автореферат диссертации по электронике, 05.27.01, диссертация на тему:Нелинейные динамические режимы работы магнитодиодов и магнитотранзисторов

ВВЕДЕНИЕ

1.СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ ФИЗИКИ РАБОТЫ МАГНИТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ.

2.ВЛИЯНИЕ ВНЕШНЕГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА РЕЖИМЫ РАБОТЫ МАГНИТОДИОДОВ И СХЕМ, СОДЕРЖАЩИХ

МАГНИТ ОДИОДЫ.

2.1. Режимы работы приборов с магниточувствительной инерционной нелинейностью.

2.2. Режимы работы магнитодиода в схеме генератора автоколебаний.

2.3. Моделирование физических процессов в автогенераторе на магнитодиоде.

3.ИЗМЕНЕНИЕ РЕЖИМОВ ГЕНЕРАЦИИ МАГНИТ0ТРАНЗИСТ0РА ПРИ ИЗМЕНЕНИИ НАПРЯЖЕНИЯ ПИТАНИЯ И ИНДУКЦИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ.

4.ВЛИЯНИЕ ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА РЕЖИМЫ РАБОТЫ ТРАНЗИСТОРОВ И ТРАНЗИСТОРНЫХ

СХЕМ.

Физические принципы работы магниточувствитель-ных полупроводниковых приборов: датчиков Холла, магнито-резисторов, магнитодиодов и магнитотранзисторов являются предметом рассмотрения большого числа монографий, обзорных и оригинальных статей в научных журналах [1 - 31] и достаточно хорошо исследованы с использованием подходов, традиционно применяемых в полупроводниковой электронике. В последнее время применительно к описанию объектов различной природы, в том числе и к некоторым типам приборов полупроводниковой электроники, получил интенсивное развитие подход, основанный на рассмотрении их как нелинейных динамических систем. При таком подходе анализируется динамика изменения режимов работы систем при изменении их параметров, изучаются бифуркации, условия возникновения и исчезновения периодических и хаотических режимов работы систем [32 - 4 0] . В таком аспекте исследования поведения магнитодиодов и магнитотранзисторов ранее не проводились. Поэтому е-сть все основания предполагать, что проведение таких исследований позволит обнаружить новые режимы генерации периодических и хаотических колебаний, создать на этой основе новые типы устройств, что, несомненно, актуально.

Специфичной особенностью полупроводниковых приборов является то, что режимы их работы могут изменяться под действием нескольких одновременно воздействующих на них факторов. Наиболее изученными типами воздействия являются магнитное поле и свет. Гораздо менее изучено управляющее воздействие на режимы работы полупроводниковых приборов внешнего СВЧ излучения. Проведение таких исследований актуально, в 'частности, в связи с необходимостью выяснения стойкости радиоэлектронной аппаратуры в условиях конфликта к воздействию внешнего СВЧ излучения. Применительно к магнитодиодам и магнитотранзисторам такие исследования ранее также не проводились. Представляется актуальным, например, исследовать влияние внешнего 'СВЧ излучения на возникновение, гашение или смену режимов колебаний в магнитодиодах и магнитотранзисторах.

Таким образом, проведение комплекса экспериментальных и теоретических исследований нелинейных динамических режимов работы магнитодиодов и магнитот-ранзисторов, в том числе в условиях воздействия внешнего СВЧ излучения, является актуальным.

Цель диссертационной работы состоит в изучении особенностей нелинейных динамических режимов работы магнитодиодов и магнитотранзисторов, в том числе при воздействии на них внешнего СВЧ излучения. следующие задачи:

1.Экспериментальное и теоретическое исследование возможности создания генераторов автоколебаний низкочастотного (НЧ) и высокочастотного (ВЧ) диапазонов на основе магнитодиодов с цепью обратной связи, управляемой магнитным полем.

2.Экспериментальное и теоретическое исследование динамики режимов генерации магнитодиода в зависимости от напряжения питания активного элемента и величины индукции магнитного поля.

3.Экспериментальное исследование биполярного магни-тотранзистора в режиме генерации.

4.Экспериментальное исследование управления режимами работы НЧ генераторов на основе магнитотранзисто-ров в результате воздействия на них СВЧ излучения.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1.Показана возможность возникновения НЧ автоколебаний в схеме с кремниевым магнитодиодом за счет введения обратной связи по магнитному полю. Проведено теоретическое описание физики работы такого генератора.

2.Обнаружена возможность возникновения в ВЧ генераторе на основе магнитодиода чередующихся режимов периодических и хаотических колебаний как при фиксированном значении магнитного поля вследствие изменения напряжения смещения на активном элементе,

3.Экспериментально установлена возможность возникновения в релаксационном НЧ генераторе на основе биполярного магнитотранзистора последовательности добавления периода, в которой дискретное изменение периода колебаний происходит с постоянным шагом для одинакового интервала изменения значений индукции магнитного поля. Обнаружен режим работы генератора, при котором переход от периодических колебаний через последовательность добавления периода в режим хаотических колебаний характеризуется высокой инерционностью 4.Установлено, что воздействие СВЧ излучения на маг-нитотранзистор, работающий в схеме генератора, в зависимости от напряжения питания и мощности СВЧ излучения может стимулировать как возникновение колебаний, так и их гашение, и смену режимов. Обнаружено, что время, в течение которого при включении СВЧ воздействия происходит смена режимов генерации, может сильно отличаться от времени обратной смены режимов при выключении СВЧ воздействия.

Достоверность полученных экспериментальных и теоретических результатов обеспечивается применением стандартной измерительной аппаратуры, воспроизводимостью полученных результатов, корректностью принятых при теоретическом описании упрощающих предполо

Практическая значимость работы

Предложены новые типы НЧ и ВЧ генераторов на магнитодиодах и магнитотранзисторах, которые могут быть использованы как магниточувствительные элементы в датчиках постоянных и переменных магнитных полей.

Установлен характер изменения режимов генерации предложенных устройств в условиях воздействия на них СВЧ излучения, что позволяет определить условия их эксплуатации.

Основные положения, выносимые на защиту:

1.Использование магнитодиода, последовательно включенного с цепью питания электромагнита, позволяет реализовать генератор автоколебаний ВЧ диапазона, в котором возможно возникновение чередующихся режимов периодических и хаотических колебаний как при фиксированном значении магнитного поля вследствие изменения напряжения смещения на активном элементе, так и при фиксированном напряжении питания в результате изменения величины индукции магнитного поля.

2. В релаксационном НЧ генераторе на основе биполярного магнитотранзистора возможна реализация последовательности добавления периода, в которой дискретное изменение периода колебаний происходит с постоянным шагом для одинакового интервала изменения значений индукции магнитного поля. Процесс перехода от периодических колебаний через последовательность добавления периода к хаотическим колебаниям может характеризоваться высокой инерционностью .

3.Воздействие СВЧ излучения на магнитотранзистор, работающий в схеме НЧ генератора, в зависимости от напряжения питания и мощности СВЧ излучения может стимулировать ¿сак возникновение колебаний, так и их гашение, и смену режимов. При этом время, в течение которого при включении СВЧ воздействия происходит смена режимов генерации, может сильно отI личаться от времени обратной смены режимов при выключении СВЧ воздействия.

Исследования по теме диссертации выполнены в соответствии с НИР №2.12.01 "Исследование и моделирование нелинейных динамических процессов в сложных организованных электродинамических, оптических и радиотехнических структурах", выполняемой по заданию МО РФ на 2001-2005 гг., НИР "Развитие и поддержка Саратовского УНЦ "Волновая электроника и микроэлектроника", включая УНЦ "Нелинейная динамика" на базе СГУ и СФИРЭ РАН по Федеральной целевой программе "Интеграция" на 1997-2000 гг., грантом № 95-3-68 Государственного комитета РФ по высшему образованию 1996 - 1997 годов (МИЭТ ТУ).

Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы доложены на научной школе- конференции "Нелинейные дни в Саратове для молодых", Саратов 1999, "Нелинейные дни в Саратове для молодых", Саратов 2000, Всероссийской научно-технической дистанционной конференции "Электроника", Зеленоград 2001, на заседаниях кафедры физики твердого тела.

По результатам исследований, выполненных при работе над диссертацией, опубликовано 8 работ [41-48], в том числе 3 статьи в реферируемых журналах [41, 42, 44], 3 статьи в трудах конференций [45-47], тезисы доклада [48] и получено одно свидетельство на полезную модель [43].

Личное участие автора в этих работах выразилось в практическом создании исследовавшихся приборов, проведении всего ряда измерений и систематизации полученных данных, формулировании научных выводов.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы и приложений. Общий объем диссертации составляет 118 страниц машинописного текста, в том числе основной текст занимает 90

Основные результаты диссертационной работы могут быть сформулированы следующим образом: 1.Показана возможность возникновения автоколебаний в схеме с кремниевым магнитодиодом за счет введения обратной связи по магнитному полю. Проведено теоретическое описание физики работы такого генератора.

2.Обнаружена возможность возникновения в генераторе на основе магнитодиода чередующихся режимов периодических и хаотических колебаний как при фиксированном значении магнитного поля вследствие изменения напряжения смещения на активном элементе, так и при фиксированном напряжении питания в результате изменения величины индукции магнитного поля. 3.Экспериментально установлена возможность возникновения в релаксационном генераторе на основе биполярного магнитотранзистора последовательности добавления периода, в которой дискретное изменение периода колебаний происходит с постоянным шагом для дискретных значений

4.Обнаружен режим работы генератора на основе биполярного магнитотранзистора, при котором переход от периодических колебаний через последовательность добавления периода в режим хаотических колебаний характеризуется высокой инерционностью.

5.Установлено, что воздействие СВЧ излучения на магнитотранзистор, работающий в схеме генератора, в зависимости от напряжения питания и мощности СВЧ излучения может стимулировать как возникновение колебаний, так и их гашение и смену режимов. б.Обнаружено, что время, в течение которого при включении СВЧ воздействия происходит смена режимов генерации, может сильно отличаться от времени обратной смены режимов при выключении СВЧ воздействия.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Madelung М. , Tewordt L. , Welker Я. Zur Theorie der magnetischen Sperrschicht in Halbleitern // Z. Naturforsch., 1955. Bd 10a №6. S. 476-488.

2. Weisshaarsch E. Magnetische Sperrschichten in Germanium II // Z. Naturforsch. 1955. Bd 10a №6. S.488-495.

3. Пикус Г. E. Термо- и гальваномагнитные эффекты в полупроводниках при учете изменения концентрации носителей тока // ЖТФ. 1956. Т.26, вып.1 . С.22-35.

4. Исследование характеристик двухколлекторного магнитотранзистора / И. М. Викулин, М. А. Тлау-берман, Л. Ф. Викулина, Ю. А. Запорожченко // ФТП. 1957. Т.8, вып.З. С.580-583.

5. Srivastova G. В., Misra М. // Effect off magnetic field on the characteristics of junction transistor // Z. Angew Phys. 1962. Bd 14.heft 9 S. 579-580.

6. Melngalis I., Rediker R. H. The madistor a magnetically controlled semiconuctor plasma device // Proc. IRE. 1962. Vol.50 № 12. P.2428-2435.

7. Misra M. Effect of magnetic field on the current amplification factor of a junction transistor // Indian J. Pure Appl. Phys. 1965. Vol.3 № 1. P. 3032.

8. Пикус Г.Е. Основы теории полупроводниковых приборов. М.: Наука, 1965. -448с.

9. Викулин И.М. г Глауберман М.А., Викулина Л.Ф. Датчик магнитного поля на основе двухколлекторно-го магнитотранзистора // ПТЭ. 1974. №5. С. 181182 .

10. Стафеев В.И., Каракушан Э.И. Магнитодиоды. Новые полупроводниковые приборы с высокой чувствительностью к магнитному полю. М.: Наука, 1975. 216с.

11. Зеегер К. Физика полупроводников. М.: Мир, 1977. -616с.

12. Бонч-Бруевич B.JI., Калашников С.Г. Физика полупроводников. М.: Наука, 1977. - 612с.

13. Полупроводниковые преобразователи / Под ред. Ю.Пожелы. Вильнюс: Мокслас, 1980. - 17 6с.

14. Викулин И.М. , Викулина Л.Ф., Стафеев В. И. Гальваномагнитные приборы. М. : Радио и связь, 1983. - 104с.

15. Зи С. Физика полупроводниковых приборов: В 2-х кн. М.: Мир, 1984.

16. Егизарян Г.А., Стафеев В.И. Магнитодиоды, магни-тотранзисторы и их применение. М. : Радио и связь, 1986. - 72 с.

17. Валиев К.А. Микроэлектроника: достижения и пути развития. М.: Наука, 1986. - 144с.

18. Егизарян Г.А., Мнацканян Г.А., Саркисян A.C. Некоторые свойства кремниевых магнитодиодов // Изв. АН Арм. ССР. Физика. 1987. Т.16. С. 222-225.

19. Пасынков В.В., Чиркин J1.K. . Полупроводниковые приборы. М.: Высш. шк., 1987. - 479 с.

20. Викулин И.М., Стафеев В.И. Физика полупроводников. М.: Радио и связь, 1990. -264с.

21. Ленц Дж.Э. Обзор магнитных датчиков // ТИИЭР. 1990. Т.18, №6. С.87-102.

22. Шур М. Физика полупроводниковых приборов: В 2-х кн. Пер. с англ. М. : Мир, 1992.

23. Галушков А.И. , Чаплыгин Ю.А. Кремниевые магнито-чувствительные интегральные схемы // Изв. вузов Электроника. 1997. № 1. С.53-56.

24. Абрамов A.A. Влияние магнитного поля на отрицательное сопротивление S-типа при двойной инжекции носителей заряда в плоской р1п-структуре // Изв. ВУЗов Электроника. 1997. №3-4. С.53-60.

25. Гаряинов С.А., Тиходеев Ю.С. Физические модели полупроводниковых приборов с отрицательным сопротивлением. М.: Радио и связь, 1997. -275с.

26. Викулина Л.Ф., Глауберман М.А. Физика сенсоров температуры и магнитного поля. Одесса: Маяк, 2000. -185с.

27. Интегральные магниточувствительные матрицы с высоким уровнем разрешения / В. В. Амеличев, А.И.

28. Использование магниточувствительных элементов для защиты микроэлектронных устройств от несанкционированного доступа / A.A. Семенов, С. Б. Ве-ниг, Д. А. Усанов и др. // Изв. ВУЗов Электроника. 2001. №2. С.47-51.

29. Галушков А.И. , Чаплыгин Ю.А. Интегральные магни-точувствительные микросхемы // Изв. ВУЗов Электроника. 2000. №4-5. С.124-127.

30. Сеченов Д.А., Мамиконова В.М., Василенко A.JÏ. Гальвономагниторекомбинационный кремниевый интегральный преобразователь // Изв. ВУЗов Электроника. 2001. №2. С.71-74.

31. Коноплев Б.Г., Лысенко И.Е. Сенсор магнитного поля на основе карбида кремния // Изв. ВУЗов Электроника. 2001. №4. С.78-82.

32. Викулин K.M., Викулина Л.Ф., Стафеев В.И. Магни-точувствительные транзисторы // ФТП. 2001. Т. 35, №1. С.3-10.

33. Хакен Г. Синергетика / Пер. с англ.

34. B.И.Емельянова, Под ред. Ю.Л. Климонтовича,

35. C.М.Осовца. М.: Мир. 1980. - 404с.

36. Рабинович М.И. , Трубецков Д.И. Введение в теорию колебаний и волн. М.: Наука. 1984. - 432с.

37. Неймарк Ю. ИЛанда П. С. Стохастические и хаотические колебания. М.: Наука, 1987. - 422с.

38. Анищенко B.C. Сложные колебания в простых системах. М.: Наука. 1990. - 311с.

39. Шелль Э. Самоорганизация в полупроводниках. Неравновесные фазовые переходы в полупроводниках, обусловленные генерационно рекомбинационными процессами / Пер. с англ. - М.: Мир, 1991.'4 64с.

40. Дмитриев А. С., Панас А. И., Старков С. О. Динамический хаос, как парадигма современных систем связи. Зарубежная радиоэлектроника. 1997. №10. С. 4-19.

41. Анищенко B.C., Вадивасова Т.Е., Астахов В.В. Нелинейная динамика хаотических и стохастических систем. Фугдаментальные основы и избранные проблемы / Под ред. В.С.Анищенко Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1999. - 368 с.

42. Усанов Д. А., Вениг С.Б., Скворцов С.И. Генератор автоколебаний на магнитодиоде // Изв. ВУЗов Электроника. 1998. № 4. С.106-107.

43. Усанов Д.А., Вениг С.Б., Скворцов С.И. Генератор с магниточувствительной инерционной нелинейностью // Изв. ВУЗов Прикладная нелинейная динамика. 1999. Т.7, № 2,3. С.12-15.

44. Усанов Д.А., Вениг С.Б., Скворцов С.И. Генератор периодических колебаний // Св-во на полезную модель РФ № 10021, МКИ НОЗВ 15/00, №98111947/20, Заявлено 24.06.98, Опубл. 16.05.99. Бюл. №5.

45. У саков Д.А. , Вениг С. Б., Скворцов С. И. Режим магнитоуправляемой генерации с добавлением периода и хаосом в схеме с магнитотранзистором // Изв. ВУЗов Прикладная нелинейная динамика. 2000. Т. 8, №5. С.43-47.

46. Скворцов С.И. Бифуркации в генераторе с магнито-чувствительной инерционной нелинейностью // В кн. "Нелинейные дни в Саратове для молодых 99". Сборник материалов научной школы-конференции. Саратов: Изд-во ГосУНЦ "Колледж", 1999. С.122.

47. Режимы работы генератора релаксационных колебаний на магнитодиоде / A.A. Семеновf С. И. Скворцов, С. Б. Вениг, Д.А. Усанов // В кн. "Электроника" . Всероссийская научно-техническая дистанционная конференция: Тезисы докладов. М.: МИЭТ, 2001. С.148-149.

48. Каракушан Э.И., Стафеев В.И., Штагер А.П. Двух-базовый магнитодиод // Радиотехника и электроника. 1964. Т.9, №6. С.1034-1039.

49. Влияние магнитного поля на работу генератора на двухбазовом диоде / И.М. Никулин, Ю.А.Запорожцев, М.А.Глауберман, Л.Ф.Викулина // Радиотехника и электроника. 1972. Т.17, №8. С. 1709-1712.

50. Частотные датчики на основе однопереходного транзистора / И.М.Викулин, Ю.А.Запорожцев, М.А.Глауберман, Л.Ф.Викулина // Радиотехника и электроника. 1973. Т.18, №11. С.2384-2389.

51. Низкочастотный генератор / И.С.Левитас, Л.М.Могильницкий, Ю. К. Пожела, А. П. Сащук // А. с . СССР № 318141. МКИ НОЗЬ 15/00. №1400923/26-9. Заявлено 05.02.1970. Опубл. 19.10.1971. Б.И. №31.

52. Температурная зависимость параметров датчиков магнитного поля на основе магниточувствительных ИС / С. Б. Вениг, А. И. Галушков. А. А. Семенов и др. II Изв. вузов Электроника.-1996.- №1-2.-С.114-116.

53. Измеритель индукции магнитного поля на основе магниточувствительных интегральных схем / С.Б. Вениг, А. А. Семенов, А. И. Галушков и др. // Приборы и системы управления. 1998. № 5. С.34-35.

54. Amdory R. А., PugliellyV. G. , Richardson R. Е. Microwave interference effect in bipolar trans-istors. -IEEE Trans., 1975, v. EMC- 17, N 4, p. 216-225 .

55. Whalen J.J. A comparision of DC and RF pulse susceptibilities of UHF transistors. -IEEE Trans., 1977, v. EMC-19, N 2, p. 49-56.

56. Деградация малошумящих СВЧ полевых транзисторов с затвором Шоттки на арсениде галлия при воздействии мощных импульсных микроволновых помех /

57. B. В. Антипин, В. А. Годовицин, Д. В. Громов, А. А. Раваев // Радиотехника. 1994. №8. С.34-38.

58. Влияние мощных импульсных микроволновых помех на полупроводниковые приборы и интегральные микросхемы / В.В.Антипин, В.А.Годовицин, Д.В.Громов и др. // Зарубежная радиоэлектроника. 1995. №1.1. C.37-53.

59. Влияние длины волны внешнего СВЧ излучения на стойкость элементной базы радиоэлектронной аппаратуры / Ю. В .Дементьев, В. Г. Каплун, Ю. С. Кучеров, А.Ф.Сытник // Радиотехника. 1998. №2. С.125-12 6.

60. Минаев И.М. , Добыкин В.Д. Исследование механизма поражения диодной структуры входного тракта радиотехнических датчиков сверхкороткими импульсами мощного СВЧ излучения // Радиотехника. 1998. № 11. С. 29-30.

61. Усанов Д. А., Скрипаль A.B., Угрюмова Н.В. Возникновение отрицательного сопротивления в структурах на основе р л - перехода в СВЧ поле / / ФТП. 1998. Т.32, №11. С.1399-1402.

62. Усанов Д.А., Вениг С.Б. Орлов В.Е. Стимулированная внешним сверхвысокочастотным излучением работа туннельного диода в режиме генерации // Изв. Вузов Радиофизика. 1999 . Т.42, №10. С1009-1012.

63. Возникновение режима отрицательного дифференциального сопротивления и переключения в туннельном диоде под действием внешнего СВЧ сигнала / Д. А. Усанов, А.В.Скрипаль, Н.В.Угрюмова и др. // ФТП. 2000. Т.34, №5. С.567-571.

64. Усанов Д.А. г Скрипаль A.B. Физика полупроводников (явления переноса в структурах с туннельно-тонкими полупроводниковыми слоями). Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1996. - 236с.

65. Теодорчик К.Ф. Автоколебательные системы с инерционной нелинейностью // ЖТФ. 194 6. Т.16, вып. 7. С. 845-854 .

66. Кияшко C.B., Пиковский A.C., Рабинович М.И. Автогенератор радиодиапазона со стохастическим поведением. Радиотехника и электроника, 1980, т. 25, №2, с. 336 -343.

67. Chua L.O., Komuro M., Matsumoto T. The double scroll family // IEEE Trans. Circuits and Syst. CAS-33. 1986. Pt. 1,2. P.1073-1118.

68. Мацумото Т. Хаос в электронных схемах // ТИИЭР. 1987. Т.75, №8. С.55-65.

69. Chua L.O. Global unfolding of Chua's circuit // IEICE Trans. Fundamentals, 1993, vol. E76-A, №5, P. 704 -734.

70. Chua's circuit: A paradigm for Chaos / Edited by R. Madan. ~ Singapore: World Scientific, 1993.

71. Murali K. , Lakshmanan M. Controlling of chaos in the driven Chua' s circuit // J. Circuits Systems and Computers. 1993. vol. 1, P. 125-137.

72. Мун Ф. Хаотические колебания. M.: Мир, 1990. -312с.

73. Кипчатов А.А. Особенности сложной динамики неавтономного нелинейного контура // Изв. ВУЗов Радиофизика. 1990. Т.33, №2. С.182-190.

74. Дискретные нелинейные модели периодически возбуждаемой RL диод цепи / Б. П. Безручко, А.Ю.Жалнин, М. Д. Прохоров, Е.П.Селезнев // Изв. ВУЗов Прикладная нелинейная динамика. 1997. Т. 5, №2,3. С.48-62.

75. Безручко Б.П., Прохоров М.Д., Селезнев Е.П. Нелинейный электрический маятник. Саратов: Ид-во ГосУНЦ "Колледж", 1999. - 33с.

76. Арефьев А.А. , Серьезнов А.Н. , Степанова JI.H. Эквиваленты приборов с отрицательным дифференциальным сопротивлением. М.: Знание, 1987. - 87 с.

77. Степанова Л.Н. Новые устройства с отрицательным дифференциальным сопротивлением // Зарубежная радиоэлектроника. 1991. №8. С.42-51.

78. Дьяконов В. П. Справочник по алгоритмам и программам на языке Бейсик для персональных ЭВМ. М.: Наука, 1989 г., С.211.* * * * *

79. КОЛЕБАНИЯ В СХЕМЕ С МАГНИТОДИОДОМ **** * * * +* * * * ** * * * *************************************************** **************************************************** * * * *

80. ОБОЗНАЧЕНИЯ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В ПРОГРАММЕ* * * * *q КОЭФФИЦИЕНТ ПРИ ВАХ ДИОДА **** * * * *и НАПРЯЖЕНИЕ НА ДИОДЕ **** * * * *

81. CUR ТЕКУЩЕЕ ЗНАЧЕНИЕ ТОКА ЧЕРЕЗ ДИОД ***•к "к к ~к -к к

82. А КОЭФФИЦИЕНТ В ЭКСПОНЕНТЕ ПО НАПРЯЖЕНИЮ **** * * * *

83. U0 НАПРЯЖЕНИЕ ВКЛЮЧЕНИЯ ИСТОЧНИКА1. МАГНИТНОГО ПОЛЯ ***к к к к к кт ТЕКУЩЕЕ ВРЕМЯ **** * * * *

84. ВО ИНДУКЦИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ **** * * * *

85. К КОЭФФИЦИЕНТ В ЭКСПОНЕНТЕ ПО ***1. МАГНИТНОМУ ПОЛЮ ***к к к к к к

86. TS ВРЕМЯ НАРАСТАНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ **** * * * *

87. TD ПОСТОЯННАЯ ВРЕМНИ ДИОДА **** * * * *тм ПОСТОЯННАЯ ВРЕМЕНИ МАГНИТА **** * * * *

88. R ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ* * * * *1. ВВОД ДАННЫХ ***

89. CATE 10, 25: INPUT "НАПРЯЖЕНИЕ НА ДИОДЕ U = "; U LOCATE 12, 25:

90. PUT "ВЕЛИЧИНА МАГНИТНОГО ПОЛЯ В КГС ВО = "; ВО1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРЕМЕННЫХ

91. DEFINT I-J, N: U0 = 1:.R = 200: TD = 5: ТМ = б: U = 15: ВО = 1.25

92. А = .123: К = .9: Q = .0014: Т = 0: TS = 0: ХХС = О CUR0 = Q * (EXP(А * U) -1): CURT = CUR0: ЕЕ = .001: 1=1I1. РАСЧЕТ ПРОЦЕССА1. CLS : SCREEN 2 !1. ПОСТРОЕНИЕ ОСЕЙ ***11. KY = 10000: ХХС = О

93. NE (20, 20)- (20, 180): LINE (20, 180)-(620, 180) 'LINE (20, KY * (UO / R))-(620, KY * (UO / R)) 'FOR J = 1 TO 7 4

94. NE (20 + J * 4, 179)-(20 + J * 4, 181) 'NEXT J

95. CATE 2, 3: PRINT "Id": LOCATE 23, 79: PRINT "t" i1. ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКА ***1. T > 300 THEN END1. DO1. T = T + 1

96. CUR = CURT * (1 EXP(-T / TD)) GOSUB LINEDROW LOOP WHILE CUR * R < U0 Ml:1. CURT = CUR TS = О DO1. T = T + 1 H = CUR * R

97. В = ВО * (1 EXP(-TS / TM)) CUR = CURT * EXP(-К * B)1. GOSUB LINEDROW1. TS = TS + 11. T > 300 THEN END1.OP WHILE H >= U01. CURT = CUR1. TS = 01. ВТ = В1. DO1. T = T + 11. В = ВТ * EXP(-TS / TM)

98. CUR = CURT + CURO * EXP(-K * B)1. GOSUB LINEDROW1. TS = TS + 11. T > 300 THEN END1.OP WHILE В > EE1. M2 :1. CURT = CUR TS = 0 DO1. T = T + 1

99. CUR = CURT + CUR0(1 EXP(-TS / TD))1. H = CUR * R1. GOSUB LINEDROW1. TS = TS + 11. T > 300 THEN END1.OP WHILE H < U01. GOTO Ml

100. ПОДПРОГРАММА ПОСТРОЕНИЯ ГРАФИКА +I1.NEDROW:

101. NE (20 + 2 * (T 1), 180 - KY * XXC)-(20 + 2 * T, 180 - KY * CUR) XXC = CUR RETURN

102. MDP AMPLIFIER ******************с R-C цепью в источнике питания и резонансным*** ***контуром в цели стока ***

103. CLS : SCREEN 9 COLOR 2, 0 ' или 10,0 PRINT "МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕЗОНАНСНОГО КАСКАДА НА

104. МОЩНОМ МДП-ТРАНЗИСТОРЕ " PRINT "ИНТЕГРИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ДИФУРАВНЕНИЙ

105. МЕТОДОМ РУНГЕ-КУТТА-МЕРСОНА " PRINT "ПРИ ПОЛОЖИТЕЛЬНОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ ПО1. НАПРЯЖЕНИЮ "

106. PRINT "КОНТУРА В ЦЕПИ СТОКА С ВХОДНЫМ СИГНАЛОМ "

107. PRINT "**************************** ГЕНЕРАТОР ВАН-ДЕР ПОЛЯ **************************"1. PRINTIразмерность массивов

108. С = 3.5Е-10 '---Сз-с -емкость затвор-сток (C12min)1. А9 = 8Е-12

109. В9 = 3.5Е-11: С9 = .088 '--- (А,В)коэффициенты аппроксимации

110. Е9 = 6.59Е-10 D9 = 1.3Е-10: F9 = .33 '--- (С,D)коэффициенты аппроксимации---Сопротивления цепей затвора и истока

111. G = 15: Z = 1.5 '------------------------------------Параметры источника питания транзистора

112. Е2 = 50: R2 = 3: С2 = .00002 '--- ЭДС, внутр.сопр-е,блокировочная емкость------------------------------------Параметры установления входного сигнала---v начальное смещение, Т - длительность импульса

113. V = 10.4: Т = ЗЕ-09: F = 1Е-08' F-длительность фронта импульса---VI амплитуда гармонического сигнала

114. VI = 1.8: Т1 = 1Е-08' — и полупериодг

115. Параметры резонансного контура---Lk индуктивность, СЗ - емкость контура1. = 9Е-08: СЗ = З.ЗЕ-11: Rk = 3'---сопротивление активных потерь------------------------------------Параметры источника питания диода

116. Е1 35: R1 = 3: CI = 1Е-09 '---ЭДС, внутр.сопр-е,блокировочная емкость

117. М = 2000'-----------------относительная магнитнаяпроницаемость

118. Мо = 4 * Pi * .0000001'--- универсальная магнитнаяпостоянная

119. Wn = 200 1-----------------число витков катушки индуктивности1 = .03 '-----------------длина средней линии магнитного поля--- (полусумма внешнего и внутреннего периметровмагнитопровода)

120. К = (М * Mo * Wn) / 1 — коэффициент пропорциональности ток-поле

121. К = 100 '---- Вначале пробуем фиксированный------------------------------------Параметры интегрирования---Н = ho начальный шаг, Q1 - погрешность вычислений

122. Н = 5Е-09: Q1 = .0001: X = 0'-начальное значение времени------------------------------------ Параметрыопределения периода колебаний

123. Q = 0'--- параметр смены знака------------------------------------Параметрыграфического вывода циклов1.--ТХ- графическое смещение по X

124. ТХ = 0: CYCLE = 0' счетчик циклов по 300 ***************************************************************************** *************************

125. GOTO 1222 '---------------------------------------------- обход при отладке-----------------------ВЫВОД ИСХОДНЫХ ДАННЫХ НА

126. ЭКРАН ----------------------

127. PRINT "IS, US, s, К > " I, U, S, P

128. PRINT "Cll, C12min > " c, A91. PRINT "A, В > " B9, C9

129. PRINT "C, C22min, D > " E9, D9, F9

130. PRINT "Ec, Rc, Rr > " E2, Z, G

131. PRINT "Umbx, Твх, Ти > " V, T, F

132. PRINT "Ho, Eps, To > " H, Ql, x

133. PRINT "Rhct, Сбл > " R2, , C2

134. T "Rkoht, Lkoht, Ckoht > "; Rk, Lk, C3 ' L10нГн по оригиналу PRINT "

135. PRINT " ПРОВЕСТИ РАСЧЕТ ? " DO: LOOP WHILE INKEY$ = ""------- ВЫЧИСЛИМ СОБСТВЕННУЮ РЕЗОНАНСНУЮ ЧАСТОТУ

136. КОНТУРА В ЦЕПИ СТОКА ------1222 Wo = Lk * СЗ: Wo = 1 / Wo: Ко = (Rk * Rk) / (4 * Lk * Lk)1. Wp = SQR(Wo Ко)

137. Tp = 2 * Pi / Wp '----------------------------периодрезонансной частоты

138. Fp = 1 / Tp '-------------------------------значениерезонансной частоты

139. Tb = 2 * T1 '--------------------------период частоты входного сигнала

140. Fb = 1 / Tb'-------------------------тоты входного сигналазначение час------ ИНТЕГРИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ДИФУРАВНЕНИИ МЕТОДОМ1. РУНГЕ-КУТТА-МЕРСОНА -----

141. N = 7' для 7 уравнений, с начальным шагом Но = H и точностью Eps = El- ввод начальных условий

142. У(1) = 0: ДО(1) = 0 '---- Начальное и текущее значения из-и

143. Y (3) = 0: W(3) = 0 ния i5---- Начальное и текущее значе1. Y(4) Е2: W(4) = Е2 '---ния ипит

144. Y (5) = 0: W (5) = 0 значения Ukoht

145. Y (б) = 0: W (6) = 0 значения и1пит

146. Y (7) = 0: W (7) = 0 значения идиода1. Ym = Y (2) : Tm = 0 'и ее фаза

147. Yn = Y (0) : Тп = 0 и ее фаза

148. GOSUB 1500 '--------------осей координат и оцифровка

149. Начальное и текущее знач'е---- Начальное и текущее---- Начальное и текущее---- Начальное и текущее---- Максимальная амплитуда---- Минимальная амплитудавывод1. НАЧАЛО РАСЧЕТА4 60 Q3 = 0: GOSUB 1180 ' --- Вычисляем следующие

150. F(1)=из-и, F(2)=Uc-h, F(3)=i4

151. D = 0 1-----------------Параметр для условий погрешности1. FOR J = 1 ТО N------------------------------------------- Вычисляем коэффициенты K0j

152. А (J) = F (J) * Н ' ------F(Yjo)

153. Y(J) = W(J) + A (J) / 3 '---Yjl--------------------- Задаем новые н.усл. Y(1)=U3и, Y(2)=Uc-h, Y(3)=i41. NEXT Ji1. X = X + H / 3

154. GOSUB 1180 1 ----------- Вычисляем следующие F(1)=U3и, F(2)=Uc-m, F(3)=i41. FOR J = 1 TO N------------------------------------------- Вычисляем коэффициенты Klj1. NEXT J i

155. GOSUB 118 0 ' ----------- Вычисляем следующие F(1)=U3и, F(2)=Uc-h, F(3)=i41. FOR J = 1 TO N------------------------------------------- Вычисляем коэффициенты K2j

156. С (J) = F(J) * H ' -----F (Yj 2)

157. Y (J) = W(J) + A (J) / 8 + .375 * C(J)'---Y j 31. NEXT J ?1. X = X + H / б

158. GOSUB 118 0 ' ----------- Вычисляем следующие F(1)=U3и, F(2)=Uc-h, F(3)=i41. FOR J = 1 TO N------------------------------------------- Вычисляем коэффициенты K3j

159. D(J) = F(J) * H ' -----F(Yj3)

160. Y(J) = W(J) + A (J) / 2 1.5 * C(J) + 2 * D(J) '--1. Y j 41. NEXT JI

161. X = X + H / 2 '----------------------------- С половинным шагом

162. GOSUB 1180 ' -----------Вычисляем следующие F(1)=U'3и, F(2)=ис-и, F(3)=i4

163. FOR J 1 TO N '------------------------------------------- Вычисляем коэффициенты K4j

164. E(J) = F(J) * H ' -----F(Yj 4)------------------------------------------- Вычисляем значения Yj, i+1

165. Y(J) = W(J) + (A (J) + 4 * D(J) + E (J) ) / б '--1. Yj5

166. Q2 = ABS (-2 * А (J) + 9 * С (J) 8 * D(J) + E(J))30

167. Q2 <= Q1 THEN GOTO M880 ' --------------------1. Первое условие выполнено

168. Q3 = 1: GOTO M8 90 ' ------------------------

169. Признак не выполнения Q3=l1. М880:

170. Q2 < Q1 / 30 THEN D = D + 1 1 ----------- Второеусловие не выполнено М890:1. NEXT JI

171. Q3 = 0 THEN 98 0 '----:---------------Если выполено 1-е условие вывод

172. X = X Н '----------------------------Вернуться кпредыдущему значению

173. FOR J = 1 ТО N 1-------------------------Восстановить начальные значения1. Y (J) = W(J) NEXT J

174. Н = Н / 2: GOTO 4 60 '-------------------Повторяемрасчет с 1/2 шагаI

175. IF D = N THEN Н = Н + Н '---------------Удвоитьшаг расчета, если второе--------------------------- условие не выполненодля всех 3-х переменных----------------------------- (погрешность менее1/30 заданной точности).

176. GOSUB 1770 '----------------------------Графическийвывод расчетных точек

177. CATE 2, 61: PRINT " t = "; : PRINT USING "#.##AAAA"; X; : PRINT

178. CATE 2, 12: PRINT " Ubx = "; : PRINT USING "##.##"; A7; : PRINT ";";

179. CATE 4, 12: PRINT " Ucn = "; : PRINT USING "##.##"; Y(2); : PRINT ";";

180. CATE 3, 28: PRINT "Ikoh = "; : PRINT USING "+##.##"; Y(5); : PRINT

181. CATE 3, 44: PRINT "Ig= : PRINT USING "#.##ЛАЛЛ"; Ig; : PRINT ";";

182. CATE 44: PRINT "B = "; : PRINT USING " + ####.#".; B; : PRINT------ ПОДСЧЕТ ПЕРИОДА СИГНАЛА ПО МАКСИМУМАМ

183. АМПЛИТУДЫ НА СТОКЕ -------1. F(5) > О THEN GOTO 1057

184. Q = 1: Ti = X Tm: Tn = X: GOTO 1064'--- сменилсязнак на минус, в Т1057 IF Q = 1 THEN 1060'— если была смена знака на- то Ti накоплен

185. Tm = X: Tj = X Tn: GOTO 10 64'- не было смены знака- копим1060 Q = 0: Тс = Ti + Tj

186. CATE 2, 44: PRINT "Tc= "; : PRINT USING "#. ##л/члл"; Тс; : PRINT ";";1064 IF Y(2) < Ym THEN Ym = Y(2): GOTO 1067'- фиксируем максимальные амплитуды1. Yi = Ym: Ym = Y(2)

187. CATE 2, 28: PRINT "Umax = "; : PRINT USING "+##.##"; Ym; : PRINT ";";1067 IF Y(2) > Yn THEN Yn Y(2): GOTO 1070' ----1. Yj = Yn: Yn = Y(2)

188. CATE 4, 28: PRINT "Umin = "; : PRINT USING "+##.##"; Yn; : PRINT1070 PRESS$ = INKEY$: IF PRESS$ = CHR$(27) THEN GOTO 1950

189. Ml = 25 '----------------------------Коэффициентобратной связи ток-поле

190. SO = б '-----------------------------Коэффициентусиления в цепи М-диода•------------------ИМИТАЦИЯ РЕАЛЬНОГО ВХОДНОГО

191. СИГНАЛА ---------------------

192. X <= F THEN Us = V * (1 ЕХР(-Х / Т)): GOTO1250-----------------------фронт и вершина импульсадлятся до Ти

193. В7 = COS(Pi * (X F) / Tl) - 1'------ форма входного сигнала - косинус

194. В7 = 1 + COS (Pi + Pi * (Х~- F) / Tl) 1------------'-- инверсный косинус1В7 0

195. А7 = Вб + VI * В7 '---------------текущая амплитудавходного сигнала1. А7 = Вб SO * Ur / Ml1Y(5)1. GOTO 12701250 Вб = Us '-----------------Вб фиксация величины смещения

196. А7 = Us SO * Ur / Ml'—'Y(5)---------------------------------------Ubx

197. B1 = В / 800: B2 = 1 + Bl: B3 = 1 / B2: B4 = 41. B11. Ua = (Y(7)) л aO

198. Е8 = D9 + Е9 * EXP(-F9 * Y(2))-----------------------------------Аппроксимациязависимость Ic(Uc-n ,из-и)

199. GOSUB 14 00 '---------------------вычисление гиперболического тангенса

200. F8 = I * (1 + HTN) '-------------вычисление М(Оз-и);1. К коэф. аппроксим.

201. F(1) = (II + 12) / С '------------------------------------------- из-и

202. F(2) = 13 / E8 '------------------------------------------------- Uc-и

203. F (3) = (Y(5) Y(3) * Rk) / Lk '---------------------------------- i5

204. F{4) = (16 14) / C2 '------------------------------------------ Опит

205. F (5) = (14 Y(3)) / C3 '---------------------------------------- Ukoht

206. F (6) = (Io Ig - Ic) / CI'-------------------------------------- U1

207. F(7) = Ic / Cs '------------------------------------------------- Ug1. Ur = Y(6) Y(7)1. RETURN---------------Подпрограмма гиперболического тангенса -----------------1400 AR = (S * (Y(l) U) /I)

208. HTN = (EXP (AR) EXP (-AR) ) / (EXP(AR) + EXP (1. AR) )1. RETURN1. ГРАФИКИ ВРЕМЕННЫХ1. ЗАВИСИМОСТЕЙ1500 WINDOW (0, 0) (383, 255): CLS : XOLD = X: YOLD = Y

209. PSET (30, 30): LINE -(360, 30) ' --------------выводим ось X

210. PSET (30, 30): LINE -(30, 240) ' --------------выводим ось Y----------------------------------------------деления по оси X

211. FOR X = 80 ТО 360 STEP 50 ' -------------------с шагом 30

212. PSET (X, 28): LINE -(X, 32) NEXT X LOCATE 24, 11. PRINT " 5 10 15 2025 30 t, нС";----------------------------------------------деления по оси Y

213. FOR Y = 50 TO 240 STEP 17.5 ' -----------------с шагом 17,5

214. PSET (29, Y): LINE -(31, Y) NEXT Y1.---------------------------------------------линияпитания каскада

215. FOR X = 30 TO 350 STEP 3 PSET (X, E2 * 3.5 + 30) NEXT Xi-----------------------------------------------Haзвание оси Y

216. PSET (TX + 30, Y(2) * 3.5 + 30)'---------------выводначальной точки иси

217. CATE 1, 9: PRINT "Ubx, Uch, изи;" LOCATE 1, 27: PRINT "Fbx = "; : PRINT USING Fb; : PRINT ";";

218. CATE 1, 44: PRINT "T = "; : PRINT USING "#.##ЛЛЛЛ"; Tb; : PRINT ";";

219. CATE 1, 58: PRINT "ВРЕМЕННАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ"; LOCATE 3, 61: PRINT " Трез = "; : PRINT USING "#.##АААА"; Tp; : PRINT ";";

220. CATE 4, 61: PRINT " Fpe3 = "; : PRINT USING "#.##AAAA"; Fp; : PRINT ";";

221. CATE 2, 28: PRINT "Umax = "; : PRINT USING "+##.##"; Ym; : PRINT ";";

222. РОСПУСКА Ч ГОСУД. . сл^ЕПИЛЯ! БИъЛЙОХЕКЛ 2.00^ \ 2- ~02