вСЕСОЮЗНАЯ Советский патент 1973 года по МПК H01L29/82 G05F1/20 

1

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники.

Известны устройства для управления величиной и направлением передачи электрического тока, содержащие замкнутую полупроводниковую структуру, сопротивление ветвей которой зависит от радиального или возвратнопоступательного Н1аложения внешнего управляющего воздействия, например механической деформании, магнитного поля, светового, теплового или ионизирующего излучения. Однако эти -классы устройств не позволяют управлять величиной и направлением передачи электрического тока через четырехполюсник.

Известные устройства типа механических или электронных переключателей позволяют осуществлять такое управление.

Но эти переключатели имеют прерывистый характер работы, связанный с кратковременным разрывом входной и выходной цепей четырехполюсника. Надежность таких устройств не высока. Нри решении некоторых задач возникает необходимость изменения не только направления передачи четырехполюсника, но и величины передачи четырехполюсника по некоторому функциональному закону.

С целью унрощения процесса переключения, увеличения надежности и получения возможности функционального управления предлагаемое устройство содержит замкнутую, например, полупроводниковую структуру в виде заузленной спиралевидной с близкими диаметрами петель щестивитковой цепи, состоящей из четырехвитковой цепи с двумя внешними вершинами и тремя двойными точками и двухвитковой цепи с двумя внутренними вершинами и одной двойной точкой, проходящая и переходящая ветви которой непосредственно прикреплены к проходящей и переходящей ветвям центральной двойной точки четырехвитковой цепи. Таким образом, общее количество витков в указанной цепи равно щести. Предлагаемое устройство схематически изображено на чертеже iB развернутом виде относительно его двойных точек. Такое изображение устройства соответствует его проекции на плоскость чертел а.

Устройство содерлшт первую пару / и вторую пару 2 внешних выводов четырехполюсника 3, четырехвитковую цепь 4 с двумя внешними Вершинами 5 и 5 и с тремя двойными точками 7, 8, 9, двухвитковую цепь 10 с двумя внутренними вершинами 11 vi 12 vi одной двойной точкой 13.

Проводимость ветвей устройства должна изменяться под влиянием внешнего управляющего воздействия (ВУВ), в качестве которого можно использовать магнитное или тепловое поле, свето:вое или ионизирующее излучение, механическое воздействие и т. д.

Для управления величиной и нанравлением передачи электрического тока через четырехполюсник посредством ВУВ нолунроводниковая структура шестивитковой цепи выполнена из материала, чувствительного к тому или иному виду ВУВ. Сам же четырехполюсник своими внешними 1выводами / и 2 .подключен к особым точкам спиралевидной цепи, причем первая пара зажимов четырехполюсника присоединена соответственно к переходящей и проходящей ветвям первой и третьей двойной точек, вторая пара зажимов четырехполюсника подключена к проходящей и переходящей ветвям тех же двойных точек, а внешние входные и выходные выводы устройства соединены соответственно с внешними и внутренними вершинами цепи, лежащими, как и все двойные точки, в плоскости Q симметрии.

Функциональное управление величиной и направлением передачи электрического тока через четырехполюсник может быть обусловлено как-вариацией проводимости структуры цепи, т. е. уменьшением в одних и увеличением в других пространственных областях ветвей их проводимости, а следовательно, и величины тока, непрерывно протекающего через эти области ветвей, так и выполнением самой полупроводниковой структуры цепи по функциональному закону. Вариация проводимости ветвей устройства может осуществляться как изменением интенсивности ВУВ, так и изменением взаимного расположения ВУВ и устройства по отношению к нлоскости Q, пересекающей проходящие и переходящие ветви во всех местах их пространственного скрещивания (т. е. в двойных точках 7, 8 и 9), а также внешние 5, 6 и внутренние 11, 12 вершины цепи.

При работе устройства электрический ток в полупроводниковой цепи при своем движении от входа к выходу подходит к месту скрешивания ветвей (двойной точке) по проходящей ветви В одном направлении, а по переходящей в другом направлении. Наличие в локальной части пространства, охваченного спиралевидной структурой цепи, токов, текущих в разных направлениях, позволяет управлять направлением передачи электрического тока через четырехполюсник, выводы которого присоединены указанным выше образом к ветвям цепи в двойных точках устройства. Если ВУВ уменьшает проводимость чувствительной к нему полупроводниковой структуры цепи, то наложение ВУВ на область, слева от плоскости Q, вызывает перераспределение электрического тока, подходящего к местам пространственного скрещивания ветвей, поэтому передача в четырехполюснике происходит справа налево; если же ВУВ той же величины наложить на другую область, то электрический ток течет через тот же четырехполюсник в противоположном направлении, т. е. слева направо.

Если ВУВ увеличивает проводимость чувствительной к нему полупроводниковой структуры цепи, то наложение ВУВ на область, лежащую слева от плоскости Q, вызывает такое перераспределение электрического тока, подходящего ж местам пространственного скрещивания ветвей, что передача в четырхполюснике происходит слева направо, а если ВУВ тон же величины наложить на другую область, то в этом случае электрический ток будет течь через четырехполюсник в противоположном направлении, т. е. справа налево.

Таким образом, изменение направления передачи электрического тока через четырехполюсник обусловлено перераспределением интенсивности движения токов в ветвях, расположенных в указанных областях, посредством

ВУВ. Вследствие того, что как увеличение, так и уменьшение проводимости полупроводниковой цепи под действием ВУВ в отдельных областях устройства вызывает однотипные эффекты, то при дальнейшем рассмотрении

работы устройства целесообразно ограничиться только, например, увеличением проводимости ветвей полупроводниковой структуры цепи. При определенных условиях движение электрического тока через четырехполюсник может прекратиться. Если устройство выполнено строго симметрично относительно плоскости Q, то движение электрического тока через четырехполюсник отсутствует при равновелиКО.М действии ВУВ одновременно на все устройствО, т. е. на обе области. Поле ВУВ, наложенное на равновеликие части всех ветвей симметричной проводящей электрический ток цепи устройства, вызывает в четырехполюснике симметричный эффект, состоящий в отсутствии тока, протекающего сквозь него, а поле ВУВ, заложенное преимущественно на какуюлибо часть ветвей устройства, расположенных в указанных областях, вызывает асимметричный эффект - протекание электрического тока определенной величины через четырехполюсник в том или ином направлении.

Таким образом, эффект изменения величины и направления передачи электрического тока через четырехполюсник однозначно определяется в силу пространственной симметрии устройства как результат изменения интенсивности либо перераспределения ВУВ относительно плоскости Q. Устройство обеспечивает гибкое, плавное функциональное управление

направлением и величиной передачи электрического тока через четырехполюсник путем наложения ВУВ на указанные области.

Ветви устройства, вообще говоря, могут проходить произвольным образом, лишь бы участки ветвей, заключенные между вершинами и двойными точками цепи, были расположены в той же области, откуда они исходят, и не выходили за пределы действия ,поля ВУВ. Вследствие этого расположение ветвей устройства

относительно плоскости Q, вообще говоря, может быть не совсем симметричным. Однако в целях упрощения процесса управления целесообразно, чтобы эта несимметрия была выражена не яр,ко и тогда, строго говоря, нлоскость Q, проходящую через внешние вершины 5 к 6, внутренние вершины // и 12, все Двойные точки 7, 8, 9 четырехвитковой цепи и через двойную точку 13 двухвитковой цепи ЛО, следует называть .плоскостью квазисимметрии. Изображенное на чертеже устройство позволяет управлять направлением и величиной передачи четырехполюсника лишь при возВратно-лоступательноА наложении ВУВ относительно плоскости Q. Однако конструкция устройства позволяет управлять направлением передачи четырехполюсника и -при радиальном наложении ВУВ на полупроводникоБую структуру цепи, для чего все ветви устройства должны представлять собой шестивитковую спиралевидную цепь, которую легко образовать путем перегиба всей структуры относительно плоскостей, проходящих через двойные точки перпендикулярно к плоскости Q. В таком свернутом виде конструкция устройства полностью сохраняет свои топологические свойства по отношению к плоскости Q и позволяет управлять иапра-вленнем и величиной передачи четырехполюсника как при возвратно-поступательном, так и при радиальном наложении ВУВ на структуру шестиситковой цеаи. Для упрошения процесса управления устройство должно иметь близкие значения диаметров петель.

Предмет изобретения

Устройство для управления величиной и направлением передачи электрического тока, содержащее замкнутую полупроводниковую

структуру, выполненную из материала, чувствительного к Бнещнему управляющему воздействию, например к механической деформации, магнитному полю, световому, тепловому или ионизирующему излучению, в виде заузленной связной спиралевидной с близкими диаметрами петель цепи, ветви которой образуют в местах пространственного скрещивания двойные точки, отличающееся тем, что, с целью расширения функционального управления четырехполюсником, полупроводниковая структура выполнена в виде по крайней мере шестивитковой цепи, содержащей четырехвитковую цепь с двумя внешними вершинами и тремя

двойными точками и двухвитковую цепь с дву1мя Внутренними вершинами и одной двойной точкой, проходящая и переходящая ветви которой непосредственно прикреплены к соответствующим проходящей и переходящей

ветвям центральной двойной точки четырехвитковой цепи, при этом переходящая ветвь в одной из крайних двойных точек и проходящая ветвь в другой симметричной ей крайней двойной точке служат для подключения

входных зажимов четырехполюсника, проходящая и переходящая ветви в тех же двойных точках соответственно служат для подключения выходных зажимов четырехполюсника, а внещние .входные и выходные выводы

устройства соединены соответственно с внешними и Пнутренними Бе)шнна.ми цепи, лежащими, как и все двойные точки, в плоскости симметрии устройства.