Диэлектрические свойства.

Диэлектрические слои из неорганических и высокомолекулярных веществ выполняют различные функции: основания (подложки), скрепления, гидроизоляции, теплоизоляции, теплопроводности, электроизоляции. Используются эффекты диэлектриков для преобразованияв электрическую энергию механической и тепловой, накопления электрической энергии, формирования устройств управления, элементов памяти

Преобразователи механической энергии в электрическую.

Наногенераторы преобразуют механическую энергию в электричество с использованием пьезоэффекта сегнетоэлектриков, трибоэлектричества, электретов. Используются также другие виды энергии (например, химическая), которые обусловливают изменения формы. Часто используется комбинация эффектов, например, при соприкосновении 2-х объектов наблюдается изгиб (пьезоэффект) и трение (трибоэффект).

Маломощные генераторы подходят для маломощных потребителей (кардиостимуляторов, слуховых и зрительных протезов, приводов и систем управления сосудистых нанороботов). Энергию можно получать из биения сердца, дыхательных движений легких, ударов подошв обуви по земле, вибрации технического оборудования.

Прямой пьезоэффект описывает преобразование механической энергии (силы F) в электрическую (заряд Q). Результирующее изменение заряда

Q = k F_x,

где k – пьезоэлектрический модуль (Q = å q, P =1/V∙ å M^., Q = P ∙S,гдеS - площадь сечения пьезоэлектрика). Эффект увеличения заряда недолговечен: из-за возникшей разности потенциалов заряд начинает растекаться. Одинарное механическое воздействие может использоваться для фиксации самого факта воздействия. Чаще используется переменное периодическое воздействие с периодом, меньшим времени релаксации τ. Преобразователю требуется накопитель энергии.

Трибоэлектричество – это возникновение электрических зарядов при трении. При трении двух тел положительные заряды получает более плотное из них. Металлы при трении о диэлектрик электризуются как положительно, так и отрицательно. При трении двух диэлектриков положительно заряжается диэлектрик с большей диэлектрической проницаемостью e.

Электреты - диэлектрики, имеющие очень большое время релаксации, т.е. способные длительное время находится в наэлектризованном состоянии (электрический аналог постоянного магнита). Это, как правило, полимеры с ориентированным в процессе изготовления дипольным моментом. При умеренной температуре кинетической упругости бывает недостаточно для дезориентации.

Основой конструкции преобразователя является свободная для движения обкладка конденсатора.

Конденсаторы имеет несколько модификаций:

- многослойная, с параллельным расположением электродов,

- планарная, с расположением электродов в одной плоскости.

Конденсатор с параллельными электродами обладает емкостью

С = e_o e S / d,

где S – площадь электрода, d – расстояние между электродами (толщина диэлектрического слоя). Формула характеризует емкость только непосредственно под электродами (в области проекции электродов). Не учитывается краевая емкость. С уменьшением площади электродов доля краевой емкости возрастает. Для наноразмерных конденсаторов это приводит к сложности обеспечения малой емкости и уменьшению точности ее воспроизведения.

Планарные конденсаторы. Для малоразмерных электронных устройств удобнее планарная (открытая) модификация конденсаторов, у которых электроды расположены в одной плоскости, а диэлектриком служит воздух (ε = 1) и диэлектрик основания. В такой конфигурации доминирующей является краевая емкость. Исчезает необходимость в увеличении площади электродов, что важно для малоразмерных устройств. Емкость увеличивается за счет протяженности края. Этого можно достичь укладкой пары электродов в виде меандра или формированием встречно – гребенчатой топологии. Открытый конденсатор, в диэлектрическую среду которого есть доступ объектам или материалам с ε > 1, используется в качестве датчика приближения, уровня, концентрации, счетчика диэлектрических дискретных объектов, в том числе и наноразмерных.

Рис. Встречно – гребенчатая топология планарного конденсатора (белый электрод – стационарный, зеленый подвижный).

Пьезоэлектрические преобразователи.

Механическое воздействие оказывается на пьезоэлектрик вертикально (многослойный конденсатор), горизонтально (планарный конденсатор), произвольного направления (например, изгиб пленки). Пьезоэлектрики могут быть монокристаллическими, керамическими с ориентированными в электрическом поле сегнетоэлектрическими доменами, а также входить в состав керамики и пленок.

- Тонкая пьезоэлектрическая пленка на оконном стекле, поглощающая шум улицы и преобразующая его в энергию для зарядки телефона.

- Пешеходы на тротуарах, эскалаторах метро заряжают через пьезо- преобразователи аккумуляторы автономного освещения.

- Плотные потоки автомобилей на оживленных трассах вырабатывают электроэнергию.

Рис. Нанокомпозитная плёнка из поливинилиденфторида и цирконат-титаната свинца). (Zhang)

. Пьезоэлектрический наностержневой (генератор Вана) использует пьезоэлектрический эффект наностержней из кристаллических материалов (например, оксиде цинка, цирконата-титаната свинца). Стержни перпендикулярно расположены по отношению к электродам. Электростатический потенциал возникает, когда предмет, сделанный из такого материала, подвергают деформации: изгибают, сжимают или растягивают. «Собирая» электричество с миллионов наноразмерных стержней оксида цинка, удалось получить ток напряжением до 3 В и силой до 300 нА.

Рис. Схема наногенератора Вана..

Для предотвращения соприкосновения наностержни окружены полимерным материалом. Стержни могут иметь коническую форму. Особенности технологии изготовления. После доведения роста до нужной величины проводки помещали в спиртовой раствор. Раствор с наностержнями затем капали на тонкий металлический электрод и лист растяжимой полимерной пленки.

Пьезоэлектрическийплоский наногенератор. Наногенератор формируется из нановолокон длиной около 500 мкм и диаметром 60 нм, выполненные из цирконата-титаната свинца (PZT). Нановолокна PZT, полученные методом электропрядения, сохраняют высокую гибкость и прочность. В конструкции генератора нановолокна располагаются на предварительно созданных массивах платиновых электродов, размещаемых, в свою очередь, на кремниевой подложке. Сверху PZT защищён полимерным слоем полидиметилсилоксана (PDMS).

При механической деформации устройства на его выходе появляется напряжение; исследователи указывают значение 1,63 В, а отдаваемая мощность составляет 0,03 мкВт. Эти величины заметно превосходят показатели генераторов сравнимого объёма, созданных с использованием полупроводниковых нанопроводов.

Рис. Планарный пьезоэлектрический преобразователь.

Пьезоэлектрический нанопровод из окиси цинка (дыхание). Образец из оксида цинка на упругой полимерной подложке с полимерной оболочкой, защищающей его от жидкостей организма. Нано- генератор был прикреплен к диафрагме сердца крысы. Дыхание крысы удлиняетнано- провода, что позволяет устройству производить 4 пА, 2мВ. Исследователи рассчитывают на использование нано- генераторов в качестве источников энергии для различных нано- датчиков, которые контролируют кровяное давление и уровень глюкозы. Эти нано- датчики также позволяют выявлять признаки раковых клеток.

Рис. Нанопроволочный генератор в сердце крысы.

Текстильные нанопровода. Пьезоэлектрические нанопровода из оксида цинка, выращенные на текстильных волокнах.

Рис. Структура пьезоэлектрического волокна.

Кевлар с ZnO. Кевларовая сердцевина была покрыта нанопроводами ZnO в процессе гидротермального синтеза. Диаметр проводов составил 50-200 нм, длина – до 3.5 мкм.

Медицинский датчик с питанием от рэп-музыки. Основу составляет консольный пьезогенератор с цирконат-титанатом свинца, преобразующий звуковые вибрации в диапазоне частот 200-500 герц в электроэнергию. Эксперименты с четырьмя музыкальными направлениями – блюзом, джазом, роком и рэпом – показали, что последний лучше всего подходит для подзарядки новых устройств.

Трибоэлектрические преобразователи.

Механические воздействия, приводящие к перераспределению заряда, могут быть

- вертикального перемещения,

- скользящие (горизонтальные) двух твердых деталей, складок ткани.

Трибо – электростатический преобразователь вертикального перемещения. Между двумя металлическими пластинами закреплена тонкая полимерная плёнка из наноструктурированного фторированного полиэтилен-пропилена, которая может свободно перемещаться между ними. Периодическое изменение расстояния между пластинами и полимерной плёнкой приводит к транспорту зарядов между алюминиевыми электродами и землёй, что даёт ток электронов во внешней цепи. Устройство размерами 2.5x2.5x22 см позволяющее получать напряжение до 100 В при токе до 1.6 мкА (0.1 мВт), достаточное для работы нескольких светодиодов.

- Пол светодиодов.

Рис. (a-d) схема устройства; (e) характеристики одного и четырёх генераторов, (g-h) демонстрация работы на примере LED.

.

Рис. Схема процесса выработки электричества с помощью трибоэлектрического наногенератора.

Дистанционные датчики измерения скорости ветра для установки в труднодоступных районах (в горах или пустынях) будут обеспечивать себя электроэнергией, выработанной ветром с помощью трибоэлектрического наногенератора и накопленной в аккумуляторе.

Рис. Фото и схема автономной станции измерения скорости ветра, сохранения и передачи данных.

Рис. Трибоэлектрический эффект скользящего типа.

Нательный генератор электричества в полимерном рисунке с литыми шероховатостями. Собирая выработанное трением одежды статическое электричество с человеческой кожи, гибкий генератор способен выдавать достаточный ток, чтобы запитывать мелкую электронику: медицинские сенсоры, светодиод или даже фитнес-трекер.

Рис. Пленка нательного генератора электричества за счет трения одежды о кожу.

Заряд будет генерироваться при трении даже гладких поверхностей.

Больший эффект дает скольжение двух материалов, обладающих различными электростатическими свойствами. Например, лист из полиэстера, который стремится отдать электроны, и лист из полидиметилсилоксана (PDMS), который принимает электроны. Увеличить ток можно с помощью микро-рисунка на поверхности материалов. Листы PDMS может выполняться с тремя различными микроузорами: выступающими линиями, кубиками и пирамидами. Наибольшее напряжение обеспечивает узор из пирамид — примерно 18 вольт (при силе тока около 0,13 мкА на квадратный сантиметр). Структурирование повышает выходную мощность за счет увеличения площади накопления зарядов. Кроме того, воздушные пустоты между выступами облегчают разделение зарядов и повышают емкость.

Рис. Пирамидальная поверхность и ее технология изготовления с помощью литья в прецизионную кремниевую форму.

Процесс изготовления генератора начинается с создания кремниевой пластины — формы для отливки полимерных листов. Углубления могут быть получены при помощи традиционной фотолитографии и травления (сухого или влажного). Готовая форма затем обрабатывается химическим реагентом, чтобы предотвратить прилипание PDMS. Жидкий эластомер PDMS наносится на форму, подвергается термическому отверждению и снимается в виде тонкой пленки. Пленка с узорами фиксируется на поверхности электрода из оксида индия и олова (ITO), покрытого слоем PET. Эта структура накрывается другим ITO электродом, также покрытым PET, получается своеобразный «сэндвич».

Трибоэлектрический наноматериал размером с ноготь способен произвести 8 милливатт электроэнергии при сгибании, чего вполне достаточно для работы кардиостимулятора. Кусочек плёнки размером 5×5 сантиметров сможет зажечь до 600 светодиодов одновременно или зарядить литий-ионную батарею мобильного телефона, создавать сенсорные экраны, которые самостоятельно генерируют электричество для работы.

Трибоэлектрические наногенераторы могут найти применение в оптико-электронных системах для создания высокочувствительных активных датчиков давления. Такие датчики не будут потреблять энергию от аккумулятора устройства и смогут фиксировать минимальное давление — около 13 мПа (давление капли воды). А так как входящие в состав генератора полимеры обладают высокой прозрачностью (примерно 75%), они потенциально могут быть использованы в сенсорных экранах. Помимо роли источника питания для других микроэлектронных устройств такая двухслойная полимерная плёнка может использоваться в качестве самодостаточного сенсора давления с диапазоном чувствительности от 0,4 до 13 Мпа. Например, для создания тактильных сенсоров искусственной кожи роботов.

Рис. При соприкосновении поверхностей из золота и полимера создается достаточное количество электроэнергии, чтобы зарядить мобильник просто при ходьбе. (Nano Lett., 2013, DOI: 10.1021/nl4001053).

Исследователи покрыли поверхность полимера тонкой пленкой из золота, на котором, в свою очередь, были распределены наночастицы золота. Над этой поверхностью, на расстоянии не более миллиметра находился второй слой полимера, покрытый пленкой из золота. Две золотые поверхности были связаны друг с другом с помощью проводов, образуя цепь внешней нагрузки. При сжатии двух поверхностей возникает трение, приводящее к генерации статического электричества, при этом один из двух слоев приобретает, а другой – теряет электроны. Когда давление снимается, и расстояние между поверхностями увеличивается, заряды оказываются разделенными, и через цепь внешней нагрузки заряд может быть использован.

Ушная батарейка. Улитка — часть внутреннего уха в виде разделённой на полости спирали. Внутри полостей содержатся жидкости с высокой концентрацией ионов натрия и калия, которые создают электрический потенциал на разделяющей полости мембране, когда звуковые колебания передаются улитке. Этот потенциал можно использовать для питания микроэлектронного устройства, не нарушив слух пациента.

Такие имплантаты могут применяться для мониторинга состояния уха и терапии нарушений слуха или вистибюлярного аппарата. Необходимость исключить возможность влияния имплантата на слух налагает очень жёсткие ограничения на энергопотребление устройства — имплантат может использовать лишь крошечную долю энергии и без того не слишком мощной «батарейки». Имплантат содержит радиопередатчик, чтобы передавать собранные данные для обработки. Запитать его напрямую от мембраны улитки невозможно: не хватит ни напряжения, ни мощности. Чтобы обойти это ограничение, используется «блок питания», который постепенно заряжает конденсатор. Этот процесс занимает от 40 секунд до 4 минут. Когда накоплено достаточно энергии, устройство выходит на связь, транслируя пакет собранных за это время данных. Передатчику и всей электронике имплантата недостаточно для нормальной работы напряжения, которое выдаёт улитка. Если конденсатор разрядится ниже определённого предела, устройство не сможет запуститься самостоятельно. Поэтому для «холодного старта» используется внешний радиочастотный импульс.

Электретный генератор, использующий капельку проводящей жидкости, ползающую взад-вперёд по электретной плёнке. При наличии внешних низкочастотных вибраций капля вызывает появление электрического заряда на обкладках конденсатора. По сути, это почти электретный микрофон, только ток появляется от колебаний человеческого тела при ходьбе, жестикуляции и других движениях.

Рис. Движение капли проводящей жидкости по электретной пленке на подложке постоянно изменяет емкость и поляризует электрет, служащий источником энергии для конденсатора. (a) и (b) различное положение капель по отношении к электродам. (c) эквивалентная схема.

Прототип генератора крайне мал: капля, самая крупная его деталь, имеет диаметр 1,2 мм (крошечная росинка), а толщина электретной плёнки не превышает 2 мкм.

Но от этой единственной капли была получена пиковая мощность в 0,18 мкВт.

Авторы изобретения отмечают, что устройство легко масштабируется, вплоть до сотен капель (и более) на одной плёнке. Во время ходьбы оно сможет вырабатывать достаточно энергии, чтобы питать смартфон. Определённая выработка должна сохраняться и при езде на велосипеде или автомобиле, особенно если дорога неровная.

Рис. Схема масштабируема: она может вместить сотни капель без значительного увеличения размеров устройства. (Zhaochu Yang).

Энергия капель дождя использует двухконтурную систему получения энергии:

- электростатическую от перекатывания капель,

- от ударного взаимодействия капель с поверхностью.

Рис. (а) Энергия перекатывания капель. (b) Энергия удара капель.

Для первого контура наночастицы диоксида титана обеспечивают несмачиваемость поверхности и скатывание капель дождя. Капля, несёт с собой положительный заряд. Попадая на наклонную поверхность перекатывается по ней и электризует полимерную плёнку (соответственно, отрицательно).

Для второго контура наночастицы диоксида кремния, соприкасающиеся с тефлоновой плёнкой при ударе падающей капли, создают разность потенциалов.

Первый контуру даёт мощность около 1.3 Вт/м², тогда как контур, использующий механическую энергию падения капель позволяет дополнительно получить до 0.3-0.4 Вт/ м². На основе таких систем могут быть созданы самозапитывающиеся сенсоры различных молекул. В условиях крупных мегаполисов это могут быть датчики различных газов для определения экологического состояния воздуха.

Рис. Схема изготовления генератора.

Текстильные нанопровода могут использоваться для создания зонта со светодиодной подсветкой, которая будет получать энергию от прикосновения дождевых капель. Энергию для подсветки зонта будет вырабатывать сам дождь.

Зонт называется «Lightdrops» и сделан из синтетического материала на основе поливинилиденфторида. Встроенные светодиоды запитываются электричеством, полученным непосредственно от падающего дождя. Ткань будет накапливать кинетическую энергию от ударов дождевых капель. Яркость подсветки зонтика будет напрямую зависеть от силы дождя. Так что, по-видимому, его будущие счастливые обладатели с нетерпением станут ждать ливня. Если из нового материала сделать рубашку, то она будет «заряжаться» от дуновения небольшого ветерка или даже от простой ходьбы владельца!
Рис. Светящийся зонт «Lightdrops».

Вибрационный источник питания на электрете. При движении мембраны изменяется емкость C, величина результирующего заряда Qи в результате во внешней цепи протекает ток I (I= dQ/dt).

Рис. Схема использование электрета в вибрационном малоразмерном источнике питания.

ЭлектростатическийэлектретныйМЭМС преобразователь использует вибрацию для перемещения подвесного электрода с меандровой поверхностью, покрытой пленкой электрета. При каждом сдвиге этого подвесного электрода относительно контактных площадок неподвижного электрода изменяется взаимная емкость, идет ток.

Рис. Электростатический МЭМС преобразователь (горизонтальное движение)..

Электромеханический резонанс. Радиоволны, принимаемые нано- антенной, заставляют ее вибрировать, но это происходит только тогда, когда частота радиоволны совпадает с резонансной частотой изгибания нано -трубки - антенны. Таким образом, нанотрубка выступает еще и в роли тюнера, принимая радиоволны строго определенного набора частот.

Рис. Нанотрубочная антенна.

Преобразователь тепловой энергии в электрическую.

Пироэлектрический наногенератор. Более 50% энергии теряется в виде тепла, выбрасываемого в окружающую среду. Используя пироэлектрический эффект, это тепло может быть преобразовано в электричество. Пироэлектрический эффект - зависимость поляризации от температуры. Структура кристаллической решетки сегнетоэлектрика предопределяет наличие постоянной электрической поляризации Р. Нагрев такого кристалла приводит к его расширению, и, следовательно, к изменению поляризации. Это изменение характеризуется пироэлектрической константой р(Т) :

р(Т) = dP/dT .

Изменение поляризации влечет за собой изменение емкости конденсатора, между обкладками которого помещен сегнетоэлектрик. В результате поляризации на пластинах конденсатора площадью S появляется электрический заряд Q = P ∙S,

а ток при изменении поляризации равен

I = dQ/dt = S ∙ dP/dT ∙ dT/dt = p(T) ∙ S ∙ dT/dt.

Пироэлектрики работают при любом температурном перепаде: достаточно лишь, чтобы температура менялась — и не важно, в каком направлении. Для пироэлектрического наногенератора можно использовать сегнетоэлектрические нанонити из оксида цинка (ZnO). Конверсия тепла в электричество в зависимости от интенсивности изменения внешней температуры с 0,05 до 0,08 Вт/м².

Лазерный конвертор - имплантат размером 4,4х10 мм из углеродных нанотрубок может конвертировать лазерное излучение в тепло и электроэнергию. Таким образом, появляется возможность питать энергией электронные устройства, имплантированные в живую ткань. Устройство на основе углеродных нанотрубок завернуто в лист из 3-гексилтиофена и диметилсилоксана, который эффективно преобразует лазерное излучение в тепловую энергию, а затем в электричество. Управление устройством происходит с помощью лазерного излучения определенного диапазона, легко проникающего сквозь живые ткани.

Рис. Лазерный конвертор - имплант.

Материал имплантируемого генератора гибок и не вызывает воспаления.

В ходе экспериментов, ученые поместили новый имплантат-генератор под кожу лабораторной мыши. Устройство надежно производило электроэнергию при облучении лазером с расстояния 20 мм. После 32 дней экспериментов никаких следов воспаления или других побочных эффектов имплантации не наблюдалось, а подопытная мышь набирала вес, точно так же, как и ее собратья из контрольной группы.

Новая технология может решить проблему питания подкожных и мышечных имплантатов, которые помогут тысячам больных, например, диабетом, непрерывно контролировать состояние своего здоровья. Имплантируемые датчики намного удобнее и надежнее, чем различные приборы, требующие анализ крови. Заряжать такие датчики можно, приставив к руке фонарь с лазерным диодом.

Устройства управления параметрами.

С помощью электрического поля можно изменять (через емкость конденсатора)

- электрическую длину элемента с распределенными параметрами и, как следствие, резонансную частоту резонатора, фазу элемента,

- импеданс устройства с целью согласования,

В арсенал нано- электро- механических систем (НЭМС) входят коммутаторы, использующие контакт многослойных углеродных нанотрубок (МУНТ -MWCNT)

Рис. НЭМС - коммутатор на многослойных углеродных нанотрубках, выращенных на ниобиевых электродах при никелевом катализаторе.

Конденсаторы на УНТ.

Рис. Изображение (a) и схема (b) конденсатора на УНТ.

Свободные концы обкладок конденсатора можно использовать для создания варактора.

Рис. Пример полосового фильтра на основе варактора.

Сегнетоэлектрические (ферроэлектрические) управляющие устройства. Сегнетоэлектрики - это материалы с несимметричной элементарной кристаллической ячейкой. Это предопределяет наличие дипольного момента и анизотропию свойств. В пределах домена размерами от 10^-4 до 10^{-2 см диполи имеют параллельную ориентацию. В пределах образца домены ориентированы хаотично в результате воздействия тепловой энергии.}

Ba²⁺

Ti⁴⁺

O^2-

Рис. Элементарная ячейка кристалла титаната бария Ba Ti O₃. (BST).

Под влиянием внешнего электрического поля домены начинают ориентировать вдоль силовых линий. Чем больше напряженность поля Е, тем большее число доменов приобретут одинаковую ориентацию. При Е _max происходит насыщение поляризации Р _нас - все домены ориентированы одинаково. При снятии электрического поля поляризация не исчезает полностью. (Для дезориентации недостаточно тепловой энергии (кинетической упругости) при нормальной температуре.) Для достижения нулевой поляризации необходимо приложить поле обратного знака. Т.о. при воздействии переменного электрического поля образуется петля гистерезиса. Это свойство используется для переключающих устройств - при Е = 0 имеется в зависимости от предыстории 2 различных поляризации Р.

Р_нас

E

Рис. Сегнетоэлектрический гистерезис.

По мере увеличения поляризации увеличивается коэффициент поляризации и, следовательно, диэлектрическая проницаемость e, т.е. имеется зависимость e = f (E). Большим достоинством новых диэлектрических материалов является возможность организации непрерывной регулировки параметров. Эта зависимость может существовать до определенной температуры – диэлектрической точки Кюри (Т_к). Большая тепловая энергия препятствует единообразному ориентированию дипольных моментов. Для титаната бария Т_к = 297 К. Зависимость e от температуры или напряженности электрического поля используется в управляемых устройствах: конденсаторах, фильтрах и т.д.. В отличие от полупроводниковых приборов с бинарным режимом работы сегнетоэлектрики обеспечивают непрерывное изменение параметров. Сегнетоэлектрическими свойствами обладают также сегнетова соль Na K C₃ H₄ O₆ × 4 H₂ O, дигидрофосфат калия К Н₂ Р О₄.

Сегнетоэлектрики используются в виде пленочных покрытии или монокристаллических подложек. Сегнетоэлектрические покрытия получаются при лазерном разрушении мишени (target) и осаждении молекул диспергированного материала на подложку (substrate) из поликристаллической керамики, монокристаллического сапфира или полупроводника. Сегнетоэлектрические слои могут включаться в состав многофункциональных интегральных схем или составлять автономные устройства в виде чипов.

Сегнетоэлектрики, включенные в структуру распределенной линии передачи (ЛП), делают линию передачи перестраиваемой по параметрам волнового сопротивления, длины волны.

Z = √ L/C,

гдеL – погонная индуктивность, а C – погонная емкость.

λ_Л = λ₀ √ε_эфф,

λ_Л – длина волны в ЛП, λ₀ - длина волны в свободном пространстве.

А Б

Рис. (А) – монолитная подложка из сегнетоэлектрика в микроплосковой линии. (Б) - Сегнетоэлектрическая пленки под копланарной линий.

Сегнетоэлектрическая пленка может включаться в локальные структуры конденсаторов (с сосредоточенными параметрами):

- трехслойных (металл – диэлектрик – металл - МДМ),

- планарных (гребенчатых).

Рис. Сегнетоэлектрический тонкопленочный варактор (а) – структура трехслойного конденсатора МДМ и (b) – фото подложки с чипами варактора. ( BST - титанат бария)

Рис. (а) - Варактор на планарном гребенчатом конденсаторе на сегнетоэлектрическом толстопленочном слое (голубого цвета). (b) – Распределение напряженности электрического поля.

Устройства согласования используют влияние изменения емкости на входное сопротивление. Это необходимо для согласования антенны и генератора мобильных устройств.

Рис. (А) - Фрагмент микроплосковой линии с планарным гребенчатым конденсатором (С – 0.98 пФ) на сегнетоэлектрическом покрытии – основа варактора.

(Б) – Область (красная) изменения полного входного сопротивления пары варакторов для интервала управляющих напряжений от 0 до 100 В.