Резистивный материал

 

Использование: изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в технологии изготовления резисторов с функциональной зависимостью сопротивления от времени, работающих при комнатной температуре. Сущность изобретения: изобретение позволяет снизить интервал рабочих температур материала путем введения в резистивный материал, содержащий сульфид серебра, сульфид германия и сульфид элемента V группы, в качестве сульфида элемента V группы - сульфид мышьяка, при этом материал отвечает общей формуле (Ag₂S) · (GeS)_2(1-x)(As₂S₃)_x, где 0,1 ≅ х ≅ 0,5. 2 табл., 1 ил.

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в технологии изготовления резисторов с функциональной зависимостью электрического сопротивления от времени, работающих при комнатной температуре. Известен резистивный материал, содержащий сульфид меди и сульфид серебра. Данный материал обладает малой величиной электросопротивления, зависящего от времени (порядка 10^-2 Ом·м), а следовательно, не пригоден для использования в качестве резистивного материала в микроэлектронной аппаратуре с низкими значениями рабочих токов и напряжений, а также в тех областях электроники, где необходимы резисторы, имеющие значительно большие величины электросопротивления (10⁴ 10⁶ Ом·м), функционально зависящего от времени. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является резистивный материал с функциональной зависимостью электросопротивления от времени, содержащий сульфид серебра, сульфид германия и сульфид сурьмы. Недостаток этого материала состоит в том, что его область рабочих температур лежит при 100 150^oC, что не позволяет использовать данный материал в качестве резистивного материала с функциональной зависимостью электросопротивления от времени в устройствах, работающих при комнатной температуре. Цель изобретения снижение интервала рабочих температур резистивного материала до уровня комнатной температуры (10 30^oC). Цель достигается тем, что резистивный материал, содержащий сульфид серебра, сульфид германия и сульфидную добавку, согласно изобретению, в качестве сульфидной добавки содержит сульфид мышьяка, причем материал отвечает общей формуле (Ag₂S) · (GeS)_2(1-x)(As₂S₃)_x, где 0,1≅ · ≅ 0,5. При значениях x ниже 0,1 резистивный материал не обладает зависимостью электрического сопротивления от времени. При увеличении значения x выше 0,5 получаемые по описанной ниже методике образцы неоднородны по составу и содержат макроскопические включения соединений Ag₇AsS₆, AsS и Ag₂S, в результате чего электрические характеристики резистивного материала не воспроизводятся от образца к образцу, и материал не может быть использован для изготовления резисторов. Введение в состав резистивного материала сульфида мышьяка согласно формуле (Ag₂S)·(GeS)_2(1-x)(As₂S₃)_x, где 0,1 ≅ · ≅ 0,5, существенный признак, отличающий заявляемое решение от прототипа и обуславливающий его соответствие критерию "новизна". Решений, обладающих признаками, сходными с указанными отличительными признаками заявляемого объекта, нами не обнаружено, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "существенные отличия". На чертеже изображены кривые зависимостей удельного электрического сопротивления предлагаемого материала от времени при температуре 27^oC. Зависимость 1 относится к составу с x=0,1, зависимость 2 к составу с x=0,2, зависимость 3 к составу с x=0,3, зависимость 4 к составу с x=0,5. Предлагаемый резистивный материал получали следующим образом: взятые в заданных количествах металлическое серебро (осч), германий (осч), мышьяк (осч) и серу элементарную (осч) помещали в кварцевую ампулу, вакуумировали ее до давления остаточной атмосферы 2 МПа, запивали, осуществляли спекание исходных компонентов при температуре 925^oC, а затем полученный материал подвергали гомогенизирующему отжигу при 460^oC. Пример x=0,2. Металлическое серебро (осч) в количестве 1,0787 г. металлический германий (осч) в количестве 2,9036 г, металлический мышьяк (осч) в количестве 0,7492 г, серу элементарную (осч) в количестве 1,9239 г помещали в кварцевую ампулу, вакуумировали ее до давления 2 МПа, запаивали и осуществляли спекание исходных материалов при температуре 925^oC. Полученный в результате материал подвергали гомогенизирующему отжигу при 460^oC. Готовый продукт отвечает общей формуле (Ag₂S)_x(GeS)_2(1-x)(As₂S)_x с x=0,2 и представляет собой однородный слиток темно-серого цвета с металлическим блеском. Аналогично получали образцы резистивного материала, составы исходной шихты и конечного продукта которых приведены в табл. 1. Для измерения электрических характеристик резистивного материала из полученных слитков вырезали образцы в форме прямоугольного параллелепипеда. Поляризационные зависимости электрического сопротивления от времени измеряли двухэлектродным методом при положении к образцу разности потенциалов. Момент времени t=0 (фиг. 1) соответствует включению постоянного напряжения, прикладываемого к образцу. Процесс плавного увеличения электросопротивления со временем обусловлен постепенным подавлением ионной составляющей проводимости за счет явления поляризации. При этом подвижные ионы серебра накапливаются вблизи отрицательно заряженного электрода, создавая градиент концентрации по образцу. Наличие градиента концентрации положительно заряженных ионов серебра приводит к возникновению диффузионного потока ионов, направленного в противоположную по отношению к дрейфовому потоку ионов сторону. В стационарном состоянии дрейфовый и диффузионный потоки ионов компенсируют друг друга, и через образец течет только электронный ток. Следовательно, электропроводность образца уменьшается от величины σ_i+σ_e в момент времени t=0 до величины σ_e в установившемся поляризованном состоянии. Прикладываемая к образцу разность потенциалов выбирается меньше той величины, при которой начинается электролиз материала. Из приведенных на фиг. 1 поляризационных зависимостей рассчитывали время релаксации электросопротивления τ, принимая за его величину промежуток времени от начального момента t=0 до момента времени, когда электросопротивление достигает 90% от величины установившегося при достаточно больших временах электросопротивления. Измерение суммарной электропроводности s_Σ=σ_i+σ_e, соответствующей электропроводности образца в момент времени t=0, осуществляли с применением графитовых электродов с помощью моста переменного тока при частоте 1,592 кГц. Результаты измерений электронной и ионной компонент электропроводности при температуре 27^oC, а также значения времени релаксации электросопротивления для состава с различными значениями x приведены в табл. 1. Как видно из табл. 1, резистивные материалы, состав которых соответствует значениям x, превосходящим 0,5, характеризуются выделением макроскопических включений Ag₂AsS₆, AsS и Ag₂S, состав материала неоднороден по слитку, в результате чего электрические характеристики материала не производятся от образца к образцу. Это не позволяет использовать составы с x, превосходящим 0,5, в качестве резистивного материала. При уменьшении x ниже 0,1 величина ионной составляющей электропроводности σ₁ становится существенно ниже электронной проводимости. В результате поляризационный эффект оказывается выраженным очень слабо, а времена релаксации τ и относительное увеличение электросопротивления со временем в процессе поляризации значительно уменьшаются. Следовательно оптимальные значения x в общей формуле резистивного материала лежат в области 0,1 ≅ · ≅ 0,5. Из таблицы видно, что введение в резистивный материал сульфида мышьяка в качестве сульфидной добавки к сульфиду серебра и сульфиду германия обеспечивает величину электрического сопротивления предлагаемого материала на уровне электросопротивления прототипа (порядка 10⁶ Ом·м) при комнатной температуре (27^oC) при сохранении функциональной зависимости электросопротивления от времени. Как показали экспериментальные исследования, результаты которых приведены в табл. 2, такое изменение характеристик материала обусловлено тем, что в результате введения сульфида мышьяка низкотемпературная граница возникновения ионного электропереноса сдвигается в область более низких температур. Численные значения низкотемпературной границы ионного электропереноса оценивали на основе исследований температурных зависимостей электропроводности и диэлектрической проницаемости материала на переменном токе при частоте 1,592 кГц. Из табл. 2 следует, что в заявляемом материале ионная компонента электропроводности начинает оказывать влияние на электрические свойства материала при более низких температурах, чем в материале прототипа. Это обеспечивает проявление поляризационного эффекта и функциональной зависимости электросопротивления от времени на уровне комнатной температуры. Таким образом, приведенные характеристики позволяют сделать вывод о возможности применения резисторов на основе заявляемого материала в таймерах, автоматических коммутаторах и электронных схемах с длительными временными задержками, работающих при комнатных температурах.

Формула изобретения

Резистивный материал, содержащий сульфид серебра, сульфид германия и сульфид элемента V группы, отличающийся тем, что, с целью снижения температуры рабочего интервала до величины 10 30^oС, он содержит в качестве сульфида элемента V группы сульфид мышьяка и отвечает общей формуле (Ag₂S)_x(GeS)_2(1-x)(As₂S₃)x₁, где 0,1 ≅ x₁ < 0,5.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 18.12.2000

Номер и год публикации бюллетеня: 9-2003

Извещение опубликовано: 27.03.2003        

---