SU469978A2

SU469978A2 - Device for modeling potential fields

Info

Publication number: SU469978A2
Application number: SU1932346A
Authority: SU
Inventors: Сергей Васильевич Свечников; Анатолий Кузьмич Смовж; Виктор Борисович Богданович; Роман Евелевич Богуславский
Original assignee: Институт Полупроводников Ан Украинской Сср
Priority date: 1973-06-19
Filing date: 1973-06-19
Publication date: 1975-05-05

Description

Изобретение относитс к области моделировани потенциальных полей и может быть применено в вычислительной технике при построении автоматических систем, предназначенных дл математического моделировани различных процессов, в то,м числе нестационарных .The invention relates to the field of modeling potential fields and can be applied in computing technology in the construction of automatic systems for the mathematical modeling of various processes, including non-stationary ones.

ilo основному авт. свид. известно устройство дл моделировани потенциальных полей, содержащее основной (моделирующий) фотонровод щий слой, соединенный с источником питани , дополнительный (коммутирующий) фотопровод щий слой и прозрачный токопровод щнй слой, расположенные на прозрачной диэлектрической подложке.. Форма моделируемой области задаетс при помощи теневой маски, расположенной против моделирующего фотопровод щего сло .ilo main auth. swith A device for modeling potential fields is known, which contains a main (modeling) photonic conducting layer connected to a power source, an additional (switching) photoconductive layer and a transparent conducting layer, located on a transparent dielectric substrate. The shape of the simulated area is set using a shadow mask, opposite the modeling photoconductive layer.

Однако точность моделировани такого устройства недостаточно высока. На границе моделирующего и коммутирующего слоев, которые выполнены из разного фотопровод щего материала, имеетс гетеропереход, что обуславливает нелинейность вольт-амперной характеристики устройства. Это приводит к нарущению пропорциональности между значением моделируемой функции и потенциалом прозрачного токопровод щего сло в различных точках моделирующего устройства и, следовательно, к снижению точности моделировани .However, the accuracy of modeling such a device is not high enough. There is a heterojunction at the boundary of the modeling and switching layers, which are made of different photoconductive materials, which causes the non-linearity of the current-voltage characteristics of the device. This leads to a violation of proportionality between the value of the simulated function and the potential of the transparent conductive layer at different points of the simulator and, consequently, to a decrease in the accuracy of the simulation.

Целью изобретени вл етс повышение точности моделировани .The aim of the invention is to improve the accuracy of the simulation.

Дл этого предложенное устройство содержит дополнительный слой материала с высокой анизотропией электропроводимости, расположенный между основным и дополнительным фотопривод щими сло ми, которые выполнены из одного и того же материала. Дл повышени оптической разр дки входа и выхода анизотропный слой выполнен непрозрачным дл падающего излучени .For this, the proposed device contains an additional layer of material with high anisotropy of electrical conductivity, located between the main and additional photo-driving layers, which are made of the same material. In order to increase the optical discharge of the input and output, the anisotropic layer is made opaque to the incident radiation.

В предлагаемом устройстве гетеропереход отсутствует, так как моделирующий и коммутирующий слои выполнены из фотопровод щего полупроводникового материала с одной и той. же шириной запрещенной зоны, разделены слое.м материала с анизотропной электропроводностью , причем контакт как моделирующего , так и коммутирующего слоев соIn the proposed device, there is no heterojunction, since the modeling and switching layers are made of a photoconductive semiconductor material with the same one. the width of the forbidden zone, separated by a layer m of material with anisotropic electrical conductivity, and the contact of both the simulating and switching layers with

слоем материала с анизотропной электропроводностью вл етс омическим. Зтим достигаетс линейность вольт-амперной характеристики моделирующего устройства, что обуславливает высокую точность моделировани .a layer of material with anisotropic conductivity is ohmic. STEM achieves linearity of the current-voltage characteristics of the simulator, which leads to high accuracy of the simulation.

На чертеже показано предложенное устройство .The drawing shows the proposed device.

Устройство состоит из основного и дополнительного фотопровод щпх слоев 1, 2 и прозрачного токопровод щего сло 3, расположенных на прозрачной диэлектрической подложке 4. Между основными сло ми 1 и 2 расположен непрозрачный слой 5 с высокой анизотропией электропроводности, имеющий высокую проводимость по Z - направл ющей и низкую - по , У- направл ющим.The device consists of the main and additional photoconductor npc layers 1, 2 and the transparent conductive layer 3 located on the transparent dielectric substrate 4. Between the main layers 1 and 2 there is an opaque layer 5 with high electrical conductivity anisotropy, having high conductivity along the Z - guide and low - by, - guides.

В качестве хматериала дл изготовлени сло 5 может быть применена эпоксидна смола с внедренными в нее частицами ферромагнитного материала, полимеризовавша с в магнитном поле. Материалом дл изготовлени моделирующего 1 и коммутирующего 2 слоев служит, например, селенид .кадми . Слой 1 снабжен ннзкоомными электродами 6 дл подключени источника впещнего напр жени 7. Над слоем 1 размещена съемна тенева маска 8, форма которой задает форму исследуемой модели. Тенева маска 8 равномерно освещена световым потоком. Подвижный источник света, формирующий точечный световой зонд 9, расположен со стороны нрозрачной подложки 4.Epoxy resin with particles of a ferromagnetic material that has polymerized in a magnetic field can be used as a material for making layer 5. The material for the manufacture of simulating 1 and commuting 2 layers is, for example, selenide cadmi. Layer 1 is equipped with low-resistance electrodes 6 for connecting an input voltage source 7. A removable shadow mask 8 is placed above layer 1, the shape of which defines the shape of the model under study. The shadow mask 8 is uniformly illuminated by the luminous flux. A movable light source that forms a point light probe 9 is located on the side of the transparent substrate 4.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

В темноте проводимость сло 1 очень мала. Световой поток, пройд через маску 8, освещает некоторую область 10 сло 1, вызыва в нем вление внутреннего фотоэффекта. Проводимость освещенной области 10 сло I резко возрастает, ,а проводимость теневой области 11 сло 1 остаетс неизменной. Вследствие высокой кратности отношени световой проводимости сло 1 к проводимости в темноте ток от источника 7 протекает в основном через освещенную область 10, создава распределение потенциала, определ емое формой этой области. Моделирование неоднородных по проводи.мости областей проводитс при помощи теневой маски 8, характеризующейс соответствующей неоднородностью коэффициента пропускани падающего светового потока . При этом необходимо согласовать оптическую плотность маски 8 с люкс-амперной характеристикой материала сло 1. Точечный световой зонд 9 освещает через прозрачную диэлектрическую подложку 4 и прозрачный токопровод щий слой 3 локальную область дополнительного сло 2. Непрозрачность анизотропного сло 5 обеспечивает оптическую разв зку слоев 1 и 2. Проводимость освещенного участка сло 2 вследствие влени внутреннего фотоэффекта резко возрастает. Это создает условие дл передачи потенциалаIn the dark, the conductivity of layer 1 is very low. The luminous flux, having passed through the mask 8, illuminates a certain region 10 of layer 1, causing the appearance of an internal photoelectric effect in it. The conductivity of the illuminated region 10 of layer I increases sharply, and the conductivity of the shadow region 11 of layer 1 remains unchanged. Due to the high multiplicity of the ratio of the light conductivity of layer 1 to conductivity in the dark, the current from source 7 flows mainly through the illuminated region 10, creating a potential distribution determined by the shape of this region. Modeling of non-uniform conductive regions is carried out using the shadow mask 8, which is characterized by a corresponding heterogeneity of the transmittance of the incident light flux. At the same time, it is necessary to match the optical density of the mask 8 with the lux-ampere characteristic of the layer 1 material. A point light probe 9 illuminates through the transparent dielectric substrate 4 and the transparent conductive layer 3 the local region of the additional layer 2. The opacity of the anisotropic layer 5 provides optical isolation of layers 1 and 2. The conductivity of the illuminated portion of layer 2 due to the appearance of the internal photoelectric effect increases sharply. This creates a condition for the transfer of potential.

ф(А , У), соответствующего положению точечного светового зонда 9 участка сло 1, через участок анизотропного непрозрачного сло Б и освещенную область сло 2 на продрачный токопровод щий слой 3 и далее в цепь нагрузки . Распределение потенциала (f(X, У) на слое 1 определ етс построчным сканированием точечного светового зонда 9. Наличие в предлагаемом устройстве непрозрачного анизотропного сло позвол ет выполнить основной и дополнительный слои из одного и того же фотопровод щего материала. В том случае, когда провод щие частицы анизотропного непрозрачного сло 5 имеют омический контакт с материалом слоев 1 и 2, обеспечиваетс линейность вольт-амперной характеристики всего устройства и, следовательно , строгое соответствие выходного напр жени устройства результатам моделировани ,φ (A, Y), corresponding to the position of the point light probe 9 of the region of layer 1, through the region of the anisotropic opaque layer B and the lighted region of layer 2 onto the transducer conductive layer 3 and further into the load circuit. The potential distribution (f (X, Y) on layer 1 is determined by line-by-line scanning of a point-like light probe 9. The presence of an opaque anisotropic layer in the proposed device makes it possible to carry out the main and additional layers of the same photoconductive material. In the case where the wire The particles of anisotropic opaque layer 5 have ohmic contact with the material of layers 1 and 2, the linearity of the current-voltage characteristic of the entire device is ensured and, consequently, a strict correspondence of the output voltage The results of modeling,

реализуемого световым потоком и теневой маской 8 на моделирующем основном слое 1. Обеспечить омический контакт провод щих частиц анизотропного непрозрачного сло 5 с фотопровод щим материалом слоев 1 и 2 можно , покрыв их тонкой пленкой, например, металлического инди с помощью гальванонластики .realized by the luminous flux and the shadow mask 8 on the modeling main layer 1. It is possible to provide ohmic contact of the conductive particles of the anisotropic opaque layer 5 with the photoconductive material of layers 1 and 2 by covering them with a thin film, for example, metallic indium using galvanonlastic.

В предлагаемом устройстве отпадает необходимость в применении монохроматическихIn the proposed device eliminates the need for the use of monochromatic

световых потоков. Это упрощает создание высоких интенсивностей световых потоков, что из-за снижени инерционности фотопроводимости позвол ет повысить быстродействие предлагаемого устройства. Применение вместо теневой маски кинопроектора с кинопленкой , на которой отражены возможные изменени состо ни моделируемой среды, позвол ет исследовать нестационарные процессы аэрои гидродинамики и т. д.light streams. This simplifies the creation of high intensities of light fluxes, which, due to the decrease in inertia of photoconductivity, allows to increase the speed of the proposed device. The use of a film projector with a film, instead of a shadow mask, on which possible changes in the state of the simulated medium are reflected, makes it possible to investigate non-stationary processes of aero and hydrodynamics, etc.

Предмет изобретени Subject invention

Устройство дл моделировани потенциальных полей по авт. свид. 9 383067, отличающ е е с тем, что, с целью повыщени точности моделировани , оно дополнительно содержит непрозрачный слой с высокой анизотропией электропроводности , расположенный между основным и дополнительным фотопровод щими сло ми.Device for modeling potential fields by author. swith 9 383067, distinguished by the fact that, in order to increase the modeling accuracy, it additionally contains an opaque layer with high anisotropy of electrical conductivity located between the main and additional photoconductive layers.

I I I I I И И I I I I I And And