Даник Ю. Г., Горобець Н. Н., Толстая А. А., Тімонюк В. А. Харківський національний університет ім. В. Н. Каразіна пл. Свободи, д. 6, Харків – 61077, Україна Тел.: +3080 (572) 707-51-75, E-mail: Nicolay.N.Gorobets @ univer.kharkov.ua

Г) ЧЕ

де – опір провідника змінному

–                                                    ^ І43

току з круговою частотою СО \ К= – Опір провідника постійного струму;

г – радіус циліндра, с –

питома електропровідність для постійного струму, [Л – відносна магнітна проникність провідника, ju0 – Магнітна постійна, -Товщина скін-шару

В нефрактальних структурах на високих частотах, коли х> 1,5 (нормальний скін-ефект), опір

і в подвійних логарифмічних координатах описується прямий з кутовим коефіцієнтом 0,5. При спостереженні скін-ефекту на фрактальної чутливих-

туЧЕ

тельной масі залежність опору К_ від частоти (Про визначається виразами [4]:

або прибуде(4)

де Dl,Ds – Фрактальні розмірності, породжувані фрактальними величинами:поздовжня фрактальна довжина;– Фрактальна площа поверхні ЧЕ, укладеної між поперечними перетинами, віддаленими одне від

одного на відстані lL, 8 – товщина скін-шару,

яку в даній задачі будемо розглядати в ролі фрактального масштабу.

Таким чином, в подвійних логарифмічних ко-

Т) ЧЕ

ординатах згідно (4) залежність К_ від (Про описується прямий з кутовим коефіцієнтом отлич-ним від 0,5.

Г) ЧЕ

Отже, вимірювання опору К_ ЧЕ як функції від частоти (О дозволяє визначити фрактальну розмірність Ds чутливої ​​маси ЧЕ, позначену раніше як DJ3 .

Розглянемо спіралевидні ЧЕ [1], який являє собою спіраль з високоомної металевого дроту з щільно укладеними витками, покриту напівпровідникової чутливої ​​масою

Діаметр ЧЕ

d = 0,25 мм, довжина / = 1 мм. Металева спіраль в ЧЕ грає роль підкладки, а чутлива маса може розглядатися як напівпровідник циліндричної форми. Для проведення експерименту

з вимірювання опору R43 як функції від частоти (О для спіралеподібного ЧЕ використовувалася експериментальна установка, що включає: генератор стандартних сигналів; генератор еталонних сумішей; гермозону; комплекс вимірювальної апаратури (Міліамперметр, вольтметр, осцілло

граф). Вимірювання проводилися в осушеному повітрі при температурі 20 ° Сів повітрі, що містить 0,5% СОГ при тій же температурі. Після взаємодії з молекулами газу спостерігалося різке, в десятки разів, зменшення абсолютного значення опору

чутливої ​​маси R43 . Якщо врахувати, що в області нормального скін-ефекту за аналогією з (2) опір представимо у вигляді

то можна припустити, що зменшення Rу пов’язано з різким падінням опору фрактально-

пЧЕ

го ЧЕ на постійному струмі До= . Зауважимо, що подібні ефекти в експериментах на постійному струмі раніше спостерігалися в роботі [6].

III. Висновок

Визначено фрактальна розмірність напівпровідникових нанодисперсних газових датчиків на оксидах металів. Виміряна зміна опору датчика на змінному струмі.

IV. Література

FRACTAL DIMENSION OF SEMICONDUCTING FRACTAL SENSORS

Danik G., Gorobets N. N., Tolstaya A. A., Timonyk V. A. Kharkiv Karazin National University

4      Svobody sq., Kharkov, 61077, Ukraine Tel +308(057)707-51-75,

E-mail: Nikolay.N.Gorobets@univer.kharkov.ua

Abstract – Fractal properties of structure of semi-conductor sensitive element (SE) sensitive weights for detection of dangerous gas molecules is considered. The way of definition for fractal dimension of sensitive weight is shown by means of resistance measurement at high frequencies.

I.  Introduction

Metal oxides are used for analysis of gas in the air [1] in the nano-dispersion semi-conducting sensors developed during the recent years. Fractal dimension of such a semi-conductor sufficiently influences the character of electrical conductivity and hence the sensitivity and operating speed of the sensor.

II.  Main part

In fact the semi-conductor sensitive mass surface structure is changed in the result of the gas molecule adsorption. In the most general view, the gas molecules can be considered as

gas clusters with the fractal dimension of D^- [2] and the sensitive element surface can be considered as the surface fractal

тлЧЕ

with the dimension of Dу. In this case the gas molecule

adsorption on the surface fractal may be described as the interaction of two different fractals leading to formation of the new

surface fractal with the dimension of Dj3+F [4]:  In this work the method of defining the fractal dimension of

D ЧЕ

the sensitive mass Dу by measuring the resistance К_ at

high frequencies CO was applied. In such a case the skin effect takes place in the result of which the alternating current flows mainly in the surface fractal layer of the sensitive element [4].

1. HanienonynpoeodHUKoei сенсора: теор1я, конструкцій за-стосування / Буданов П. Ф., Даник Ю. Г. та iH.-X.: Вид-во Нац. ун-ту внутр. справ, 2001. -252 с.

2. Смирнов Б. М. Фізика фрактальних кластерів. -М.: Наука, 1991. – 136с.

3. Федер Є. Фрактали. -М.: Світ, 1998. – 248 с.

4. Фрактали в фізиці. Праці Vi-ro Між нар. симп. по фракталам у фізиці / Под ред. Л. П’етрокеро, Е. Тозат-ти. – М.: Мир, 1988. – 672 с.

5. Яворський Б., Детлаф А. А. Довідник по фізиці. – М.: Наука, 1968. – 446 с.

6. Галямов Б. Ш., Зав’ялов С. А., Купріянов П. Ю. Особливості мікроструктури і сенсорні властивості нанонеод-нородности композитних плівок / / ЖФХ. -2000. – Т. 74.

– No 3. – С. 459-465.

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології»