Устройство для моделирования потенциальных полей

 

О П И С А Н И Е (и) 469978

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву 383067 (22) Заявлено 19.06.73 (21) 1932346/18-24 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 05.05.75. Бюллетень ¹ 17

Дата опубликования описания 30.07.75 (51) М. Кл. б 06g i/48

Государственный комитет

Овввта Министров СССР (53) УДК 681.335(088.8) пв аепаМ изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

С. В. Свечников, А. К. Смовж, В. Б. Богданович и P. Е. Богуславский

Институт полупроводников АН Украинской ССР (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

ПОТЕНЦИАЛЪНЫХ ПОЛЕЙ

Изобретение относится к области моделирования потенциальных полей и может быть применено в вычислительной технике при построении автоматических систем, предназначенных для математического моделирования различных процессов, в том числе нестациопар ных.

Но основному авт. свид. известно устройство для моделирования потенциальных полей, содержащее основной (моделирующий) фотопроводящий слой, соединенныи с источником питания, дополнительный (коммутирующий) фотопроводящий слой и прозрачный токопроводящий слой, расположенные на прозрачной диэлектрическои подложке.- Форма моделируемой области задается при помощи теневой маски, расположенной против моделирующего фотопроводящего слоя.

Однако точность моделирования такого устройства недостаточно высока. На границе моделирующего и коммутирующего слоев, которые выполнены из разного фотопроводящего материала, имеется гетеропереход, что обуславливает нелинейность вольт-амперной характеристики устройства. Это приводит к нарушению пропорциональности между значением моделируемой функции и потенциалом прозрачного токопроводящего слоя в различных точках моделирующего устройства и, следовательно, к снижению точности моделирования.

Целью изобретения яв, гяется повышение точности моделирования.

Для этого предложенное устройство содержит дополнительный слой материала с высокой анизотропией электропроводимости, расположенныи между основным и дополнительным фотоприводящими слоями, которые выполнены из одного и того же материала. Для повышения оптической разрядки входа и вы1р хода анизотропный слой выполнен непрозрачным для падающего излучения.

В предлагаемом устройстве гетеропереход отсутствует, так как моделирующий и коммутирующий слои выполнены из фотопроводя15 щего полупроводникового материала с одной и той же шириной запрещенной зоны, разделены слоем материала с анизотропной электропроводностью, причем контакт как моделирующего, так и коммутирующего слоев со слоем материала с анизотропной электропроводностью является омическим. Этим достигается линейность вольт-амперной характеристики моделирующего устройства, что обуславливает высокую точность моделирования.

25 На чертеже показано предложенное устройство.

Устройство состоит из основного и дополнительного фотопроводящих слоев 1, 2 и прозрачного токопроводящего слоя 3, располо30 женных на прозрачной диэлектрической подложке 4. Между основными слоями 1 и 2 рас469978

50 положен непрозрачный слой 5 с высокой анизотропией электропроводности, имеющий высокую проводимость по Z — направляющей и низкую — по Х, У вЂ” направляющим.

В качестве материала для изготовления слоя 5 может быть применена эпоксидная смола с внедренными в нее частицами ферромагнитного материала, полимеризовавшаяся в магнитном поле. Материалом для изготовления моделирующего 1 и коммутирующего 2 слоев служит, например, селенид кадмия.

Слой 1 снабжен ннзкоомными электродами 6 для подключения источника внешнего напряжения 7. Над слоем 1 размещена съемная теневая маска 8, форма которой задает форму исследуемой модели. Теневая маска 8 равномерно освещена световым потоком. Подвижный источник света, формирующий точечный световой зонд 9, расположен со стороны прозрачной подложки 4.

Устройство работает следующим образом.

В темноте проводимость слоя 1 очень мала.

Световой поток, пройдя через маску 8, освещает некоторую область 10 слоя 1, вызывая в нем явление внутреннего фотоэффекта. Проводимость освещенной области 10 слоя 1 резко возрастает, а проводимость теневой области 11 слоя 1 остается неизменной. Вследствие высокой кратности отношения световой проводимости слоя 1 к проводимости в темноте ток от источника 7 протекает в основном через освещенную область 10, создавая распределение потенциала, определяемое формой этой области. Моделирование неоднородных по проводимости областей проводится при помощи теневой маски 8, характеризующейся соответствующей неоднородностью коэффициента пропускания падающего светового потока. При этом необходимо согласовать оптиче скую плотность маски 8 с люкс-амперной хг рактеристикой материала слоя 1, Точечный световой зонд 9 освещает через прозрачную диэлектрическую подложку 4 и прозрачный токопроводящий слой 3 локальную область дополнительного слоя 2. Непрозрачность анизотропного слоя 5 обеспечивает оптическую развязку слоев 1 и 2. Проводимость освещенного участка слоя 2 вследствие явления внутреннего фотоэффекта резко возрастает. Это создает условие для передачи потенциала

40 (Х, Y), соответствующего положению точечного светового зонда 9 участка слоя 1, через участок анизотропного непрозрачного слоя 5 и освещенную область слоя 2 на продрачный токопроводящий слой 3 и далее в цепь нагрузки. Распределение потенциала ср(Х, Y) на слое 1 определяется построчным сканированием точечного светового зонда 9.

Наличие в предлагаемом устройстве непрозрачного анизотропного слоя позволяет выполнить основной и дополнительный слои из одного и того же фотопроводящего материала.

В том случае, когда проводящие частицы анизотропного непрозрачного слоя 5 имеют омический контакт с материалом слоев 1 и 2, обеспечивается линейность вольт-амперной характеристики всего устройства и, следовательно, строгое соответствие выходного напряжения устройства результатам моделирования, реализуемого световым потоком и теневой маской 8 на моделирующем основном слое 1.

Обеспечить омический контакт проводящих частиц анизотропного непрозрачного слоя 5 с фотопроводящим материалом слоев 1 и 2 можно, покрыв их тонкой пленкой, например, металлического индия с помощью гальванопластики.

В предлагаемом устройстве отпадает необходимость в применении монохроматических световых потоков. Это упрощает создание высоких интенсивностей световых потоков, что из-за снижения инерционности фотопроводимости позволяет повысить быстродействие предлагаемого устройства. Применение вместо теневой маски кинопроектора с кинопленкой, па которой отражены возможные изменения состояния моделируемой среды, позволяет исследовать нестационарные процессы аэрои гидродинамики и т. д.

Предмет изобретения

Устройство для моделирования потенциальных полей по авт. свид. № 383067, о тл и ч а ющ е ес я тем, что, с целью повышения точности моделирования, оно дополнительно содержит непрозрачный слой с высокой анизотропией электропроводности, расположенный между основным и дополнительным фотопроводящими слоями.

469978

Составитель О. Сахаров

Техред М. Семенов

Редактор Л. Утехина

Корректор Н. Лебедева

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1857)9 Изд. № 680 Тираж 679 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5