Конденсатор переменной емкости Советский патент 1978 года по МПК H01G7/04 

(54) КОНДЕНСАТОР ПЕРЕМЕННОЙ ЕМКОСТИ

Изобретение относится к полупровсщниковым приборам, изменяющим свои электрические параметры при воздействии управляющего сигнала, в частности, к электрическим конденсаторам переменной емкости, изменяющим свою емкость при воздействии внешнего сиг нала. Известен конденсатор переменной емкости, для изменения емкости которого необходим электрический нагрев одной из пластин. Находящийся между пластинами диэлектрик, нагреваясь, изменяет диэлектрическую проницаемость jlj . К недостаткс м этого конденсатора следует отнести незначительный преде изменения емкости. При температуре окружающей среды, близкой к предельно допустимой температуре работы диэлектрика, управляющую пластину можно нагревать на небольшую величин относительно окружающей среды, что, в свою очередь, влечет за собой незн чительное изменение емкости конден;сатбра. Изменение температуры диэлек ,трика в невключенном состоянии вызыдрейфначального значения емкости. Так как температура диэлектрика зависит от температуры окружающей среды, то колебания последней в процессе работы также вызывает колебания емкости конденсатора. Цель изобретения - расширение диапазона изменения емкости и уменьшение влияния колебаний температуры -о достигается тем, что в конденсатор переменной емкости, между плоскими сторонами об{сладок которого расположен термочувствительный диэлектрик, введен элемент Пельтье, одна из сторон которого является обкладкой конденсатора, причем между элементом Пельтье и обкладкой конденсатора расположена прокладка из окиси бериллия, металлизированная с одной стороны и примыкающая неметаллизированной стороной к стороне элемента Пельтье. На фиг. 1. изображен конденсатор переменной емкости, имеющий, как минимум , две i обкладки 1 и 2, между которыми помещен диэлектрик 3, диэлек трическая проницаемость которого зависит от температуры, причем, обкладка 1, на которую нанесён диэлектрик, одновременно является одной из ст;орон элемента Пельтье - термобатареи .4. Каждая из обкладок конденсатора имеет выводы 5 и б в виде навесного монтажа На фиг. 2 представлен конденсатор переменной емкости, у которого дл расширения рабочих значений получаемых емкостей обе обкладки 1. и 7 термобата реи 4 одновременно являются пластинами двух секций конденсатора, причем диэлектрик 3, нанесенный на холодную обкладку 1 термобатареи, имеет положительную, а диэлектрик 8, нанесе ный на горячую сторону обкладки 7 имеет отрицательную зависимость коэффициента диэлектрической проницаемости от температуры; каждая из обкладок конденсатора имеет отдельный внешний вывод. (5, б, 9 и 10) в виде навесного монтажа. Для того чтобы колебания температуры окружающей среды меньше влияли на работу устройства, а также для обеспечения устойчивости к ударным и вибрационным нагрузкам, конденсатор помещен в корпус 11 из жесткого теплоизоляционного материала, например пенополиуретана. . На фиг. 3 представлен вариант гальванической развязки коммудгационных пластин полупроводниковых элементов 12 элемента 4 и обкладок конденсатора, например, обкладки 1, установкой между ними электроизоляционной прокладки 13 высокой теплопре родности, например, .из окиси б.ериялия, на которую нанесен слой металЛи§ации 14. На фиг. 4 представлен вариант исполнения многосекционного конденсатора переменной емкости. У него как минимум на два полупроводниковых элемента 15 термобатареи по периметру на. дли не, имеющей температуру, равную температуре коммутационных пластин 12 тер мобатареи, и примыкающей к соответствующему торцу полупроводникового элемента, ненесен термочувствительный диэлектрик 16, на которсж выполнена пластина конденсатора 17, например, методом металлизации. Второй пластиной конденсатора служит поверхность полупроводникового элемента 15, а элек трические выводы устройства выполнены в виде печатного монтажа 18 между к ялмутационными пластинами 12. . Устройство работает следующим образом (фиг. 1).. При подаче питающего напряжения соответствующей величины и полярнрсти на термобатарею 4, сторона последкей, являющаяся одновременно одной из обкладок 1 конденсатора, охлаждается и охлаждает нанесенный на нее диэлектрик 3, который в зависимости от сте-j пени охлаждения изменяет свою диэлектpичecк проницаемость, что приводит к изменению емкости конденсатора. Элек трический -сигнал с конденсатора сни:мг ется при помощи выводов 5 и 6. , У конденсатора с расширенным диапазоном рабочих значений получаемых емкостей при работе термообатареи 4 диэлектрик 3, нанесенный на холодную сторону термобатареи, охлаждается, а диэлектрик 8, нанесенный на горячую сторону термобатареи, нагревается, но, так как диэлектрики 3и 8 имеют, различные по знакам зависимости изменения емкости от температуры, емкость обеих секций конден- . сатора изменяет свою величину в одну сторону (увеличивает или умейьшает - в зависимости от полярности питающего термобатарею напряжения). С целью обеспечения грубой и точной регулировки емкости конденсатора, термоэлектрическая батарея, являющаяся управляющим элементом устройства, вь1полнена в виде секций с отдельными электрическими выводами. Для коммутации секций термобата- реи, соответствующей достижению необходимой глубины охлаждения холодной стороны термобатареи (или нагре-ву горячей стороны), т.е.. изменению емкости конденсатора, используетс я коммутационное уетро йство, напри- - , мер электронный ключ с количеством выходов, соответствующим количеству секций. Соответствующие секции термобатареи подключаются к источнику питания с помощью электронного ключа при Подаче на вход последнего управляющего . напряжения. При работе термобатареи возникает постоянное электрическое поле вдоль полупроводниковых элементов и коммутационных пластин. Для уменьшения влияния этого поля на точность работы конденсатора секции термобатареи включены бифилярно, т.е. параллельно расположенные секции в батарее коммутируются так, что направление тока пи- тания этих секций имеет противоположное направление. Возникающие при этом электрические поля имеют противополож,ные направления и взаимно уничтожаются. Многосекционный конденсатор {фиг.4) работает следующим образом. j При подаче питания на термобатарею 4 на соответствующих р- п переходах полупроводникошлх элементов 15 батареи поглощается (выделяется) тепло Пельтье, что вызывает охлаждение (нагрев) части полупроводниковых элементозв ;и коммутационных пластин 12. В результате диэлектрик 16, нанесенный на эту часть полупроводникового элемента 15, охлаждается (нагревается), что вызывает изменение его диэлектрической проницаемости и емкости конденсатора. | Секции многосекционного конденса тора переменной емкости коммутируются4epe3 проводники, выполненные методом печатного монтажа, при помощи комму- :

тационного устройства, например электромагнитных реле.

Использование изобретения позволяет при сохранении габаритов устройства в несколько раз расширить диапазон рабочих значений емкости конденсатора, повысить его устойчивость к воздействию ударных и вибрационных нагрузок, расширить диапазон рабочих температур окружающей среды, а также по-, высить точность настройки. Кроме того предлагаемый конденсатор имеет возможность изменять емкость по требуемому закону как во времени, так и по величине.

Данная конструкция конденсатора переменной емкости является серийноспособной, позволяет максимально механизи-2 ровать производство и снизить себестоимость изготовления приблизительно вдвое.

tpui.i

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

30

ipui.-Z

35

1t «

Фиг.З

fui. #