Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
ДВУСВЯЗНЫЙ МИКРОВОЛНОВОД
ДВУСВЯЗНЫЙ МИКРОВОЛНОВОД

ДВУСВЯЗНЫЙ МИКРОВОЛНОВОД

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: в микроэлектронике и вычислительной технике в качестве линий связи и межсоединений. Сущность изобретения: устройство содержит два проводника из сверхпроводящего материала. Площадь поперечного сечения одного проводника меньше квадрата глубины проникновения электромагнитного поля в сверхпроводящий материал. Кристаллографическая ось C сверхпроводникового материала ориентирована вдоль продольной оси микроволновода. 1 з. п. ф-лы.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2010400
Класс(ы) патента: H01P5/00, H01P3/00
Номер заявки: 4921690/09
Дата подачи заявки: 29.03.1991
Дата публикации: 30.03.1994
Заявитель(и): Физико-технический институт им.А.Ф.Иоффе РАН
Автор(ы): Сурис Р.А.; Фомин Н.В.
Патентообладатель(и): Физико-технический институт им.А.Ф.Иоффе РАН
Описание изобретения: Изобретение относится к микроэлектронике и вычислительной технике и может быть использовано в качестве линий связи и межсоединений (соединителей элементов) для передачи импульсных сигналов малой длительности как между частями интегральных схем, так и между элементами схем.
Целью изобретения является увеличение волнового сопротивления двусвязного микроволновода.
Сущность изобретения состоит в следующем.
Волновое сопротивление двухпроводной линии определяется следующей формулой:
Rk = (L/C)1/2, (1) где С и L - погонные емкость и индуктивность.
Погонная индуктивность определяется как коэффициент пропорциональности, связывающий градиент по оси х вдоль линии напряжения U между двумя проводниками и временной производной от тока I в них:
∂U/∂x = - L ∂I/∂ t (2)
Уменьшение поперечных размеров жилы, начиная с глубины проникновения поля, приводит к существенному возрастанию индуктивности, а следовательно, и волнового сопротивления. Действительно, можно записать L = Lo + Lk, разделив вклады в индуктивность от инерционности электромагнит- ного поля и от инерционности носителей заряда т. е. сверхпроводящих электронов, при этом СLo = c-2, где с - скорость света в окружающем диэлектрике. Можно считать, что движение каждого сверхпроводящего электрона происходит по закону Ньютона под действием электрической силы Е = ∂U/∂x, а саму силу в рассматриваемом нами случае приближенно можно считать однородной по поперечному сечению, тогда:
· = e·E, (3) где m - масса; е - заряд электрона; n - концентрация электронов; S - площадь поперечного сечения проводника. Подставляя это выражение в (2) и используя определение глубины проникновения поля, δL = = [c2˙m/(4 π˙n ˙e2)] 1/2, получаем:
Lk= · (4)
Пренебрегая Lo по сравнению с Lk в (1), приходим к окончательной формуле для величины волнового сопротивления линии:
RR= (5) Сравним полученный результат с аналогичным результатом для прототипа, волновое сопротивление которого (сопротивление вакуума) определяется формулой R = 1/(cC). Видно что их отношение:
Rk/R [4 π c δL2/S] 1/2 (6) велико, когда площадь поперечного сечения проводника (жилы) мала по сравнению с δL2. При ориентации тяжелой оси анизотропии (в случае анизотропного сверхпроводника) вдоль оси микроволновода происходит увеличение глубины проникновения поля δL, что приводит, согласно (5) и (6), к увеличению эффекта. Все связанное выше относительно к любым типам двусвязных микроволноводов с произвольной формой поперечного сечения.
Пример выполнения. В качестве материала выбран ВТСП состава Y-Ba-Cu. Один проводник изготовлен из ВТСП пленки толщиной 0,01 мкм методом фотолитографии с шириной полоски 0,3 мкм (таким образом проводник имеет прямоугольное поперечное сечение площадью S = 0,003 мкм2). Полагая δL = 0,1 мкм), выходим, согласно (6), что в данном случае благодаря уменьшению сечения жилы волновое сопротивление возросло в 5 раз.
В качестве примера конкретного исполнения изобретения по пункту 2 рассмотрим ту же систему, но с осью анизотропии С, ориентированной вдоль оси микроволновода. Такая ориентация приводит к увеличению глубины проникновения поля, равному корню квадратному из отношения эффективных масс для движения сверхпроводящих пар вдоль оси перпендикулярно ей. Полагая это отношение равным 100, находим, что в рассматриваемом случае волновое сопротивление увеличится в 100 раз по сравнению с предыдущим примером и в 500 раз по сравнению с прототипом. Максимально возможная длина рассматриваемой линии связи определяется по ослаблению амплитуды сигнала в е раз. Затухание сигналов происходит из-за участия в проводимости нормальных электронов. Для данной конструкции микроволновода и для фиксированных внешних условий произведение максимальной длины линии на ее волновое сопротивление есть константа, не зависящая от каждого из сомножителей. То есть выигрыш в волновом сопротивлении приводит к проигрышу в максимальной длине. Обычные (т. е. с вакуумным волновым сопротивлением) микроволноводы из ВТСП могут иметь максимальные длины в сотни метров и более, что свидетельствует о достаточном запасе по затуханию для создания сантиметровых линий связи на основе предлагаемых двусвязных микроволноводов (соединителей) с тонкой сверхпроводящей жилой.
Изобретение может найти широкое применение в ультрасовременной полупроводниковой микроэлектронике и сверхскоростной вычислительной технике, ориентированной на работу с короткими импульсами (100 пс и короче) и компактным конструктивным воплощением (микронные и субмикронные размеры активных элементов и соединителей). (56) Письма в ЖТФ. 1989, т. 15, вып. 24, с. 33-36.
Формула изобретения: 1. ДВУСВЯЗНЫЙ МИКРОВОЛНОВОД , содеpжащий два пpоводника из свеpхпpоводящего матеpиала, отличающийся тем, что по меньшей меpе один пpоводник выполнен с площадью попеpечного сечения, меньшей квадpата глубины пpоникновения электpомагнитного поля в свеpхпpоводящий матеpиал.
2. Микpоволновод по п. 1, отличающийся тем, что пpоводники выполнены из высокотемпеpатуpного свеpхпpоводящего матеpиала, кpисталлогpафическая ось C котоpого оpиентиpована вдоль пpодольной оси микpоволновода.