д Б Кучер, С А Зайцев, А ІХарланов, М В Степанова СВМІ ім П С Нахімова вул Дибенко, 1а, м Севастополь, 99035, Україна тел: 8 (0692) -533606, e-mail: 244257@ramblerru

Анотація – У роботі розглядається можливість застосування тонких плівок високотемпературних надпровідників ДЛЯ реалізації швидкодіючої захисту систем передачі інформації від потужних електромагнітних випромінювань штучного походження і можливість зменшення часу спрацьовування приладів, побудованих на основі даних плівок, у разі розміщення їх у постійне магнітне поле

I                                         Введення

Аналіз останніх досліджень в області генерування потужних електромагнітних випромінювань (Мемі) малої тривалості показав можливість їх застосування для виведення з ладу чутливих елементів радіоелектронної апаратури (РЕА) через лінії передачі інформації [3,4]

Застосовувані в даних лініях схемотехнічні системи захисту, побудовані на газорозрядних і напівпровідникових приладах не здатні забезпечити стійке функціонування РЕА в умовах даного електромагнітного впливу через їх порівняно високою інерційності в порівнянні з тривалістю Мемі [2]

Найбільш перспективними в даній області є застосування явища оборотного руйнування тонкої плівки високотемпературного надпровідника (ВТНП) для створення швидкодіючих дат-чиков-обмежувачів Конструктивно такі пристрої можуть бути виконані у вигляді Полоскова лінії передачі (мікрополоскової або копланарной), основним елементом якої є тонка ВТНП плівка Принцип дії ВТСП датчиків- обмежувачів повязаний з можливістю оборотного руйнування надпровідності тонкої плівки струмом, що наводяться Мемі в лінії передачі

II                                 Основна частина

Враховуючи, що найбільш вразливим для зовнішнього впливу є радіоканал, розглянемо модель впливу Мемі на чутливі елементи РЕА через антенно-фідерні пристрої (АФУ)

де Етах – амплітуда напруженості електричного поля імпульсу В / м h – довжина антени, м Ьд = h / 2 – діюча довжина антени, м Са – ємність антен

Однією з найпоширеніших антен, що застосовуються в сучасних інформаційних системах, є дипольна антена Довжина таких антен в переважній більшості порівнянна з лінійними параметрами впливають полів Тому, як показано в роботі [1], реакція дипольної антени на вплив імпульсного електричного поля, буде виглядати наступним чином:

 

ни по відношенню до землі, Ф

опір навантаження антени Ом Рі – опір випромінювання антени в точці першого резонансу, Ом Lp – індуктивність антени в точці першого резонансу, Гн а = ^ 2 – коефіцієнти

ент загасання імпульсу, з \

Енергія, що виділяється на навантаженні, буде визначатися виразом (2) і, залежно від довжини антени, може приймати значення від Ю * і вище

З отриманих результатів випливає, що проникнення Мемі в приймальний пристрій через даний антенно-фідерних тракт призведе до незворотних фізико-хімічним процесам в напівпровідникових приладах та інтегральних мікросхемах, порогова енергія для яких не перевищує Ю * н-10 ^ ^ Дж [2]

Модель захисту чутливих елементів навантаження від впливу Мемі, пропонована в роботі, грунтується на послідовному подкпюченіі в ланцюг датчика-обмежувача, створеного із застосуванням тонкої ВТНП плівки [2], напилень на діелектричну підкладку

Аналіз проведених досліджень показав, що застосування ВТСП датчика-обмежувача в якості схемотехнического елементи захисту, дозволить значно знизити небезпечні рівні енергії Мемі виділяються на навантаженні даного АФУ При цьому динаміку роботи обмежувача необхідно розглядати, враховуючи, що тонка ВТНП плівка може знаходитися в трьох фазових станах Час знаходження тонкої плівки в надпровідного стані характеризує інерційність даного пристрою, яка для Мемі з малою тривалістю імпульсу на кілька порядків нижче, ніж час спрацьовування існуючих газорозрядних і напівпровідникових приладів

Проте зі збільшенням тривалості імпульсу і зменшенням його амплітуди, час спрацьовування датчика-обмежувача збільшується, і його характеристики стають порівнянні з характеристиками звичних напівпровідникових приладів Тому доцільно проводити удосконалення розглянутого пристрою шляхом збільшення його чутливості за рахунок зменшення критичних струмів 1С1 і 1С2, що призведе до збільшення швидкості переходу з надпровідного стану в нормальний

Так як відомо, що зміна значення транспортного струму прямо пропорційно зміні значення магнітної індукції, наводимой на поверхні надпровідника з циліндричною симетрією розподілу струму, то для збільшення швидкості досягнення величин критичних струмів необхідно помістити датчик-обмежувач в зовнішнє магнітне поле

де / / q-магнітна постійна μ – магнітна проникність середовища (для рідкого азоту приймаємо / / = 1) R – відстань від провідника зі струмом I до точки, в якій визначається магнітна індукція, м

Для того щоб у цьому випадку обчислити критичні струми в надпровідники, необхідно всього лише векторно скласти зовнішнє магнітне поле з полем транспортного струму

Для створення необхідного поля найбільш зручним є використання моделі, побудованої на основі котушки, з розташованим всередині датчи-ком-обмежувачем Тоді, залежність індукції зовнішнього магнітного поля від струму, що протікає в котушці, буде мати вигляд:

де – індукція зовнішнього магнітного поля, створюваного котушкою, Тл N – кількість витків I довжина котушки, м ^

де-Відстань від центру котушки до точки

розташування ВТСП, м if = 02-радіус котушки, м

Таким чином, максимальний струм, який буде протікати по надпровідники без виникнення опору, можна представити у вигляді різниці критичного струму для ВТСП без впливу зовнішнього магнітного поля і струму, наводимого магнітним полем котушки:

Аналогічні розрахунки проводяться і для знаходження критичного струму 1С2

Очевидно, що чим менше значення критичних струмів, тим швидше буде спрацьовувати захист і тим менше ймовірність виникнення незворотних руйнувань в чутливих елементах, що входять до складу навантаження Крім того, в роботі [4] було показано можливість варіювати чутливістю датчика-обмежувача зовнішнім підмагнічуванням

III                                  Висновок

Таким чином, необхідно відзначити, що датчи-ки-обмежувачі в якості схемотехнических елементів захисту не тільки значно зменшують вплив високих енергій Мемі на чутливих елементах РЕА, але і володіють часом спрацьовування, значно меншим, ніж напівпровідникові прилади та розрядники, яке, крім того, можна регулювати змінюючи зовнішнє магнітне поле Тому технічне застосування даних надпровідних пристроїв для здійснення швидкодіючого захисту РЕА від Мемі є одним з найбільш перспективних напрямків

IV                              Список літератури

[1] Кравченко В І, Болотов Е А, Летунова Н І Радіоелектронні засоби і потужні електромагнітні перешкоди · М: Радіозвязок, 1987 – 251 с

[2] Кучер Д Б Потужні електромагнітні випромінювання і надпровідні захисні пристрої – Севастополь: Ахтіар, 1997 – 188 с

[3] Чумаков В І, Столярчук А В, Харченко О І Моделювання понадширокосмугових сигналів / / Збірник наукових праць – Харьков2005 – Том 6 – С26-29

[4] Кучер Д Б, Носенко В І, Харланов А І Особливості руйнування надпровідного стану тонких плівок високотемпературних надпровідників під впливом електромагнітних випромінювань / / Збірник наукових праць – Харків, 2005 – Том 6 – С 112-116

SPECIFIC FEATURES OF SENSITIVITY VARIATIONS IN SUPERCONDUCTIVE LIMITER SENSORS

D                             B Kucher, S A Zaytsev,

A                        I Kharlanov, M V Stepanova Sevastopol Naval Institute Sevastopol, 99035, Ukraine

phone (0692) 533606, e-mail: 244257@rambierru

A possibility of high-temperature superconductor thin film applications in high-speed protection of data transfer systems against high-power artificial EMR, and prospects of faster operation of thin-film based devices inside a magnetostatic field are discussed

I                                         Introduction

Latest research in the area of short high-power EMR generation has shown its potential applications in the destruction of sensitive electronic components via data transfer lines [4] At the same time, protection systems that are usually implemented in this lines and are based on gas-discharge and semiconductor devices are not capable of ensuring trouble-free operation of electronic equipment in such electromagnetic environment due to their relatively low speed compared to high-power EMR [2] The implementation of reversible destruction phenomenon in thin films of high-temperature superconductors holds much promise in the design of high-speed limiter sensors

II                                        Main Part

The operation of limiter sensors is based on one of the most interesting properties of superconductors: the resistance of this material may increase from the level of line resistance to several КП Advantages of high-temperature superconductors are most obvious when the duration of high-power EMR is short However, with longer pulses and smaller amplitudes, the speed of limiter sensors also increases, and their properties approach those of usual semiconductor devices Therefore, it makes sense to improve the sensitivity of devices by reducing the value of critical currents, which would increase the speed of transition from a superconducting state to a normal one

Since electric and magnetic fields are interconnected, we may use one to change the other To generate the required field, it would be best to use a model based on a coil with a limiter sensor placed inside In this way the maximum current passing through the superconductor without any resistance may be represented as a difference of a critical current in high- temperature superconductors free from the influence of external magnetic fields and currents induced by the magnetic field of the coil

Obviously, the smaller critical currents are, the lower the probability is of irreversible destructions in sensitive elements comprising the load

III                                       Conclusion

It should be stressed that limiter sensors as protection components not only considerably reduce the impact of high-power EMR on electronics and offer faster operation compared to semiconductor devices and arresters, but also may be adjusted using external magnetic fields The application of these superconducting devices in fast protection of electronics from high- power EMR looks very promising

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2006р