Способ определения шумовой температурыпРОВОдящЕгО КАНАлА B пЕРЕКлючАющЕМэлЕМЕНТЕ Советский патент 1981 года по МПК G01K7/30 

т.е. расширение возмржностей измерения . . , Поставленная цель достигается тем, что согласно способу дополнительно измеряют спектральную- плотность мощности теапового шума и дифференциальное сопротивление переключающего элемента в различные моменты времени t процесса восстановления высокоомного состояния, вычисляют температуру по формуле TW - QcCtyt a RarW-Rp, Г RBc(-t) .) .-Rftc(t) В i-де Rg(; (t) - спектральная плотность мощности шумов; R,,,RQ(t)- дифференциальные сопроо рс тивления элемента в высокоомном состоянии и в момент восстановления высокоомного состояния, соответственно; .Тп- температура элемента в высокоомном состоянии; К - постоянная Больцмана; арешеточную составляющую шумовой тем пературы проводящего канала в низкоом ном состоянии переключателя; определя ют по значению Тр (t) в момент ,При выводе формулы (.2 ) переключающий элемент представлен как параллель ное включение двух источников шумов. Одним из них является канальная, а другим - неканальная область. Прирассмотрении тепловых шумов такой системы в различные моменты вре мени t После окончаш1Я воздействия пе реключающего напряжения принимается, что время тепловой релаксации канала t.. намного больше характерного времени релаксации электронных процессов tg. Тогда при t t-j. шумовая температура канала имеет только одну составляющую - решеточную. Следовательно, в данном случае для канала, как и для неканальной среды, примени ма формула, отражающая связь между спектральной плотностью напряжения тепловых Й1УМОВ /, решеточной температурой То и сопротивлением R источ ника щумов л V 4KTpR (Тпектральная плотность суммарного тока тепловых щумов рассматриваемого элемента складывается из двух состав ЛЯЮЩИХ ,j 0 . - - , ifc « V спектральные плотности тока шумов в канале и неканальной области, соответственно; i... i 0 средняя величина про ик изведения двух случайных некоррелированных величин. Из (3) и (4} с учетом зависимостей ежду спектральными плотностями тока, апряжения и мощности шумов, а также опротивлением источника шума, полуается JTp(-fc) Vf-trHОбычно площадь поперечного сечения канала намного меньше площади неканальной области, поэтому Rviir g Кроме , . Сделав соответствующую замену величин и учитывая, что RK(t)RgR0c(t) RB - Rgc (t)r1 из (З) можно получить расчетную формулу (2) , С практической точки зрения наибольший интерес представляет шумовая температура канала, когда переключающий элемент находится в низкоомном состоянии. Экстраполяция зависимости Tp(t) к точке дает возможность получить решеточную составляющую шумовой температуры канала в конечный момент воздействия переключающего импульса , Пример. Определяется шумовая температура проводящего канала в моностабильном переключающем элементе бусиночногОдТипа на основе аморфногд селена. Для этого-измеряется спектральная плотность напряжения шумов, дифференциальное сопротивление в высокоомном и низкоомном состояниях, спектральная плотность мощности шумов и дифференциальное сопротивление в различные моменты процесса восстановления высокоомного состояния. При измерениях в высокоомном состоянии на элемент подается напряжение 10-г15 В, а в низкоомном и при восстановлении высокоомного состояния переключающие импульсы напряжения амплитудой 50 В, длительностью 100 МКС и частотой следования 22 Гц и им попеременно зондирующие импульсы амплитудой 5-6 В и длительностью 5 ,50 МКС. В низкоомном состоянии через элемент пропускается ток 1 10 мА пр падении напряжения 9 А. Шумы измеряются на частоте 10 Гц при помощи радиометра, управляемого импульсами на пряжения длительностью 10 мкс. Дифференциальное сопротивление определяется по изменению тока, вызванному небольшим изменением напряжения смещения. Измерения проводятся при комнатной температуре. Шумовая темпера-тура рассчитывается по формулам (О и (2) . Температура канала в низкоомном состоянии в конечный момент во действия переключающего напряжения, рассчитанная по формулеv(1), составляет Т 940 К. Температура канала, при восстановлении высокоомного состояния, рассчитанная по формуле (z), изменяется со временем экспоненциаль но. В течение примерно 20 мкс после окончания воздействия переключающего напряжения она уменьшается до ком натной температуры. Значение Тр(0), полученное путем экстраполяции указа ной зависимости до пересечения с ось температур (), составляет 860 К. Приведенные значения шумовой температуры канала отличаются менее, чем на 10%. Это указывает на то, что элек тронная составляющая температуры в низкоомном состоянии переключающего элемента практически отсутствует. Предлагаемый способ позволяет определить степень джоулевого нагрева среды проводящего канала в случае, когда в развитии электрической неустойчивости переключающего .элемента важную роль играют эффекты сильного поля, в частности разргрев носителей заряда полем, ударная ионизации и дру гие . являющиеся самостоятельными источниками высокочастотных шумов. Такие измерения необходимы в первую очередь при определении теплового ре жима работы переключающих элементов. Эта информация особенно важна при 0 ;6 использовании переключающего элемента в качестве источника высокочастотных шумов. Выделение компонентов шумовой температуры может способство- вать также определению механизма эффекта переключения, что актуально при разработке новых элементов. . Формула изобретения Способ определения щумовой темпе-, ратуры проводящего канала в переключающем элементе по авт.св. № 627353, отличающийся тем, что, с целью выделения составляющих шу-. мовой температуры проводящего канала, дополнительно измеряют спектральную плотность мощности теплового шума и ифференциальное сопротивление в разичные моменты времени t процесса восстановления высокоомного состояния, ычисляют шумовую температуру по форулеV --fe, Г± 60 , ) Lie R(t) i.g ) спектральная плотность & мощности шумов; Р.fl,Rnj|t)-дифференциальные сопротивления элемента в высокоомном состоянии и в момент восстановления высокоомного состояния соответственно; температура элемента в высокоомном состоянии; К- постоянная Больцмана; решеточную составляющую шумовой темературы канала в низкэомном состояии определяют по значению, зависимое- и Tp(t) в момент t-0. Источники информации, ринятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР к 7/30, 1977(про627353,.кл. Q 01 отип).