Повышение эффективности работы понижающих пьезотрансформаторов для источников электропитания средств ОПС

кислородного индекса которого повышается с 18 и составляет 23, что свидетельствует о снижении горючести исходного волокна.

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ПОНИЖАЮЩИХ ПЬЕЗОТРАНСФОРМАТОРОВ ДЛЯ ИСТОЧНИКОВ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ СРЕДСТВ ОПС

Т.Н. Короткова, доцент, к.ф.-м.н., доцент С.В. Железный, начальник кафедры, к.т.н., доцент Воронежский институт МВД России г.Воронеж

Основными функциональными узлами источников вторичного электропитания радиоэлектронных устройств, в частности средств охранно-пожарной сигнализации, при питании от сети переменного тока являются низковольтные преобразователи напряжения. Обычно преобразователи выполняются на основе электромагнитных трансформаторов. Такие трансформаторы обладают невысокими массогабаритными показателями, недостаточной надежностью (действие электромагнитных полей может полностью нарушить их работу), а короткое замыкание на выходе устройства или между витками любой из обмоток приводит к выходу его из строя и даже может вызвать возгорание.

Все более широкое применение в технике находят пьезоэлектрические трансформаторы (ПТ), которые имеют ряд преимуществ перед электромагнитными. Для ПТ характерны небольшие габаритные размеры и масса, простота конструкции, сравнительно низкая стоимость. На их работу не влияют магнитные и радиационные поля, они устойчивы к короткому замыканию. Однако принципы построения преобразователей напряжения на базе ПТ отличаются от принципов построения таких устройств на основе электромагнитного трансформаторов, поскольку следует учитывать особенности ПТ как резонансной системы, наличие у ПТ высокого комплексного входного и выходного сопротивлений, ограниченную электрическую прочность.

Для уменьшения размеров и повышения удельных характеристик ПТ, в том числе выходной мощности, целесообразно, чтобы ПТ работали в режиме, близком к предельному. Предельный режим, в свою очередь, определяется предельно допустимой напряженностью переменного электрического поля Епр для пьезокерамики конкретного типа, толщиной пластины. Следует отметить, что пластины, из которых изготавливают понижающие ПТ тока, являются тонкими, поскольку с увеличением толщины пластины снижается выходная мощность. При этом работа с переменными полями (Е), близкими к Епр, на «низких» частотах (менее 50 кГц) приводит к механическому разрушению керамической пластины, а на

более высоких частотах - к перегреву и деполяризации пьезокерамического материала.

Цель данной работы заключалась в изучении возможностей повышения предельных напряжений, подводимых к возбудителю ПТ, за счет подачи на него поляризующего постоянного напряжения.

В большинстве случаев ПТ работают на частотах, превышающих 50 кГц, поэтому для них длительная работа под действием полей, близких к допустимому значению, приводит к разогреву и деполяризации пластины. Важным фактором, влияющим на скорость разогрева, а также ухудшающим КПД пьезоэлектрического трансформатора, является заметный рост диэлектрических и акустических потерь, обусловленный движением (зарождением и прорастанием) доменных границ в поляризованных керамиках при сильном знакопеременном электрополевом воздействие.

Учитывая это, можно ожидать, что приложение постоянного электрического смещающего поля (Е=) к пьезокерамической пластине, совпадающего по направлению с вектором поляризации материала, будет затруднять возникновение доменов противоположного знака.

Эксперимент проводили на пластинах керамики ЦТС-23, поляризованных в поперечном направлении, используемых для изготовления понижающих ПТ поперечно-поперечного типа (рис.).

1 2

Рис. Конструкция понижающего пьезотрансформатора поперечно-поперечного типа: 1 - секция возбудителя; 2 - секция генератора. Стрелками указано направление

поляризации

Переменное поле напряженностью 0,01-2 кВ/см подавали с выхода специально разработанного усилителя, на вход которого поступало напряжение синусоидальной формы, вырабатываемое генератором Г3-118.

В ходе эксперимента изучали АЧХ пьезотрансформатора в окрестностях частоты резонанса при различных амплитудах поля Е. По полуширине резонансного максимума определяли электромеханическую добротность пластины. После снятия каждой серии кривых АЧХ повышали напряженность смещающего поля Е= и вновь повторяли эксперимент.

Напряженность поля Е, при которой наблюдался резкий спад на зависимости О(Е), определялась как предельная.

В ходе исследований было установлено, что приложение смещающего поля Е=«2 кВ/см позволяет повысить предельную амплитуду переменного поля приблизительно на 20 процентов.

ПАССИВАЦИЯ ПОВЕРХНОСТИ АРСЕНИДА ГАЛЛИЯ С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ ЗАЩИТЫ ОТ ВНЕШНИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

С.В. Кузубов, преподаватель, к.ф.-м.н.

А.С. Мальцев, старший преподаватель, к.т.н.

Воронежский институт ГПС МЧС России, г.Воронеж

В настоящее время при формировании полупроводниковых наногетероструктур актуальной проблемой присутствие на поверхности полупроводниковых кристаллов естественного оксида. Его состав для арсенида галлия, меняется от смешанного, состоящего из оксидов As2O3, As4O6, As2O5, Ga2O3 сразу после химико-динамического полирования (ХДП), до Ga2O3 и элементного мышьяка с течением времени [1]. Их наличие обуславливается следующими химическими реакциями:

4GaAs + 3O2 ^ 2As2Oз + 4As;

ДH0298. = - 1920 кДж/моль, AG0298 = -2187.6 кДж/моль;

4GaAs + 3O2 ^ As2Oз + 4Ga;

ДH0298. = - 1044 кДж/моль, ДG0298 = -1362 кДж/моль;

2GaAs + As2Oз ^ Ga2Oз + 4As;

ДH0298. = - 294 кДж/моль, ДG0298 = -5 1 8.7 кДж/моль;

Также на поверхности арсенида галлия могут присутствовать и такие оксиды как As2O3 и As4O6. Но известно, что эти оксиды летучи, и при температуре 193°С оксиды As2O3 и As4O6 улетучиваются [2], а при 333°С давление их остаточных паров становится уже рп=100 мм.рт.ст.[3]. Таким образом, остаётся оксид галлия и оксид мышьяка As2O3, который взаимодействуют с арсенидом галлия по реакции (3). Т.е., плёнка собственного оксида n-GaAs состоит из Ga2O3 с избыточным слоем мышьяка на интерфейсе GaAs(100)/Ga2O3 и не большой доли As2O3 [1].

Известно, что в процессе оксидообразования происходят изменения в структуре приповерхностной области арсенида галлия, приводящие к перестройке дефектов и, соответственно, изменению плотности электронных состояний [4]. Для пассивации поверхности полупроводников используется халькогенная обработка [2]. В данной работе изучаются пассивирующие свойства халькогенной обработки не с точки