175005. lajstromszámú szabadalom • Mágneses térrel vezérelt küszöbérték kapcsoló
3 175005 4 áram-feszültség karakterisztikáját az 1. ábra mutatja. Jellemző az Us küszöbfeszültség, amelynek a nyomástól való függése a kapcsolóként való működtetés alapjául szolgál. A javasolt megoldási változatoknál a nyomás előállításához szükséges átalakító rendszerek 5 közvetlen mechanikus kapcsolatban állnak az alkatrész szerkezetével. Ezek a megoldások a mechanikus beszabályozási problémák következtében rendszerükből folyóan költségesek és műszakilag megbízhatatlanok. Ezeknek az elrendezéseknek a kapcsolási tulaj- io donsága rosszul reprodukálható és stabilitása nem kielégítő. Elektronikus alkatrészekhez integrálható, nemmechanikus vezérlési lehetőségre van szükség. Vezérlőközegként mágneses térerőt alkalmazva lehetségessé 15 válnak ilyen megoldások. A nem-mechanikus módon előállított nyomás feltételezi a küszöbfeszültségnek, valamint az ettől függő paraméterek szórásának csökkenését. Különösen előnyös a vezérlési elvnek az alkatrész technológiába való bevonása anélkül, hogy ez 20 járulékos konstrukciós költséget jelentene. A kapcsolóelem ebben az alakjában a műveleti elektronika követelményeit kielégíti. A járulékos átalakító elemek, mint a piezokristályok vagy mechanikus nyomórendszerek elhagyása következtében az előállítás mű- 25 szakilag és gazdaságilag kis költségigényű. A küszöbérték-kapcsoló megfelelő fotolitografikus szerkesztés után szilícium, üveg vagy fém szubsztrátumra homogén technológiai eljárással - például katódporlasztással - vékonyrétegként teljes egészében előállítható. 30 Ily módon egy integrálható mágneses térrel vezérelt kapcsolóelemet kapunk, amelynél az amorf félvezető anyag vezetőképessége nyomástól függő küszöbértékkarakterisztikával rendelkezik. Az amorf félvezető anyag egy mágneses alapelektróda és egy mágneses 35 fedőelektróda között van elrendezve. A mágneses tér hatására megváltozik a küszöbfeszültség, és a kapcsolási folyamat érintés nélkül létrejön. A kapcsolási folyamat érzékenysége megnövelhető, ha a szigetelőrétegbe egy vagy több fémből levő közbenső réteget 40 viszünk be, amely mágneses vagy nem-mágneses lehet. Több küszöbérték-kapcsoló vonható össze soros és/vagy párhuzamos kapcsolásban. A találmányt az alábbiakban egy kiviteli példa kapcsán ismertetjük részletesebben. A mellékelt rajzon az 45 1. ábra egy ismert küszöbérték-kapcsoló áram-feszültség karakterisztikáját mutatja, a 2. ábra a találmány szerinti küszöbérték-kapcsoló metszetét szemlélteti, és a 3. ábra a szigetelőréteg egy speciális elrendezését 50 mutatja metszetben. Az 1 szubsztráton, amely például fémből vagy üvegből lehet, található az önmagában ismert módon előállított küszöbérték-kapcsoló (2. ábra). Az 1 szubsztráton található az első réteg, amely a 2 alap- 55 elektróda, és amely például nikkel-krómból van. Ezen a 3 szigetelő réteg található, amely például szili ciumdioxid, majd az amorf 4 félvezető és az 5 fedőelektróda, amely például szintén nikkel-krómból van. Az 5 fedőelektróda felett van a 6 csatlakozó réteg, amely 60 alumíniumból készülhet. Egy további 7 csatlakozó réteg, amely szintén alumíniumból készülhet, a 2 alapelektródának a többi réteg által nem fedett részére van felvive. A 3 szigetelőrétegen egy 8 áttörés található, amelyen keresztül az amorf 4 félvezető a 2 alapelektródával tud érintkezni. A különböző rétegek sorrendjének megválasztása lehetővé teszi a megfelelő fotolitografikus kialakítás után az Us küszöb feszültség mágneses vezérlését. A nikkel-króm vagy hasonló anyagok mágneses tulajdonsága következeiében a 2 alapelektróda és az 5 fedőelektróda között a 9 mágneses tér hatására nyomóerő lép fel. Amennyiben a küszöbérték-kapcsoló 2 alapelektródája és 5 fedőelektródája között váltakozó feszültség van, amelynek csúcsértéke kisebb mint az Us küszöbfeszültség, úgy az Us küszöbfeszültségnek meghatározott külső nyomása US1 küszöbfeszültségre való csökkentése következtében a kapcsolási folyamat kiváltható, illetve a nyomás csökkentésével a kapcsoló bontható. Az Us küszöbfeszültség vezérlésére állandó, illetve elektromágnest alkalmazva a küszöbérték-kapcsoló két- vagy négypólusként működtethető. A teljes szerkezet kis rétegvastagsága, amely mintegy 2 pm, lehetővé teszi, hogy már kis mégneses indukció az Us küszöbfeszültséget nagymértékben megváltoztassa. Elektródanyagként magnetosztrikciós tulajdonságú anyagot, például nikkelt alkalmazva, a vertikális erőkomponens mellett egy járulékos érintőleges erőkomponens is fellép. Mindkét erőkomponens az alkatrész szerkezetének mechannikus stabilizálására hatással van, s emelett javítja az Us küszöbfeszültségnek a mágneses térrel történő vezérlését. A működési tulajdonságok további javítása érhető el további fémes, mágneses vagy nem-mágneses 10 közbenső rétegeknek a 3 szigetelőrétegbe való beépítése révén (3. ábra). Nem vezérelt küszöbérték-kapcsolók meghatározott remanenciájú mágneses anyagok alkalmazása révén azonos minőségű stabilitási tulajdonságokkal rendelkeznek. Ez az alkatrész-felépítés az ismert megoldási változatokkal szemben jó stabilitású és könnyen reprodukálható. Szabadalmi igénypontok 1. Mágneses térrel vezérelt küszöbérték-kapcsoló, amely ugrásszerű vezetőképességű amorf félvezetőt tartalmaz, azzal jellemezve, hogy az amorf félvezető (4) egy mágneses alapelektróda (2) és egy fedőelektróda (5) között integrálható vékonyréteg szerkezetben egy szubsztrátra (1) van felvive, és axiális és/vagy laterális irányú mágneses tér (9) hatására a kapcsolási folyamat érintés nélkül kiváltható és vezérelhető. 2. Az 1. igénypont szerinti küszöbért ék-kapcsoló kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a szigetelőrétegben a kapcsolási tulajdonságok javítására fémes, mágneses vagy nem-mágneses közbenső réteg (10) van. 3. Az 1. igénypont szerinti küszöbérték-kapcsoló kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a kapcsolóelem egyes küszöbérték-kapcsolók soros és/vagy párhuzamos kapcsolásából áll. 1 db rajz 3 ábra A kiadáséit felel: a Közgazdasági és Jogi Könyvkiadó igazgatója 2 80.398.66-42 Alföldi Nyomda, Debrecen - Felelős vezető: Benkő István igazgató
