Конвективная диффузия и шумы в молекулярно-электронных структурах
Диссертация
В последние годы молекулярно-электронные преобразователи (МЭП) диффузионного типа находят широкое применение в сейсмологии, сейсморазведке, системах инерциальной навигации и многих других областях науки и техники. Достижения в разработке новой элементной базы, построенной на принципах молекулярной электроники, позволили создать измерители параметров движения и волновых полей с уникальными… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. Литературный обзор
- 1. 1. Молекулярно-электронные диффузионные преобразователи ^ и физические принципы их работы
- 1. 2. Амплитудно-частотные и динамические характеристики диффузионных преобразователей
- 1. 3. Импедансные характеристики молекулярно-электронных преобразователей
- 1. 4. Естественная конвекция в молекулярно-электронных преобразователях
- 1. 5. Шумовые процессы в молекулярно-электронных преобразователях
- Глава 2. Передаточная функция молекулярно-электронного преобразователя диффузионного типа
- 2. 1. Постановка задачи
- 2. 2. Методика измерения передаточной функции молекулярно-электронного преобразователя
- 2. 3. Анализ экспериментально полученной АЧХ молекулярно-электронного преобразователя
- 2. 4. Анодные и катодные амплитудно-частотные и фазо-частотные характеристики молекулярно-электронного углового акселерометра
- Глава 3. Собственные шумы и импеданс молекулярно-электронной ячейки с сетчатыми электродами и их зависимость от концентрации электролита
- 3. 1. Постановка задачи
- 3. 2. Измерения неравновесных импедансов молекулярно-электронных ячеек
- 3. 3. Методика измерения собственного шума молекулярно-электронного преобразователя
- 3. 4. Зависимость спектра собственного шума молекулярно-электронного преобразователя от концентрации электролита
- Глава 4. Флуктуации диффузионного тока в молекулярно-электронной ячейке в условиях свободной конвекции
- 4. 1. Корреляция флуктуации плотности тока в ячейке с бесконечными электродами
- 4. 2. Спектраяльная плотность шумов диффузионного тока в ячейке с электродами конечных размеров
- Глава 5. Вклад вихревых турбулентных пульсаций в собственные шумы молекулярно-электронных преобразователей
- 5. 1. Гидродинамические шумы в молекулярно-электронных преобразователях
- 5. 2. Спектр вихревых гидродинамических пульсаций в молекулярно-электронном преобразователе
- 5. 3. Турбулентные пульсации в молекулярно-электронных гироскопах
Список литературы
- Larcam С. W. Theoretical Analysis of the Solion Polarized Cathode Acoustic Linear Transducer // The Journal of the Acoustical Society of America, 1965, vol. 37, № 4, pp. 644−678.
- Введение в молекулярную электронику. Под ред. ЛидоренкоН.С. М.: Энергоатомиздат, 1984, 320 с.
- Абрамович И.А., Агафонов В. М., Дараган С. К., Козлов В. А., Харламов А. В. Разработка сейсмодатчиков на новых технологических принципах (молекулярная электроника) // Сб. Сейсмические приборы, М.: Изд. ОИФЗ РАН, 1999, Вып. 31, С. 56−71.
- HurdRM., Lane R.N. Principles of Very Low Power Electrochemical Control Devices // Journal of the Electrochemical Society, 1957, vol. 104, № 12, pp. 727−730.
- Феттер К. Электрохимическая кинетика. М.: Химия, 1967, 506 с.
- Электрохимические преобразователи первичной информации. Под ред. Добрынина Е. М. и Луковцева ПД, М.: Машиностроение, 1969, С. 196.
- НьюманДж. Электрохимические системы, М.: Мир, 1977,463 с.
- Скорчеллетти В.В. Теоретическая электрохимия, JL: Издательство «Химия», 1969, С. 608.
- Wittenborn A.F. Analysis of a Logarithmic Solion Acoustic Pressure Detector // The Journal of the Acoustical Society of America, 1959, vol. 31, № 4, pp. 475−478.
- HurdRM., Jordan W.H. The Principles of the Solion. A New Range of Electrochemical Control Devices // Platinum Metals Review, 1960, vol. 4, № 2, pp. 42−47.
- Ellis G.E. and Collins J.L. Investigation of Seiche Activity in West Coast Harbors // Proc. Conf. Coastal Eng., 8th, Mexico City, Mexico, Nov. 1962, pp. 114−126.
- Lavan J.T. Electrolytic and Solion Accelerometers // Space Aeronautics, 1963, vol. 40, № 7, pp. 81−82.
- Collins J.L. and Evertson D.W. A Solion Seismometer // VESIAC Conf. Proc., Univ. Mich. Inst. Sci. & Technol., Rept. No. 4410−77-X, Oct. 1964, pp. 93−105.
- Collins J.L., Richie W.C., and English G.E. Solion Infrasonic Microphone // The Journal of the Acoustical Society of America, 1964, vol. 36, pp. 12 831 287.
- LarcamC.W., Evertson D.W. Final Report on the Research and Development Program on the Solion Seismic Detection System, Defense Research Laboratory, The University of Texas, Austin, Texas, April 1968.
- Collins J.L. Solion Electrochemical Devices // Marine Sciences Instrumentation, 1962, vol. 2, pp. 163−167.
- Козлов В.А. Современное состояние разработок в области молекулярно-электронных преобразователей параметров движения и волновых полей // Успехи современной радиоэлектроники, 2004, № 5−6, С. 138— 144.
- Графов Б.М. О влиянии периодически изменяющегося во времени гидродинамического потока на предельный диффузионный поток // Электрохимия, 1968, том 4, С. 542−545.
- ГригинА.П., Ильин Б. И., ПетъкинН.В. Диффузия на шар, совершающий малые колебания внутри сферы // Электрохимия, 1981, том 17, С. 443−446.
- ЛевичВ.Г. Физико-химическая гидродинамика, М.: Физматгиз, 1959, 669 с.
- Козлов В.А., КоршакА.Н., ПетькинН.В. Теория диффузионного преобразователя сверхмалых расходов электролита // Электрохимия, 1991, том 27, № 1, С. 20−24.
- Бабанин А.В., Козлов В. А., Петькин Н. В. Нестационарная диффузия в электрохимической ячейке с периодической структурой электродов // Электрохимия, 1990, том 26, № 5, С. 601−606.
- Козлов В.А., Терентьев Д. А. Исследование частотных характеристик пространственно ограниченной электрохимической ячейки в условиях конвективной диффузии // Электрохимия, 2002, том 38, № 9, С. 1104— 1112.
- Козлов В.А., Терентьев Д. А. Передаточная функция диффузионного преобразователя при частотах выше гидродинамической // Электрохимия, 2003, том 39, № 4, С. 443−449.
- Козлов В.А., Тугаев П. А. Влияние геометрии электрохимической ячейки на частотную зависимость ее неравновесного импеданса и тока в условиях конвективной диффузии // Электрохимия, 1996, том 32, № 12, С. 1436−1443.
- Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1973, 848 с.
- Веселев М. Р., Мифтахов А. Г., Султанов Э. И. Теория электрохимического преобразователя переменного тока на основе двумерной модели с сетчатыми катодами // Электрохимия, 2002, том 38, № 2, С. 239−243.
- Захаров КС., Козлов В. А. Стационарная конвективная диффузия и нелинейные эффекты в электрохимическом преобразователе // Электрохимия, 2003, том 39, № 4, С. 438−442.
- Захаров КС. Теория диффузионного преобразователя скорости гидродинамического потока в электрический ток // Электрохимия, 2004, том 40, № 6, С. 714−722.
- Захаров КС. Конвективный перенос ионов в электрохимическом диффузионном преобразователе с сетчатыми электродами. Автореферат дисс. к. ф.-м. н. Москва, 2004.
- Агафонов В.М., КриштопВ.Г. Частотная характеристика диффузионного датчика механических сигналов на высоких частотах // Электрохимия, 2004, том 40, № 5, С. 606−611.
- Агафонов В.М., Криштоп В. Г. Исследование АЧХ молекулярно-электронного преобразователя с новой геометрией // Микросистемная техника, 2004, № 9, С. 40−45.
- КриштопВ.Г. Нестационарная конвективная диффузия в микромасштабных молекулярно-электронных структурах. Автореферат дисс. к. ф.-м. н. Москва, 2004.
- Агафонов В.М., Нестеров А. С. Конвективный ток в четырехэлектродной электрохимической ячейке при различных граничных условиях на анодах // Электрохимия, 2005, том 41, № 8, С.987−992.
- Хорвиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. Изд. 6, М.: Мир, 2003, 704 с.
- Джонс М.Х. Электроника — практический курс. М.: Постмаркет, 1999, 528 с.
- Smith L., SheingoldD.H. Noise and Operational Amplifier Circuits. Application note, www. analog, com
- WarburgE. II Wied. Ann. 1899. Bd 67. S. 493.
- Kruger F. IIZ. phys. Chem. 1903. Bd 45. S. 1.
- Graham D. С. И Chem. Rev. 1947. Vol. 41. p. 441.
- Графов Б.М., Укше E.A. Электрохимические цепи переменного тока. М.: Наука, 1973.
- Черненко А.А. Метод сингулярных возмущений в теории импеданса электрохимических систем. Сферический идеально поляризуемый электрод в растворе бинарного электролита. // Электрохимия, 1990, том 26, № 2 С. 203−211.
- Стойнов З.Б., Графов Б. М., Савова-Стойнова Б., ЕлкинВ.В. Электрохимический импеданс. М.: Наука, 1991.
- Jaffe G. II Phys. Rev. 1952. Vol. 85. p. 354.
- McDonald Ж II Phys. Rev. 1953. Vol. 92. p. 4.
- ГригинА.П. Импеданс бинарного электролита // Электрохимия, 1993, том 29, № 6, С. 737−744.
- ГригинА.П. Теория прохождения постоянного тока в бинарном электролите // Электрохимия, 1991, том 27, № 10, С. 1254−1260.
- ГригинА.П., Ильин Б. И., Петькин Н. В. Стационарная конвективная диффузия в тонком сферическом слое // Электрохимия, 1980, том 16, С. 714−717.
- ГригинА.П., Ильин Б. И., Петькин Н. В. Нестационарная конвективная диффузия в тонком сферическом слое // Инженерно-физический журнал, 1981, том 40, № 10, С. 451−454.
- Ландау Л.Д., Лифшиц Е. М. Механика сплошных сред, М.: Гостехиздат, 1953, 788 с.
- ГершуниГ.З., Жуховицкий Е. М. Конвективная неустойчивость несжимаемой жидкости, М.: Наука, 1972, 392 с.
- Резникова Л. А., Моргунова Е. Е., Бограчев Д. А., ГригинА.П., Давыдов А. Д. Предельный ток в системе йод-йодид на вертикально расположенном электроде в условиях естественной конвекции // Электрохимия, 2001, том 37, № 4, С. 442−447.
- Rayleigh J. W. // Phil. Mag. 1916. Ser. 6. V. 32. P. 529.
- Резникова JI.A., Григин А. П., Давыдов АД. Колебательная конвективная неустойчивость раствора ферро-феррицианида в вертикальном канале // Электрохимия, 1999, том 35, № 3, С. 387−391.
- Моргунова Е.Е., Резникова JI.А., Григин А. П., Давыдов А. Д. Конвективная неустойчивость предельного тока реакции восстановления трииодида в электрохимической ячейке с горизонтальными электродами // Электрохимия, 2001, том 37, № 9, С. 1138−1142.
- Григин А.П., Давыдов АД. Конвективная неустойчивость раствора ферро-феррицианида в плоском межэлектродном пространстве // Электрохимия, 2000, том 36, № 3, С. 318−324.
- Ван дер Зил А. Флуктуации в радиотехнике и физике, М.: Госэнергоиздат, 1958,296 с.
- Ван дер Зил А. Флуктуационные явления в полупроводниках М.: ИЛ, 1961,232 с.
- Van Vliet К.М., Fasset J.R. Fluctuation Phenomena in Solids, New York and London, 1956,354 p.
- Ван дер Зил А. Шум. Источники, описание, измерение. М.: Сов. Радио, 1973,229 с.
- Ван дер Зил А. Шум при измерениях. М.: Мир, 1979,292 с.
- Букингем М. Шумы в электронных приборах и системах, М.: Мир, 1986,399 с.
- Johnson J.В. Thermal Agitation of Electricity in Conductors // Nature, 1927, vol. 119, pp. 50−51.
- Johnson J.B. Thermal Agitation of Electricity in Conductors // Phys. Rev., 1927, vol. 29, pp. 367−368.
- Johnson J.В. Thermal Agitation of Electricity in Conductors I I Phys. Rev., 1928, vol. 32, pp. 97−109.
- NyquistH. Thermal Agitation in Conductors // Phys. Rev., 1927, vol.29, p. 614.
- NyquistH. Thermal Agitation of Electric Charge in Conductors I I Phys. Rev., 1928, vol. 32, pp. 110−113.
- CallenH.B., WeltonT.E., Irreversibility and Generalized Noise // Phys. Rev., 1951, vol. 83, pp. 34−40.
- Weber J. Quantum Theory of a Damped Electrical Oscillator and Noise // Phys. Rev., 1953, vol. 90, pp. 977−982.
- Bernard W., CallenH.B., Irreversible Thermodynamics of Nonlinear Processes and Noise Driven Systems // Rev. Mod. Phys., 1959, vol.31, pp. 1017−1044.
- Richardson J. et al II Institute of Radioelectronic Engineering, 1955, IT-1, N l, p. 62.
- Schottky W. I/ Ann. d. Phys., 1918, vol. 57, pp. 541−567.
- Тягай В.А. Шумы электрохимических систем // Электрохимия, 1974, том 10, № 1, С. 3−24.
- Фрумкин А.Н., Багоцкий B.C., Иофа З. А., Кабанов Б. Н. Кинетика электродных процессов, Изд. МГУ, М., 1952, С. 318.
- Тягай В.А., Лукьянчикова Н. Б. Равновесные флуктуации в электрохимических процессах // Электрохимия, 1967, том 3, № 3, С. 316−322.
- Тягай В.А. Исследование неравновесных электрохимических шумов системы Pt-ГЛз- // Электрохимия, 1967, том 3, № 11, С. 1331−1339.
- Тягай В.А. Теоретический анализ фарадеевского шума, обусловленного замедленной диффузией и разрядом // Электрохимия, 1971, том 7, № 1, С. 69−72.
- ДелахейП. Новые приборы и методы в электрохимии, Изд. иностр. лит., М., 1957.
- Langevin P. II Comptes Renddus. 1908. V. 146. P. 530.
- Ландау JI.Д., ЛифшицЕ.М. Теоретическая физика. ТомУ: Статистическая физика. Ч. 1. М.: Наука. Физматлит, 1995, 608 с.
- ГригинА.П. К теории тепловых шумов в электрохимической кинетике. // Электрохимия, 1989, том 25, № 1, С. 427.
- Ландау Л Д., Лифшиц Е. М. IIЖЭТФ, 1957, том 32, С. 618.
- Козлов В.А., Сахаров К. А. Собственные шумы молекулярно-электронных преобразователей диффузионного типа // Сб. Физические основы жидкостных и твердотельных измерительных систем и устройств обработки информации. М.: МФТИ, 1994, С. 37−42.
- Зайцев Д.Л., ДудкинП.В. Вихревые флуктуирующие потоки и их вклад в шумы молекулярно-электронных преобразователей // Автономная энергетика, М.: НЛП «Квант», 2005, № 19, С. 62−71.
- Антохин А.Ю., Козлов В. А. Неравновесный шум в молекулярно-электронных преобразователях // Сб. Физические процессы в приборах электронной и лазерной техники. М.: МФТИ, 1995, С. 150−153.
- Кайзер Дж. Статистическая термодинамика неравновесных процессов, М.: Мир, 1990, 608 с.
- Антохин А.Ю., Козлов В. А. Диффузионный шум электрокинетического преобразователя //ЖТФ, 1993, том 63, № 7, С. 10.
- Антохин А.Ю., Козлов В. А. Теория собственных шумов электрокинетических систем // Электрохимия, 1989, том 25, С. 1631.
- Reynolds О. On the dynamical theory of incompressible viscous fluids and the determination of the criterion. //Phyl. Trans, of the Royal Soc., 1895.
- МонинА.С., ЯгломА.М. Статистическая гидромеханика: теория турбулентности. СПб., 1992, 693 с.
- Хинце И. О. Турбулентность. М.: Физматгиз, 1963.
- Кутатезадзе С.С. Пристенная турбулентность. «Наука», Новосибирск, 1973.
- Колмогоров А.Н. Локальная структура турбулентности в несжимаемой жидкости при очень больших числах Рейнольдса. Доклады АН СССР, 1941,30, С. 9−13.
- Фриш У. Турбулентность. Наследие А. Н. Колмогорова. М.: Фазис, 1998,346 с.
- Петровский B.C. Гидродинамические проблемы турбулентного шума. Л.: Судостроение, 1966, 252 с.
- Мартемъянов С.А., Воротынцев М. А., Графов Б. М. Вывод уравнения нелокального переноса вещества в турбулентном диффузионном слое. // Электрохимия, 1979, том 15, № 6, С. 913−916.
- Воротынцев М.А., Мартемъянов С. А., Графов Б. М. Корреляция плотностей тока в различных точках электрода. Корреляционные связи между флуктуациями токов различных электродов. // Электрохимия, 1980, том 16, № 7, С. 915−918.
- Мартемъянов С.А. Корреляция пульсаций токов в условиях обтекания электрода турбулентным потоком электролита // Электрохимия, 1985, том 21, № 7} с. 942−945.
- Графов Б.М., Мартемъянов С. А. Некрасов JI.H. Турбулентный диффузионный слой в электрохимических системах. М.: Наука, 1990, 294 с.
- Графов Б.М., Хомченко Т. Н., Некрасов Л. Н., Алексеев В. Н., Мартемъянов С. А. Автомодельность турбулентного электрохимического //3-шума. // Электрохимия, 1999, том 35, № 6, С. 762−767.
- Ландау Л.Д., Лифшиц Е. М. Механика. М.: Физматгиз, 1958.
- Тягай В.А., КолбасовГ.Я. Шумы естественной конвекции в системе платина-йод-йодид//Электрохимия, 1971, том 7, № 3, С. 299−305.
- AbramovichI.A., KharlamovA.V. Electrochemical transducer and a method for fabricating the same // US 6,576,103 B2 2003.
- Блохинцев Д.И. Акустика неоднородной движущейся среды. М.: Наука, 1981, С. 208.
- Haddle G.P., SkudrzykE.J. JASA, 1969, vol. 46, pp. 130 141.
- Харламов А.В. Физические принципы организации МГД обратной связи и переноса спектра в молекулярно-электронных системах // Автореферат кандидатской диссертации, М.: 2001.
- Егоров И. В. Исследование предельных токов в МГД-ячейках применительно к созданию электронно-молекулярного гироскопа // Дипломная работа, М.: МФТИ, 2004.
- Ландау Л Д., Лифшиц Е. М. Теоретическая физика, Т. VI, М.: Наука, 1986, С. 736.
- Козлов В.А., Сафонов М. В. Собственные шумы молекулярно-электронных преобразователей // Журнал технической физики, 2003, том 73, вып 12, С. 81−84.
- Захаров И.С., Козлов В. А., Сафонов М. В. Особенности амплитудно-частотной характеристики базовой модели молекулярно-электронного акселерометра // Известия вузов. Электроника, 2003, № 2, С. 40−45.
- КозловB.A., СафоновМ.В. Динамическая характеристика электрохимической ячейки с сетчатыми электродами в условиях конвективной диффузии // Электрохимия, том 40, № 4, 2004, С. 460 462.
- Сафонов М.В. Флуктуации диффузионного тока молекулярно-электронного преобразователя в условиях свободной конвекции // Электронный журнал «Исследовано в России», 2004, С. 2433−2447. -http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2004/228.pdf