Управляемый резистивный элемент Советский патент 1981 года по МПК H01L29/72 

(54) УПРАВЛЯЕМЫЙ РЕЗИСТИВНЫЙ ЭЛЕМЕНТ

изобретение относится к устройствам аналоговой и аналого-цифровой вычислительной техники, используемым ДЛЯ решения методами моделирования уравнений математической физики, а более конкретно - к устройству сет ки сопротивлений вычислительной среды, а также может использоваться в устройствах автоматики и телемеханик как управляемый резпстор. Известны элементы для создания вычислительных сред аналоговых устройств, построенные на оптронах или термотронах Ij и 2J . Однако отСи обладают таким существенным недостатком, как невозможност получить нулевое сопротивление (R- 0 ИЛИ сопротивление близкое к бесконеч ности (R- о ) / потому что применяемы в них фоторезисторы или терморезисто ра всегда имеют большое начальное и небольшое конечное сопротивление при незначительной кратности изменения сопротивления за счет воздействия лучевой энергией (световой или тепловой) . Наиболее близким к изобретению является управляемый элемент вычисли тельной среды, содержащий транзистор в качестве управляемого нагревателя и терморезистор 2}, Его недостаток общий с недостатками известных устройств. Цель изобретения - расширение диапазона изменения сопротивления, т.е. создание такогсэ резистивного элемента, который в составе среды мог бы при бесконтактном управлении не ТОЛЬКО изменять свои промежуточные значения, но и закорачиваться и разрывать цепь. Это ПОЗВОЛИТ реализовать на моделирующей среде граничные условия с постоянным значением потенциала 4 const (резисторы закорочены), и когда производная на границе равна нулю -J- о (сопротивление граничных резисторов равно бесконечности). Поставленная цель достигается тем, что в управляемый резистивный элемент, содержащий управляемый нагревательный элемент, вьшолненный в виде транзистора, и полупроводниковый терморезистор, введен электроизоляционный теплопроводящий слой, нанесенный на торцовую поверхность транзистора, на поверхности электроизоляционного теплопроводящего слоя укреплен полупроводниковый терморезистор,

вход и выход которого являются совтветственно информационными входом и выходом управляемого резистивного элемента, на другую поверхность полупрюводникового терморезистора нанесен металлический слой с управляющим электродом, являющимся управляющим входом управляемого резистивного элемента.

На фиг, 1 представлен.а структурная схема предлагаемого элемента; на фиг. 2 - график изменения сопротивления терморезистора.

Управляемый резистивный элемент содержит управляемый источник тепла- транзистор 1 с отводами, электроизоляционный теплопроводный слой 2, полупроводниковый терморезистор 3, диэлектрик 4 и металлический -слой 5 с управляющим электродом 6.

Эмиттер и коллектор транзистора 1 подключены к источнику питания.

При отсутствии напряжения на базе И полупроводниковый переход транзистора 1 заперт, ток не проходит, и температура его перехода Т,, равна начальному значению Тд, а сопротивление терморезистора равно исходному значению.

В .момент подачи напряжения на базу транзистор открывается, через р-п переход течек ток, температура его . перехода т, пропорционально возрастает, и идет теплоотдача в термосопротивление. .

Вследствие этого сопротивление vepMopesKCTopa изменяется в соответствии с выбором коэффициента теплопередачи, но только в интервале своего рабочего диапазона, который всегда больше нуля и меньше бесконечности. Для получения величины сопротивления Терморезистора () или ( ) на электрод б подается управляющее напряжение U, действие которого аналогично действию затвора в полевом транзисторе.

Если на электрод 6 не подается напряжение смещения, то под диэлектриком 4 в терморезнсторе 3 образуется некоторый тонкий обедненный слой как в обычном р-п переходе. Свойства терлорезистора определяются основным объемом полупроводника.

Если на электрод б подается напряжение IK I соответствующее.прямому смещению на управляющем электроде, то под диэлектриком образуется обогащенный носителями слой, сопротивление терморезистора уменьшается, T.e..

Если к электроду 6 приложить обратное смещение то под диэлектриком образуется обедненная электронс1ми

область, которая распространяется на всю толщину, терморезистора, в этом случае сопротивление терморезистора растет до бесконечности (R-ю ) .

На фиг. 2 приведен примерный график изменения сопротивления терлорезистора в зависимости от фактора воздействия, где Фр - фактор воздействия ; Rt - сопротивление терморезистора; и - напряжение управления (соответс твующее прямому смещению); и - напряжение управления (обратное смещение); t -t - рабочий диапазон тетотературте1Я юраЭистора; К „ „-Куиях - ида инальные пределы изменения сопротиаления термОреэистора при воздействии температурой; R- 0сопр отивление терморезнстора при прямом смещении; - сопротивлени терморезистора при обратном смещении

Применение управляемого элемента для создания вычислительной позволит осуществить моделирующую область любой конфигурации с любыми граничнь&ш условиями, т.е. практически реализовать закорачивание или разрыв любых резистивных элементов средда бесконтактным способом.

Кроме того, позволит значительно расширить кратность изменения сопротивления элементов средал.

Формула изобретения

Управляемый резистивный элемент, содержащий управляе№1й нагревательный элемент, выполиеяный в виде транзистора, и полупроводниковый терморёзистор, о т ли чающийс я тем, что, с цель расширения диапазона измеиения сопротивления, в устройство sBejaeti элактронэоляциоиный теплопровододий слой, нанесенный на торцовую поверхноеть транзистора, на поверхйостй электроизоляционного теплопроводящего елоя укреплен полупроводниковьгй терморезистор, вход и выход которого являются соответственно информационньми входом и выходом управляемого резистивного элемента, на другую поверхность полупроводникового термор(езистора нанесен металлический слой с управляющим электродом являюиЫмся управлякяцим входом управляемого резистивного элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

j

Я,

«

й u