[發明專利]利用電脈沖調控的低溫可變電阻器

有效

• 申請號: 202010340579.1
• 申請日: 2020-04-26
• 公開（公告）號: CN111525028B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 馬永昌;汪澤群
• 申請（專利權）人: 天津理工大學
• 主分類號: H10N70/20
• 分類號: H10N70/20
• 代理公司: 太原倍智知識產權代理事務所(普通合伙) 14111
• 代理人: 張宏

本發明涉及一種利用電脈沖調控的低溫可變電阻器，包括電阻器內核和制冷模塊；所述電阻器內核是二維電荷密度波材料，電阻器內核在脈沖作用下電阻發生變化；所述的制冷模塊，用于降低所述電阻器內核的溫度并使電阻器內核恢復初態電阻。利用二維電荷密度波材料在電脈沖作用下的微觀結構改變，結合熱點制冷技術來實現電阻器件的電阻可變，用熱電制冷模塊恢復二維材料的電阻，然后可以重新定值。本發明電阻器件的高頻和散熱特性好，可以達到100A/mmsupgt;2/supgt;以上的電流密度，且器件結構簡單，易于操控。

技術領域

本發明涉及可變電阻器件，具體而言，是一種基于二維材料的可用電流脈沖進行阻值調控的電阻器。

背景技術

當前工業控制中所常用的電位器或其他電路中的電阻器，多數是由宏觀固體導電材料制成或電阻排，經常承載一定的功率，這使得空間資源占據過大，難于集成，反應時間長，并且高頻特性在有些情況下無法滿足。

在有些特定環境，盡管可以用表面貼裝電阻來實現高頻應用和散熱，但是無法達到可變或者可調控，為了實現電阻的在線可調控，只能是用多組備件從中選擇其一的方式。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種利用電脈沖調控的低溫可變電阻器，至少達到電阻器件易集成、易操作的目的。

為解決以上技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種利用電脈沖調控的低溫可變電阻器，包括電阻器內核和制冷模塊；

——所述電阻器內核是二維電荷密度波材料，電阻器內核在電流脈沖作用下電阻值發生變化；

——所述的制冷模塊，用于降低所述電阻器內核的溫度并使電阻器內核恢復初態電阻。

進一步地，所述的二維電荷密度波材料是1T-TaS₂晶體材料。

進一步地，所述的制冷模塊采用熱電制冷器TEC。

進一步地，所述的電阻器內核和熱電制冷器TEC設置于散熱外罩形成的腔體內；電阻器內核固定在熱點制冷器TEC的冷端，熱電制冷器TEC的熱端連接散熱底座；電阻器內核通過第一電極引線連接電阻器件控制器系統，熱電制冷器TEC的驅動電流通過第二電極引線連接溫度控制系統，靠近電阻器內核設置有溫度傳感器。

進一步地，所述的電阻器內核與熱電制冷器TEC之間設置基片，所述基片選用白寶石基片。

進一步地，所述電阻器內核、基片和熱電制冷器TEC用環氧樹脂封裝。

進一步地，所述的第一電極引線和第二電極引線均通過絕緣密封膠固定于散熱外罩。

進一步地，散熱底座與散熱外罩的接觸面設置有密封導熱銀膠。

本發明的另一方面提供的是1T-TaS₂晶體材料在脈沖電場調控的電阻器中的應用。

本發明的總體構思是利用二維電荷密度波材料在電脈沖作用下的微觀結構改變，結合熱電制冷技術來實現器件的電阻值調控。克服了現有技術中存在的空間資源占據過大，難于集成，且高頻特性不易滿足的難題，結構簡單，易于操控。

本發明利用脈沖電場調控二維材料的相變來實現可變阻值的電阻器，高頻和散熱特性好，可以達到100A/mm²以上的電流密度，并且可以用脈沖電場在一個數量級范圍內實現在線調控，無需拆焊電子器件，用熱電制冷模塊恢復二維材料的電阻，然后可以重新定值。二維材料為平面型，幾乎不涉及高頻的寄生電抗效應。器件的散熱功率要求很小，只有不到50mW，加上半導體制冷器，總熱消耗功率也比較小。