А).

Целью предлагаемого изобретения является улучшение резистивно-временных характеристик элемента наряду с расширением диапазона токов управления.

Указанная цель достигается тем, что резистивный электрод элемента выполнен из материала: (Ag₂S)_0,45(Ag_1,7Te)_0,43(Ag₃PO₄)_0,12, обладающего иным, чем у прототипа катионно-анионным соотношением и более высокой электрочувствительностью .

Предлагаемый резистивный элемент с аналоговой памятью состоит из Ag-электрода (I) и резистивного электрода (II) из (Ag₂S)_0,45(Ag_1,7Te)_0,43(Ag₃PO₄)_0,12; электролита (Ag₆I₄WO₄ или Rbg₄I₅). Токоподводы к резистивному электроду выполнены из золота. Электрохимическая ячейка элемента имеет вид: Ag|Ag₆I₄WO₄ или Ag₄RbI₅|(Ag₂S)_0,45(Ag_1,7Te)_0,43(Ag₃PO₄)_0,12|Au

Основные характеристики предлагаемого резистора приведены; таблице 1.

На фиг.1 показан электроуправляемый резистивный элемент с аналоговой памятью в разрезе. Он представляет собой трехслойную таблетку, полученную совместным прессованием сетчатого Ag-электрода (I), твердого серебро-проводящего электролита (2) и ленточного П-образного резистивного электрода (II) из материала (Ag₂S)_0,45(Ag_1,7Te)_0,43(Ag₃PO₄)_0,12 (3). Полученный блок помещается в алюминиевый корпус (4), который затем заполняется полимерным компаундом (5). В корпус помещается дно (6) с укрепленными на нем тремя выводами из медной проволоки ⌀ 0,5 мм (7). Дно закрепляется завальцовкой корпуса. Резистивный электрод соединен с внешними выводами двумя золотыми проволочками (8), а управляющий Ag-электрод - Ag-токоподводом ⌀ 0,2 мм. (9).

Таблица 1 Основные характеристики электроуправляемого резистора Параметр ЭУР Единица измерений, Значение параметра Диапазон изменения значений     сопротивления Ом 2,0÷600 Время изменения значения сопротивления     во всем диапазоне с 2÷10⁵ Ток управления А 10^-2÷10_- ⁷ Изменение значения сопротивления в отсутствии управляющего сигнала     (в течение суток) % С 3,25÷0,5 Рабочий диапазон температур °C -10÷+90 Температурный коэффициент сопротивления по цепи считывания 0,0106

Электроуправляемый резистивный элемент работает следующим образом: при прохождении управляющего тока (плюс на Au-электроде, минус на Ag-электроде) - определенное количество серебра переносится из резистивного электрода на Ag-электрод. Концентрация серебра в электродном материале (Ag₂S)_0,45(Ag_1,7Te)_0,43(Ag₃PO₄)_0,12 - падает, что приводит к увеличению его сопротивления. Сопротивление изменяется пропорционально количеству прошедшего электричества:

,

где ΔR - изменение сопротивления резистивного электрода из (Ag₂S)_0,45(Ag_1,7Te)_0,43(Ag₃PO₄)_0,12, Ом; К - коэффициент пропорциональности, имеющий размерность Ом/Кл., характеризует электрочувствительность материала резистивного электрода; I - ток управления, А; τ - время изменения сопротивления резистивного электрода от Rmin до Rmax. При смене полярности идет обратный процесс: концентрация серебра в резистивном электроде увеличивается, а сопротивление - соответственно уменьшается.

Электрические свойства твердого электролита и резистивного электрода из (Ag₂S)_0,45(Ag_1,7Te)_0,43(Ag₃PO₄)_0,12 в процессе длительной работы не изменяются.

Пример исполнения

Был изготовлен электроуправляющий резистивный элемент с аналоговой памятью, который при испытаниях показал следующие характеристики:

Масса - 1,2 грамма

Объем - 0,6 см³

Диапазон изменения сопротивления

Диапазон токов управления 10^-7÷10^-1, А.

Интервал рабочих температур - 10÷-+90°C.

Температурный коэффициент изменения сопротивления по цепи считывания .

Время достижения максимума сопротивления зависит от величины являющего тока.

Так, при токе управления 10^-2 А, Rmax (600, Ом) достигается за 20,2°С, а при токе управления 4·10^-7, А - за 5 суток 20 часов 10 минут.

Зависимость изменения сопротивления во времени при различных величинах управляющего тока показана на фиг.2.

Диапазон изменения сопротивления , - в 3 раза шире, чем у резистора-прототипа.

Свойства памяти элемента характеризуют следующие данные: самопроизвольное изменение сопротивления Rmax в отсутствии управляющего тока за 48 часов составило менее 0,5%.

Предлагаемый резистивный элемент устойчив в работе: после 2000 циклов (от Rmin до Rmax) элемент не изменил своих электрических характеристик.

Наряду с этим большим преимуществом предлагаемого резистивного элемента является весьма малый температурный коэффициент сопротивления по цепи считывания, чем обеспечивается высокая точность функционирования устройства.

Из приведенных выше данных следует, что в предлагаемом резисторе достигнуто существенное улучшение резистивно-временных характеристик элемента, , расширен на 2 порядка величин диапазон токов управления при наличии устойчивой аналоговой памяти, миниатюрных размеров устройства (V=0,6 см³) и высокой стабильности работы.

Предлагаемые электроуправляемые резистивные элементы (благодаря рассмотренным выше преимуществам) могут найти широкое многофункциональное применение в радиоэлектронной и радиотехнической промышленности.

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в цепях и системах дистанционного и автоматического регулирования радиоэлектронной аппаратуры, в низкочастотной радиотехнике, в элементах памяти и таймерах, для построения самонастраивающихся и саморегулирующихся систем. Техническим результатом является улучшение резистивно-временных характеристик с одновременным расширением диапазона токов управления. Электропроводящий резистивный элемент с аналоговой памятью содержит управляющий электрод из серебра, твердый серебро-проводящий электролит и резистивный электрод, который выполнен из материала: (Ag₂S)_0,45(Ag_1,7Те)_0,43(Ag₃PO₄)_0,12. 2 ил.

Электроуправляемый резистивный элемент с аналоговой памятью, содержащий управляющий электрод, выполненный из серебра, твердый серебро-проводящий электролит и резистивный электрод, отличающийся тем, что, с целью улучшения резистивно-временных характеристик с одновременным расширением диапазона токов управления, резистивный электрод выполнен из материала:
(Ag₂S)_0,45(Ag_1,7Te)_0,43(Ag₃PO₄)_0,12.