RU2593456C2 - Method to control capacity of electric capacitor and variable capacitor based thereon - Google Patents

Method to control capacity of electric capacitor and variable capacitor based thereon Download PDF

Info

Publication number
RU2593456C2
RU2593456C2 RU2014100035/07A RU2014100035A RU2593456C2 RU 2593456 C2 RU2593456 C2 RU 2593456C2 RU 2014100035/07 A RU2014100035/07 A RU 2014100035/07A RU 2014100035 A RU2014100035 A RU 2014100035A RU 2593456 C2 RU2593456 C2 RU 2593456C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
capacitor
capacitance
field
plates
control
Prior art date
Application number
RU2014100035/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2014100035A (en
Inventor
Владимир Андреевич Степанец
Original Assignee
Владимир Андреевич Степанец
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Владимир Андреевич Степанец filed Critical Владимир Андреевич Степанец
Priority to RU2014100035/07A priority Critical patent/RU2593456C2/en
Publication of RU2014100035A publication Critical patent/RU2014100035A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2593456C2 publication Critical patent/RU2593456C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: method to control capacity of electric capacitor and variable capacitor on the basis of this method relates to radio electronic industry and can be used in capacitor engineering. According to invention the change in capacitance is achieved by blocking the field of one of its plates, for this purpose control electric field is created between a locked plate and a control grid located between plates, opposite to the main capacitor field; and regulation of capacitance is achieved by increasing or decreasing control electric field intensity.
EFFECT: technical result is wider range of capacitance change of electric capacitors with any dielectric material as well as higher efficiency and effectiveness of the control field.
2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к радиоэлектронной промышленности и может быть использовано в конденсаторостроении.The invention relates to the electronics industry and can be used in capacitor manufacturing.

Конденсаторы переменной емкости находят широкое применение в радиотехнике, системах автоматики, контроля и управления, генераторах электрической энергии. Принципиально, способы управления емкостью конденсатора основываются на изменении площади его обкладок, расстояния между ними и диэлектрической проницаемости применяемого диэлектрического материала или их комбинации и осуществляются механически (конденсаторы переменные и подстроечные), электрически и с помощью нелинейных элементов (вариконды, варикапы).Variable capacitors are widely used in radio engineering, automation, control and control systems, and electric power generators. Fundamentally, methods for controlling the capacitance of a capacitor are based on changing the area of its plates, the distance between them and the dielectric constant of the used dielectric material, or a combination thereof, and are carried out mechanically (variable and tuning capacitors), electrically and using non-linear elements (variconds, varicaps).

При этом вариконды увеличивают емкость с увеличением напряжения на обкладках. В варикапах и их аналогах на МДП-структурах (металл-диэлектрик-полупроводник) для изменения емкости используется зависимость ширины p-n-зонного перехода от приложенного напряжения: с увеличением напряжения емкость снижается вследствие увеличения ширины гомогенного или гетерогенного перехода. Использование в схемах управления емкостью и варикапов, и варикондов требует приложения специального дополнительного напряжения смещения. Варикапы имеют меньшую по сравнению с варикондами добротность, но большую стабильность емкости и меньшие потери при высоких частотах (см. Горшков А.П. «Переменные конденсаторы» // «Радио», 1947, №1; Кочеров А.В. «Конденсатор электрический» // «Большая Советская энциклопедия», М.: Советская энциклопедия, 1969-1978; Жеребцов И.П. Основы электроники. Л.: Энергоатомиздат, 1985, с.137-138, 150-151).At the same time, variconds increase capacity with increasing voltage on the plates. In varicaps and their analogues on MIS structures (metal-dielectric-semiconductor), the dependence of the width of the pn-junction transition on the applied voltage is used to change the capacitance: with increasing voltage, the capacitance decreases due to an increase in the width of a homogeneous or heterogeneous transition. The use of both varicaps and variconds in capacity control circuits requires the application of a special additional bias voltage. Varicaps have a lower quality factor compared to variconds, but greater capacitance stability and lower losses at high frequencies (see A. Gorshkov “Variable Capacitors” // Radio, 1947, No. 1; A. Kocherov, “Electric Capacitor "//" Big Soviet Encyclopedia ", Moscow: Soviet Encyclopedia, 1969-1978; Zherebtsov IP Fundamentals of Electronics. L.: Energoatomizdat, 1985, p.137-138, 150-151).

Известны способы управления абсолютной емкостью электрического конденсатора с изменением средней диэлектрической проницаемости диэлектрика конденсатора путем поляризации части диэлектрика в направлении основного поля конденсатора или перпендикулярно к нему, для чего к этой части диэлектрика прикладывают специальное управляющее электрическое поле, а также шунтированием части диэлектрика конденсатора (см. «Сегнетоэлектрический вариконд со встроенными устройствами блокирования прохождения постоянного тока», патент EA №003062 B1, МПК7 H01L 29/93, 1998 г.; «Конденсатор переменной емкости», авт. св. СССР №769650, МПК4 H01G 7/00, 1984 г.; «Способ управления емкостью электрического конденсатора и конденсатор переменной емкости на основе этого способа», патент РФ №2443033, МПК H01G 7/00, 2010 г.; «Способ управления емкостью электрического конденсатора и полупроводниковый конденсатор на его основе», патент РФ №2474903, МПК H01G 7/00, 2011 г.). Общим недостатком конденсаторов переменной емкости этого класса является сравнительно высокая конструкционная сложность и, как правило, небольшая емкость отдельных конденсаторов.Known methods for controlling the absolute capacitance of an electric capacitor with a change in the average dielectric constant of the capacitor dielectric by polarizing a part of the dielectric in the direction of the main field of the capacitor or perpendicular to it, for which a special control electric field is applied to this part of the dielectric, as well as bypassing the part of the dielectric of the capacitor (see " Ferroelectric varicond with integrated DC current blocking devices ", EA patent No. 003062 B1, IPC 7 H01L 29/93, 1998; “Variable capacitor”, ed. St. USSR No. 769650, IPC 4 H01G 7/00, 1984; “Method for controlling the capacitance of an electric capacitor and a variable capacitor based on this method”, RF patent No. 2443033, IPC H01G 7/00, 2010; “Method for controlling the capacitance of an electric capacitor and a semiconductor capacitor based on it”, RF patent No. 2474903, IPC H01G 7/00, 2011). A common disadvantage of variable capacitors of this class is the relatively high structural complexity and, as a rule, the small capacitance of individual capacitors.

Предлагаемое изобретение относится к способам управления емкостью конденсатора, связанным с изменением площади его обкладок. В том числе известен способ, при котором регулирование емкости в заданном диапазоне производят за счет механического воздействия на подвижную пластину или группу подвижных пластин, путем их перемещения относительно неподвижной или группы неподвижных пластин, при этом достигают одновременного изменения расстояния между пластинами и толщины диэлектрика между пластинами. По достижении требуемого значения емкости положение пластин фиксируют. Этот способ промышленно реализован в подстроечных конденсаторах и конденсаторах переменной емкости (см. А.П. Горшков «Переменные конденсаторы» //«Радио», 1947, №1; «Конденсатор переменной емкости», авт. св. СССР №1199, МПК6 H01G 5/06, 1924 г.).The present invention relates to methods for controlling the capacitance of a capacitor associated with a change in the area of its plates. Including a known method in which the regulation of capacitance in a given range is carried out due to mechanical action on the movable plate or group of movable plates, by moving them relative to a fixed or group of fixed plates, while achieving a simultaneous change in the distance between the plates and the thickness of the dielectric between the plates. Upon reaching the desired capacity value, the position of the plates is fixed. This method is industrially implemented in tuning capacitors and variable capacitors (see AP Gorshkov “Variable Capacitors” // Radio, 1947, No. 1; “Variable Capacitor”, ed. St. USSR No. 1199, IPC 6 H01G 5/06, 1924).

Основным недостатком этого способа является необходимость передачи механического воздействия на подвижные пластины, сложность конструкции, использование дорогостоящих материалов и драгоценных металлов при изготовлении. Поэтому устройства, его реализующие, отличаются высокой металлоемкостью, сложностью конструкции и они трудно миниатюризуемы.The main disadvantage of this method is the need to transfer mechanical effects on the movable plate, the complexity of the design, the use of expensive materials and precious metals in the manufacture. Therefore, devices that implement it are characterized by high metal consumption, complexity of construction and they are difficult to miniaturize.

Наиболее конструкционно близким к заявляемому изобретению является способ регулирования емкости заряда конденсатора, включающий изменение емкости до заданной величины, для чего в диэлектрике между обкладками конденсатора создают дополнительное непрерывно действующее электрическое поле, а изменение емкости осуществляют уменьшением или увеличением напряженности поля, при этом по достижении заданной величины емкости напряженность поля сохраняют неизменной. Дополнительное электрическое поле создают выполнением части среды между обкладками конденсатора токопроводящей путем введения в пространство между обкладками дополнительного проводящего электрода, который соединяют с источником регулярного электрического поля для повышения или уменьшения потенциала токопроводящей среды, причем дополнительное поле создают в виде электрического поля путем соединения дополнительного проводящего электрода с источником постоянного тока («Способ регулирования емкости заряда конденсатора», патент РФ №2034348, МПК H01G 7/00, 1987 г.).The most structurally close to the claimed invention is a method of regulating the capacitance of the capacitor charge, including changing the capacitance to a predetermined value, for which an additional continuously acting electric field is created in the dielectric between the capacitor plates, and the capacitance is changed by decreasing or increasing the field strength, and upon reaching the specified value capacitance field strength is kept unchanged. An additional electric field is created by performing a part of the medium between the plates of the conductive capacitor by introducing an additional conductive electrode into the space between the plates, which is connected to a source of a regular electric field to increase or decrease the potential of the conductive medium, and an additional field is created in the form of an electric field by connecting an additional conductive electrode with DC source (“Method for controlling the capacitance of a capacitor charge”, patent R №2034348, IPC H01G 7/00, 1987).

Суть этого способа, согласно описанию, заключается в уменьшении эффективной площади обкладок за счет индуцирования на их поверхности зарядов, вызываемых электростатическим полем дополнительного электрода. Поскольку указанные заряды связываются зарядом дополнительного электрода, то, по мнению автора изобретения, этим самым сокращается способность конденсатора накапливать основной заряд под действием основного поля, то есть уменьшается его основная емкость.The essence of this method, as described, is to reduce the effective area of the plates by inducing charges on their surface caused by the electrostatic field of the additional electrode. Since these charges are bound by the charge of the additional electrode, according to the author of the invention, this reduces the ability of the capacitor to accumulate the main charge under the action of the main field, that is, its main capacity decreases.

Недостатком данного, выбранного в качестве прототипа способа является недостаточный диапазон изменения емкости и низкая эффективность управляющего дополнительного поля. Это обусловлено тем, что поскольку дополнительный электрод гальванически не связан с обкладками, то имеет незначительную собственную емкость и для его заряжания потребуется приложить высокое напряжение.The disadvantage of this, selected as a prototype of the method is the insufficient range of capacitance and low efficiency of the control additional field. This is due to the fact that since the additional electrode is not galvanically connected to the plates, it has a negligible intrinsic capacitance and a high voltage will be required to charge it.

Задачей изобретения является расширение возможностей электрического способа управления емкостью конденсатора в части увеличения диапазона изменения емкости конденсаторов с любым диэлектриком, повышение экономичности управления емкостью и эффективности действия управляющего поля.The objective of the invention is to expand the capabilities of the electrical method for controlling the capacitance of a capacitor in terms of increasing the range of variation of the capacitance of capacitors with any dielectric, increasing the cost-effectiveness of controlling capacities and the effectiveness of the control field.

Решение поставленной задачи управления емкостью электрического конденсатора, состоит в том, что изменение емкости конденсатора достигают блокированием поля одной из его обкладок, для чего между блокируемой обкладкой и расположенной между обкладками управляющей сеткой создают управляющее электрическое поле, противоположное основному полю конденсатора, а регулирование емкости конденсатора осуществляют увеличением или уменьшением напряженности управляющего электрического поля.The solution of the problem of controlling the capacitance of an electric capacitor is that the change in the capacitance of the capacitor is achieved by blocking the field of one of its plates, for which a control electric field is created between the locked plate and the control grid located between the plates, opposite to the main field of the capacitor, and the capacitor is regulated increase or decrease in the intensity of the control electric field.

Физическое содержание указанного блокирования обкладки конденсатора заключается в полном или частичном прерывании емкостной связи между обкладками. При этом, в случае полного блокирования одной обкладки, общая емкость конденсатора будет минимальна и равна емкостной связи между управляющей сеткой, площадь которой значительно меньше, чем у обкладки, и другой обкладкой. А при частичном блокировании, когда управляющее поле меньше запирающего значения, общая емкость конденсатора, как функция от величины управляющего поля, будет находиться в пределах от минимальной до полной, равной емкости между блокируемой обкладкой, соединенной с управляющей сеткой, и другой обкладкой.The physical content of the indicated blocking of the capacitor plate consists in the complete or partial interruption of the capacitive coupling between the plates. In this case, in the case of a complete blocking of one cover, the total capacitance of the capacitor will be minimal and equal to the capacitive coupling between the control grid, the area of which is much smaller than that of the cover, and the other cover. And with partial blocking, when the control field is less than the blocking value, the total capacitance of the capacitor, as a function of the magnitude of the control field, will be in the range from minimum to full, equal to the capacity between the blocking plate connected to the control grid and another plate.

Покажем это математически. Из курса физики (см. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. М.: Наука, 1974. с.356-372; Савельев И.В. Курс общей физики. СПб.: Лань, 2008. с.54-57, 84-91; Ландсберг Г.С. (ред.) Элементарный учебник физики. Т2. М.: Физматлит, 2008. с.33-41, 71-91; Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. М.: Высшая школа, 1967. с.578), известно следующее.We show it mathematically. From a physics course (see Yavorsky B.M., Detlaf A.A. Handbook of Physics. M.: Nauka, 1974. p. 356-372; Savelyev I.V. Course in General Physics. St. Petersburg: Lan, 2008. p. 54-57, 84-91; Landsberg G.S. (ed.) Elementary textbook of physics. T2. M .: Fizmatlit, 2008. p. 33-41, 71-91; Bessonov L.A. Theoretical foundations of electrical engineering M.: Higher School, 1967. p.578), the following is known.

Емкость плоского конденсатора C равна:The capacitance of a flat capacitor C is equal to:

C = ε ε о S / d , ( 1 )

Figure 00000001
C = ε ε about S / d , ( one )
Figure 00000001

где S - площадь каждой обкладки или меньшей из них, d - расстояние между обкладками, εо - электрическая постоянная, ε - диэлектрическая проницаемость (относительная) вещества, находящегося между обкладками. При этом заполнение пространства между пластинами диэлектриком увеличивает емкость в ε раз.where S is the area of each plate or the smaller of them, d is the distance between the plates, ε о is the electric constant, ε is the dielectric constant (relative) of the substance located between the plates. In this case, filling the space between the plates with a dielectric increases the capacity by a factor of ε.

Также известно, что поле внутри заряженного полого проводника отсутствует. Таким образом, если обкладки плоского конденсатора соединить и подать на них один общий потенциал, то поле между обкладками будет равно нулю, заряды расположатся на внешних сторонах пластин, поле будет направлено вовне от обкладок конденсатора. При этом поля обкладок взаимно блокируют друг друга.It is also known that the field inside the charged hollow conductor is absent. Thus, if the plates of a flat capacitor are connected and one common potential is applied to them, then the field between the plates will be zero, the charges will be located on the outer sides of the plates, the field will be directed outward from the plates of the capacitor. At the same time, the fields of the plates mutually block each other.

Условие такого состояния можно записать как:The condition of this state can be written as:

E 1 = E 2 , ( 2 )

Figure 00000002
E one = E 2 , ( 2 )
Figure 00000002

где E1 и E2 - напряженность электрического поля у 1-й и 2-й обкладки конденсатора соответственно.where E 1 and E 2 are the electric field strengths at the 1st and 2nd capacitor plates, respectively.

Теперь усложним опыт, заменив одну из обкладок, допустим 1-ю, электродом в виде сетки. Пренебрегая неравномерностью распределения зарядов на сетке, при напряженности EC, для достаточно редкой сетки, очевидно, получим:Now we will complicate the experiment by replacing one of the plates, say the 1st, with an electrode in the form of a grid. Neglecting the uneven distribution of charges on the grid, at a strength E C , for a fairly rare grid, we obviously get:

E С < E 2 . ( 3 )

Figure 00000003
E FROM < E 2 . ( 3 )
Figure 00000003

Физически это будет означать проникновение части поля 2-й обкладки через сетку. Воспрепятствовать этому можно, если сформировать встречный поток напряженности управляющего поля EУ, равный или превышающий разность потоков напряженности из неравенства (3):Physically, this will mean the penetration of part of the field of the 2nd lining through the grid. This can be prevented if we form a counter flow of the control field intensity E У equal to or greater than the difference in the intensity flows from inequality (3):

E У E 2 E С . ( 4 )

Figure 00000004
E At E 2 - E FROM . ( four )
Figure 00000004

Для этого надо подать на управляющую сетку и 2-ю обкладку соответствующее управляющее напряжение UУ:For this purpose it is necessary to submit to the control grid and 2nd plate of a corresponding control voltage U U:

U У = E У d С 2 , ( 5 )

Figure 00000005
U At = E At d FROM 2 , ( 5 )
Figure 00000005

где dC2 - расстояние между управляющей сеткой и 2-й обкладкой. Понятно, что чем меньше dC2, тем эффективнее действие управляющего напряжения UУ.where d C2 is the distance between the control grid and the 2nd lining. It is clear that the smaller d C2 , the more effective the action of the control voltage U U.

Распространим вышеизложенное на предлагаемый трехэлектродный плоский конденсатор.We extend the foregoing to the proposed three-electrode flat capacitor.

На фиг.1, 2 показан вариант конструкции конденсатора переменной емкости, реализующий предлагаемый способ управления емкостью конденсатора.Figure 1, 2 shows a design variant of a capacitor of variable capacitance that implements the proposed method for controlling the capacitance of a capacitor.

Устройство содержит разделенные диэлектриком 4 обкладки 1, 2, предназначенные для создания основного поля конденсатора, и расположенную между ними управляющую сетку 3, служащую для формирования управляющего поля. Управляющая сетка 3 и обкладка 2 подключены к разным полюсам источника регулируемого напряжения 5.The device contains dielectric 4-coated plates 1, 2, designed to create the main field of the capacitor, and located between the control grid 3, which serves to form the control field. The control grid 3 and the lining 2 are connected to different poles of the adjustable voltage source 5.

При этом диэлектрик 4 может быть любым, в том числе и разного типа в разных областях межэлектродного пространства.In this case, the dielectric 4 can be any, including various types in different areas of the interelectrode space.

Работа устройства заключаются в следующем.The operation of the device are as follows.

При UУ=0 поток напряженности основного поля максимален, а следовательно, максимальна и емкость конденсатора (см. фиг.3). Большая часть потока напряженности приходится на обкладки конденсатора, меньшую его часть перехватывает сетка.When U Y = 0, the flux of the main field strength is maximum, and therefore, the capacitance of the capacitor is also maximum (see Fig. 3). Most of the flow of tension falls on the capacitor plates, a smaller part of it is intercepted by the grid.

При запирающем значении UУ=UУзап, определяемом из условий (4, 5), поток напряженности основного поля минимален и сводится к потоку напряженности между обкладкой 1 и сеткой 3 (см. фиг.5). Соответственно, согласно выражению (1), минимальна и емкость конденсатора, поскольку площадь сетки значительно меньше площади обкладок.When the blocking value U Y = U Uzap , determined from the conditions (4, 5), the flux of the main field strength is minimal and is reduced to the flux of tension between the lining 1 and the grid 3 (see figure 5). Accordingly, according to expression (1), the capacitance of the capacitor is also minimal, since the grid area is much smaller than the area of the plates.

Промежуточным значениям UУ, от 0 до UУзап, соответствуют промежуточные значения емкости конденсатора C, от емкости между обкладкой 1 и обкладкой 2, соединенной с сеткой 3: C1(2+С) до емкости между обкладкой 1 и сеткой 3: C1C (см. фиг.4). Причем при увеличении абсолютного значения управляющего напряжения емкость конденсатора уменьшается.The intermediate values of U U , from 0 to U Uzap , correspond to the intermediate values of the capacitor C, from the capacitance between the lining 1 and the lining 2 connected to the grid 3: C 1 (2 + С) to the capacitance between the lining 1 and the grid 3: C 1C (see figure 4). Moreover, with an increase in the absolute value of the control voltage, the capacitor capacitance decreases.

Также заметим, что для увеличения эффективности управляющего напряжения надо максимально приближать сетку к экранируемой обкладке, а для увеличения диапазона регулирования емкости - делать сетку максимально редкой.Also note that to increase the efficiency of the control voltage, it is necessary to bring the grid as close as possible to the shielded cover, and to increase the range of capacity regulation, make the grid as rare as possible.

Управление емкостью конденсатора осуществляется следующим образом.The capacitor capacitance is controlled as follows.

Прикладывая к обкладкам 1, 2 конденсатора в общем случае изменяющееся рабочее напряжение Up(t), получают основное рабочее поле напряженностью, в общем случае, Ep(t). Управляющее поле напряженностью Eу между управляющей сеткой 3 и блокируемой обкладкой 2 создают приложением к ним управляющего напряжения Uу, подводимого от источника 5 регулируемого напряжения.Applying to the plates 1, 2 of the capacitor in the General case, the changing operating voltage U p (t), get the main working field intensity, in the General case, E p (t). A control field of intensity E y between the control grid 3 and the lockable cover 2 is created by applying to them a control voltage U y supplied from the regulated voltage source 5.

Емкость конденсатора регулируют увеличением или уменьшением напряженности управляющего поля, путем изменения значения управляющего напряжения Uу. По достижении заданной величины рабочей емкости Cp конденсатора напряженность управляющего поля сохраняют неизменной.The capacitance of the capacitor is controlled by increasing or decreasing the control field strength by changing the value of the control voltage U y . Upon reaching the specified value of the working capacitance C p of the capacitor, the control field intensity is kept unchanged.

Рассмотрим пример практической реализации устройства.Consider an example of a practical implementation of the device.

В частном случае использования вакуума в качестве диэлектрика, как нетрудно заметить, получаем давно и хорошо известный ламповый триод, за исключением уже не нужной цепи подогрева катода. Из литературы известны параметры триодов, сконструированных для разных прикладных задач. В том числе, для повышения крутизны усилительных характеристик, повышают входную емкость Cвх, уменьшая расстояние сетка - катод до десятков микрон. А для уменьшения паразитных связей триода уменьшают проходную емкость Cпр сетка - анод до значений, на порядок меньших выходной емкости Cвых триода катод - анод (см. Жеребцов И.П. Основы электроники. Л.: Энергоатомиздат, 1985, с.224-228).In the particular case of using vacuum as a dielectric, it is easy to see that we obtain a long and well-known tube triode, with the exception of the cathode heating circuit, which is no longer needed. The parameters of triodes designed for various applied problems are known from the literature. In particular, to increase the steepness of the amplification characteristics, increase the input capacitance C in , reducing the grid-cathode distance to tens of microns. And to reduce the parasitic bonds of the triode, the passage capacitance C pr grid - anode is reduced to values that are an order of magnitude smaller than the output capacitance C of the output triode cathode - anode (see I. Zherebtsov, Fundamentals of Electronics. L .: Energoatomizdat, 1985, p. 224- 228).

Например, для триода 6Н2П-ЕВ с номинальным анодным напряжением 250 В запирающее напряжение составляет -4 В, Cвых=2,5 пФ, Cвх=2,35 пФ, Cпр=0,55 пФ (см. Кацнельсон Б.В., Ларионов А.С. Отечественные приемно-усилительные лампы и их зарубежные аналоги (справочник). М.: Энергоиздат, 1981, с.140).For example, for a 6N2P-EV triode with a nominal anode voltage of 250 V, the blocking voltage is -4 V, C out = 2.5 pF, C in = 2.35 pF, C pr = 0.55 pF (see B. Katznelson ., Larionov A.S. Domestic receiving-amplifying lamps and their foreign analogues (reference book), Moscow: Energoizdat, 1981, p.140).

Таким образом, конденсатор переменной емкости, построенный по предложенной методике на базе лампового триода 6Н2П-ЕВ, с номинальным напряжением 250 В, при изменении управляющего напряжения в диапазоне от 0 В до -4 В дает общее уменьшение емкости конденсатора примерно в 5 раз, от порядка 2,7 пФ до 0,55 пФ.Thus, a variable capacitor constructed according to the proposed method based on a 6N2P-EV tube triode with a rated voltage of 250 V, when the control voltage changes in the range from 0 V to -4 V, gives a total decrease in the capacitor capacity by about 5 times, from an order of magnitude 2.7 pF to 0.55 pF.

Сопоставительный анализ с близкими аналогами и прототипом показывает, что предлагаемый способ управления емкостью конденсатора и устройство на его основе отличаются иной, более универсальной и более экономичной технологией изменения эффективной площади обкладок конденсатора.A comparative analysis with close analogues and prototype shows that the proposed method for controlling the capacitance of a capacitor and a device based on it differ in a different, more universal and more economical technology for changing the effective area of the capacitor plates.

В том числе, от способа и устройства с механическим регулирование емкости в заданном диапазоне за счет механического воздействия на подвижную пластину или группу подвижных пластин, путем их перемещения относительно неподвижной или группы неподвижных пластин (см. А.П. Горшков «Переменные конденсаторы» //«Радио», 1947 г., №1; «Конденсатор переменной емкости», авт. св. СССР №1199, МПК6 H01G 5/06, 1924 г.). Предлагаемое изобретение не требует передачи механических воздействий и, соответственно, лишено присущих механическим устройствам недостатков: низкого быстродействия, сложности конструкции, использования дорогостоящих материалов и драгоценных металлов при изготовлении, высокой металлоемкости, трудностей в миниатюризации.Including, from a method and device with mechanical regulation of capacitance in a given range due to mechanical action on a moving plate or group of moving plates, by moving them relative to a fixed plate or a group of fixed plates (see AP Gorshkov “Variable Capacitors” // Radio, 1947, No. 1; Variable Capacitor, ed. St. USSR No. 1199, IPC 6 H01G 5/06, 1924). The present invention does not require the transmission of mechanical effects and, accordingly, is devoid of the inherent disadvantages of mechanical devices: low speed, design complexity, the use of expensive materials and precious metals in the manufacture, high metal consumption, difficulties in miniaturization.

В отличие от способа, реализованного в изобретении «Способ регулирования емкости заряда конденсатора» (патент РФ №2034348, МПК H01C 7/00, 1987 г.), в котором эффект изменения емкости трехэлектродного конденсатора достигается созданием в диэлектрике между обкладками конденсатора дополнительного непрерывно действующего электрического поля с помощью дополнительного проводящего электрода, который соединяют с источником постоянного тока, в предложенном способе технический эффект получают блокированием поля одной из его обкладок, для чего между блокируемой обкладкой и расположенной между обкладками управляющей сеткой создают управляющее электрическое поле, противоположное основному полю конденсатора, а регулирование емкости конденсатора осуществляют увеличением или уменьшением напряженности управляющего электрического поля, что устраняет недостатки прототипа, расширяет диапазон изменения емкости, повышает экономичность устройства и эффективность применения управляющего поля конденсатора.In contrast to the method implemented in the invention, “Method for regulating the capacitance of a capacitor charge” (RF patent No. 2034348, IPC H01C 7/00, 1987), in which the effect of changing the capacitance of a three-electrode capacitor is achieved by creating an additional continuously acting electric in the dielectric between the capacitor plates field using an additional conductive electrode, which is connected to a direct current source, in the proposed method, the technical effect is obtained by blocking the field of one of its plates, for which between covered with a lining and located between the lining of the control grid create a control electric field opposite to the main field of the capacitor, and the capacitance of the capacitor is regulated by increasing or decreasing the control electric field, which eliminates the disadvantages of the prototype, extends the range of capacitance, increases the efficiency of the device and the efficiency of the control field of the capacitor .

Таким образом, предлагаемое изобретение соответствует критерию "новизна" и "изобретательский уровень".Thus, the present invention meets the criteria of "novelty" and "inventive step".

Использование предлагаемого способа управления емкостью конденсатора и устройства на его основе дает, по сравнению с существующими способами электрического управления, следующий технический результат:Using the proposed method for controlling the capacitance of a capacitor and a device based on it gives, in comparison with existing methods of electrical control, the following technical result:

расширяет диапазон изменения емкости конденсатора;expands the range of capacitor capacitance;

позволяет управлять емкостью конденсатора с любым диэлектриком;allows you to control the capacitance of a capacitor with any dielectric;

повышает экономичность процесса управления емкостью конденсатора за счет большей эффективности действия управляющего поля.increases the efficiency of the process of controlling the capacitance of the capacitor due to the greater efficiency of the control field.

Перспективы промышленного применения изобретения не вызывают трудностей, поскольку предполагается использование существующих, освоенных технологий конденсаторостроения и микроэлектроники, а также не требуется применение каких-либо неизвестных современной промышленности средств, материалов или элементов.The prospects for the industrial application of the invention do not cause difficulties, since it is supposed to use existing, mastered technologies of capacitor engineering and microelectronics, and also it does not require the use of any means, materials or elements unknown to modern industry.

Например, для создания переменных конденсаторов большой емкости может быть применена технология пленочной намотки, широко используемая в производстве конденсаторов с органическими диэлектриками (см. Меркулов В.И. Основы конденсаторостроения. Томск: Томский ПУ, 2001, с.98-99, 108-110).For example, to create variable capacitors of large capacity, the film winding technology that is widely used in the production of capacitors with organic dielectrics can be applied (see Merkulov V.I. Fundamentals of capacitor engineering. Tomsk: Tomsk PU, 2001, pp. 98-99, 108-110 )

Claims (2)

1. Способ управления емкостью электрического конденсатора с помощью управляющего электрического поля, формируемого расположенной между обкладками управляющей сеткой, отличающийся тем, что изменение емкости конденсатора достигают блокированием поля одной из его обкладок, для чего между блокируемой обкладкой и управляющей сеткой создают управляющее электрическое поле, противоположное основному полю конденсатора, а изменение емкости конденсатора осуществляют увеличением или уменьшением напряженности управляющего электрического поля.1. A method of controlling the capacitance of an electric capacitor using a control electric field generated by a control grid located between the plates, characterized in that the change in the capacitance of the capacitor is achieved by blocking the field of one of its plates, for which a control electric field is created between the locked plate and the control grid, opposite to the main the capacitor field, and a change in the capacitance of the capacitor is carried out by increasing or decreasing the voltage of the control electric i. 2. Конденсатор переменной емкости, содержащий разделенные диэлектриком, по меньшей мере, две обкладки, предназначенные для создания основного поля конденсатора, и управляющую сетку между ними, служащую для формирования управляющего электрического поля, отличающийся тем, что управляющая сетка и одна из обкладок конденсатора подключены к разным полюсам источника регулируемого напряжения. 2. A capacitor of variable capacitance, comprising at least two plates separated by a dielectric, intended to create the main field of the capacitor, and a control grid between them, used to form a control electric field, characterized in that the control grid and one of the capacitor plates are connected to different poles of the adjustable voltage source.
RU2014100035/07A 2014-01-09 2014-01-09 Method to control capacity of electric capacitor and variable capacitor based thereon RU2593456C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014100035/07A RU2593456C2 (en) 2014-01-09 2014-01-09 Method to control capacity of electric capacitor and variable capacitor based thereon

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014100035/07A RU2593456C2 (en) 2014-01-09 2014-01-09 Method to control capacity of electric capacitor and variable capacitor based thereon

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014100035A RU2014100035A (en) 2015-07-20
RU2593456C2 true RU2593456C2 (en) 2016-08-10

Family

ID=53611242

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014100035/07A RU2593456C2 (en) 2014-01-09 2014-01-09 Method to control capacity of electric capacitor and variable capacitor based thereon

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2593456C2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3911812A1 (en) * 1989-04-11 1990-10-18 Siemens Ag Fast moisture sensor on a polymer base - having sensitive polymer layer, sputtered cathode dust, cover electrode, resistance cells and electrical current
RU2034348C1 (en) * 1987-06-01 1995-04-30 Подуст Олег Петрович Capacitor charge regulation method
US20070242410A1 (en) * 2004-06-01 2007-10-18 Leeper William F Ii Voltage variable capacitor
CN101241801A (en) * 2008-03-11 2008-08-13 浙江大学 A design method for digital controllable variable capacitor
RU2443033C1 (en) * 2010-12-24 2012-02-20 Владимир Андреевич Степанец Method for managing the capacity of electric capacitor and the capacitor with variable capacity on the basis of the method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2034348C1 (en) * 1987-06-01 1995-04-30 Подуст Олег Петрович Capacitor charge regulation method
DE3911812A1 (en) * 1989-04-11 1990-10-18 Siemens Ag Fast moisture sensor on a polymer base - having sensitive polymer layer, sputtered cathode dust, cover electrode, resistance cells and electrical current
US20070242410A1 (en) * 2004-06-01 2007-10-18 Leeper William F Ii Voltage variable capacitor
CN101241801A (en) * 2008-03-11 2008-08-13 浙江大学 A design method for digital controllable variable capacitor
RU2443033C1 (en) * 2010-12-24 2012-02-20 Владимир Андреевич Степанец Method for managing the capacity of electric capacitor and the capacitor with variable capacity on the basis of the method

Also Published As

Publication number Publication date
RU2014100035A (en) 2015-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6798011B2 (en) Multi-terminal MOS varactor
JP6485198B2 (en) Resonant inverter and resonant power supply
US10381503B2 (en) Apparatus and method for controlling doping
Ghaffarinejad et al. Superior performance of half-wave to full-wave rectifier as a power conditioning circuit for triboelectric nanogenerators: Application to contact-separation and sliding mode TENG
US9041440B2 (en) Graphene-based frequency tripler
RU2593456C2 (en) Method to control capacity of electric capacitor and variable capacitor based thereon
WO2015182363A1 (en) Integrated mos varicap, and voltage controlled oscillator and filter which have same
RU2474903C1 (en) Method to control capacitance of electric capacitor and semiconductor capacitor on its basis
US4044249A (en) Voltage supply including bilateral attenuator
CN106054424A (en) Terahertz liquid crystal phase shifter based on surface plasmon polaritons
US2173910A (en) Circuits for the amplification of electric oscillation
KR20130013415A (en) High voltage and current variable capacitance condenser with single pole plate structure
CN113628952A (en) Quadrupole rod mass analyzer based on single-path radio frequency driving
US3119971A (en) Power oscillator with remote tank
DE102011100356B4 (en) Device for charging batteries
US1910040A (en) Pushpull amplifier
DE863097C (en) Generator for generating electrical oscillations of variable frequency
US2856576A (en) Regulated power supply
SU1053269A1 (en) Method of amplifying electric oscillations
US2033112A (en) Electron discharge device
KR102249909B1 (en) Tunable capacitor and energy harvester by using the same
US2927286A (en) Push-pull reactance tube stage
US2202873A (en) Apparatus for rectifying alternating currents
US2245159A (en) Electron discharge apparatus
DE722052C (en) Magnetron circuit

Legal Events

Date Code Title Description
FA92 Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted)

Effective date: 20150707