Связь параметров спектральной плотности фликкер-шума с особенностями внутренней структуры системы
В результате компьютерного моделирования хаотического движения элементарных частиц в системах с хаотической и упорядоченной структурой сделан вывод о возможности использования фликкер-шума при анализе надежности элементов электроники. Приведено результати комп.ютерного моделювання хаотичного руху ел...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
|---|---|
| Дата: | 2009 |
| Автори: | , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2009
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/52020 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Связь параметров спектральной плотности фликкер-шума с особенностями внутренней структуры системы / З.А. Колодий, О.Г. Крук, Ю.В. Саноцкий, В.Д. Голынский, А.З. Колодий, П.И. Депко // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2009. — № 1. — С. 10-14. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860014595776708608 |
|---|---|
| author | Колодий, З.А. Крук, О.Г. Саноцкий, Ю.В. Голынский, В.Д. Колодий, А.З. Депко, П.И. |
| author_facet | Колодий, З.А. Крук, О.Г. Саноцкий, Ю.В. Голынский, В.Д. Колодий, А.З. Депко, П.И. |
| citation_txt | Связь параметров спектральной плотности фликкер-шума с особенностями внутренней структуры системы / З.А. Колодий, О.Г. Крук, Ю.В. Саноцкий, В.Д. Голынский, А.З. Колодий, П.И. Депко // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2009. — № 1. — С. 10-14. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| description | В результате компьютерного моделирования хаотического движения элементарных частиц в системах с хаотической и упорядоченной структурой сделан вывод о возможности использования фликкер-шума при анализе надежности элементов электроники.
Приведено результати комп.ютерного моделювання хаотичного руху елементарних частинок в плоскому пря мокутнику, якому можна поставити у відповідність плівковий резистор з електронами провідності. Аналізспектральної щільності хаотичного руху вказує, що один·з параметрів флікер-шуму залежить від кількості елементарних частинок і середньої швидкості їх руху. Другий параметр флікер-шуму (час релаксації) залежить від особливостей внутрішньої структури системи. Це може бути використано для прогнозування надійності як окремих елементів електроніки, так і апаратури в цілому порівню їх флікер-шуму, який можна виміряти.·
The results of computer design of chaotic motion of elementary particles are resulted in a flat rectangle which can be put in accordance to a pellicle resistor with the electrons of conductivity. The analysis of spectral closeness of chaotic motion shows that one of parameters of flicker-noise depends only on the amount of elementary particles and middle rate of their movement. The second parameter of flicker-noise (time of relaxation) depends on the features of underlying structure of the system. It can be used for prognostication of reliability as separate elements of electronics so apparatus as a whole on the measured level of their flicker-noise.
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:44:14Z |
| format | Article |
| fulltext |
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2009, ¹ 1
10
ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÑÐÅÄÑÒÂÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈß, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ
Äàòà ïîñòóïëåíèÿ â ðåäàêöèþ
25.03�13.11 2008 ã.
Îïïîíåíò Ì. Ô. ÁÎÉÊÎ
(ÓÍÈÈÐÒ, ã. Îäåññà)
Ç. À. ÊÎËÎÄÈÉ, ê. ò. í. Î. Ã. ÊÐÓÊ, ê. ò. í. Þ. Â. ÑÀÍÎÖÊÈÉ,
ê. ò. í. Â. Ä. ÃÎËÛÍÑÊÈÉ, À. Ç. ÊÎËÎÄÈÉ, Ï. È. ÄÅÏÊÎ
Óêðàèíà, ã. Ëüâîâ, ÍÓ «Ëüâîâñêàÿ ïîëèòåõíèêà»
E-mail: zenoviykol@rambler.ru
ÑÂßÇÜ ÏÀÐÀÌÅÒÐΠÑÏÅÊÒÐÀËÜÍÎÉ ÏËÎÒÍÎÑÒÈ
ÔËÈÊÊÅÐ-ØÓÌÀ Ñ ÎÑÎÁÅÍÍÎÑÒßÌÈ ÂÍÓÒÐÅÍÍÅÉ
ÑÒÐÓÊÒÓÐÛ ÑÈÑÒÅÌÛ
 ðåçóëüòàòå êîìïüþòåðíîãî ìîäåëè-
ðîâàíèÿ õàîòè÷åñêîãî äâèæåíèÿ ýëå-
ìåíòàðíûõ ÷àñòèö â ñèñòåìàõ ñ õàîòè-
÷åñêîé è óïîðÿäî÷åííîé ñòðóêòóðîé ñäå-
ëàí âûâîä î âîçìîæíîñòè èñïîëüçîâà-
íèÿ ôëèêêåð-øóìà ïðè àíàëèçå íàäåæ-
íîñòè ýëåìåíòîâ ýëåêòðîíèêè.
Âíóòðåííÿÿ ñòðóêòóðà ìàòåðèàëà âî ìíîãèõ ñëó-
÷àÿõ îïðåäåëÿåò åãî ìåõàíè÷åñêèå è ýëåêòðîôèçè÷å-
ñêèå ñâîéñòâà. Íàèáîëåå ÿðêèì ïðèìåðîì ýòîãî ìî-
æåò áûòü àëìàç è ãðàôèò, êîòîðûå èìåþò îäèíàêîâûé
õèìè÷åñêèé ñîñòàâ, íî ðàçíóþ âíóòðåííþþ ñòðóêòó-
ðó. Áîëüøîå çíà÷åíèå èìååò âíóòðåííÿÿ ñòðóêòóðà è
äëÿ ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ýëåìåíòîâ ýëåêòðîíèêè, ïî-
ñêîëüêó âëèÿåò íà ïðîöåññû ðàññåÿíèÿ íîñèòåëåé çà-
ðÿäà. Îñîáåííîñòè ñòðóêòóðû ìàòåðèàëà ýëåìåíòà
îïðåäåëÿþò ïîêàçàòåëè åãî íàäåæíîñòè. Íàïðèìåð, ïðî-
öåññ ñòàðåíèÿ ýëåìåíòîâ ýëåêòðîíèêè (êàê åñòåñòâåí-
íûé, òàê è èñêóññòâåííûé), êîòîðûé íåïîñðåäñòâåí-
íî âëèÿåò íà íàäåæíîñòü, íàïðÿìóþ ñâÿçàí ñ èçìåíå-
íèåì âíóòðåííåé ñòðóêòóðû. Äëÿ äèàãíîñòèêè âíóò-
ðåííåé ñòðóêòóðû øèðîêî èñïîëüçóþò ðåíòãåíîñòðóê-
òóðíûé àíàëèç, îäíàêî îí òðåáóåò ñïåöèàëüíîãî îáî-
ðóäîâàíèÿ, êðîìå òîãî, òàêîé ñïîñîá äèàãíîñòèêè íå
âñåãäà ìîæíî èñïîëüçîâàòü, ò. ê. ýòî ñâÿçàíî ñ íåîá-
õîäèìîñòüþ äåìîíòàæà àïïàðàòóðû.
Îäíèì èç ôàêòîðîâ, ÷óâñòâèòåëüíûõ ê îñîáåííî-
ñòÿì âíóòðåííåé ñòðóêòóðû ñèñòåìû, åñòü ôëèêêåð-
øóì (ÔØ), ñïåêòðàëüíàÿ ïëîòíîñòü ìîùíîñòè êîòî-
ðîãî S(f), êàê èçâåñòíî [1�3], îáðàòíî ïðîïîðöèî-
íàëüíà ÷àñòîòå f:
1
( ) ~ .S f
f
 ðàáîòå [3] ðàññìîòðåíà ïåðñïåêòèâà èñïîëüçî-
âàíèÿ àíàëèçà õàîòè÷åñêèõ ñåðèé äèíàìè÷åñêèõ ïå-
ðåìåííûõ ðàçëè÷íîé ïðèðîäû, êîòîðûå ïîëó÷åíû ïðè
èññëåäîâàíèÿõ ðàçíîîáðàçíûõ åñòåñòâåííûõ ïðîöåñ-
ñîâ è ñòðóêòóð äëÿ ïîëó÷åíèÿ èíôîðìàöèè î ñîñòîÿ-
íèè èññëåäóåìîé ñèñòåìû, ñïåöèôèêè åå ýâîëþöèè,
îñîáåííîñòè åå ñòðóêòóðíîé îðãàíèçàöèè è ïðåäñòàâ-
ëåíû ïðåèìóùåñòâåííî â âèäå âðåìåííûõ èëè ïðî-
ñòðàíñòâåííûõ ðÿäîâ è êàðò. Ïðè ýòîì îñíîâíîå âíè-
ìàíèå óäåëÿåòñÿ àíàëèçó ôëèêêåð-øóìîâûõ çàâèñè-
ìîñòåé ñïåêòðà ìîùíîñòè ñèãíàëà, êîòîðûé ôîðìèðó-
åòñÿ ïîñëåäîâàòåëüíîñòüþ δ-ôóíêöèé. Èíôîðìàöèþ î
ïðîöåññàõ, êîòîðûå ïðîèñõîäÿò â ñèñòåìå, ïðåäëàãà-
åòñÿ îïðåäåëÿòü ïðè èíòåðïîëÿöèè ðåçóëüòèðóþùåãî
ñïåêòðà ìîùíîñòè, îïðåäåëåííîãî íà îñíîâå ýêñïåðè-
ìåíòàëüíûõ çíà÷åíèé âðåìåííûõ ðÿäîâ, ïî ôîðìóëå
0
(0)
( ) ,
1 (2 )n
S
S f
fT
=
+ π (1)
ãäå S(0), T0 è n � ôåíîìåíîëîãè÷åñêèå ïàðàìåòðû
(�ïàñïîðòíûå ïàðàìåòðû�), ñ ïîìîùüþ êîòîðûõ ðàç-
ëè÷àþò èññëåäóåìûå ñëîæíûå ñòðóêòóðû èëè ýâî-
ëþöèþ îòêðûòûõ äèññèïàòèâíûõ ñèñòåì. Ïàðàìåòð n
õàðàêòåðèçóåò ñêîðîñòü �ïîòåðè ïàìÿòè� (êîððåëÿöè-
îííûõ ñâÿçåé) â ïîñëåäîâàòåëüíîñòè âñïëåñêîâ íà
âðåìåííûõ èíòåðâàëàõ; ïàðàìåòð Ò0 èìååò ñìûñë âðå-
ìåíè êîððåëÿöèè; S(0) � ñïåêòðàëüíàÿ ïëîòíîñòü íà
ñðåäíèõ ÷àñòîòàõ. Òàê, ïðè n=4 â èññëåäóåìîé ñèñ-
òåìå ïðîèñõîäèò òóðáóëåíòíàÿ äèôôóçèÿ; ïðè n=5/3
� ïîëíîñòüþ ðàçâèòàÿ òóðáóëåíòíîñòü è ò. ä. Ñîïî-
ñòàâëåíèå çíà÷åíèé �ïàñïîðòíûõ ïàðàìåòðîâ�, ïîëó-
÷åííûõ ïðè àíàëèçå âðåìåííûõ ðÿäîâ, ñ èõ çíà÷åíè-
ÿìè, îïðåäåëåííûìè äëÿ ÷àñòíûõ ñëó÷àåâ, äàåò âîç-
ìîæíîñòü õîòÿ áû êà÷åñòâåííî ïðåäñòàâèòü õàðàêòåð
òåõ ñëîæíûõ ïðîöåññîâ, êîòîðûå îáóñëîâëèâàþò èñ-
ñëåäóåìóþ ýâîëþöèþ.
Ïðåäëîæåííûé â [3] ìåòîä ôëèêêåð-øóìîâîé äè-
àãíîñòèêè èìååò è î÷åâèäíûå íåäîñòàòêè: íåóäîáñòâî
îïðåäåëåíèÿ (ñêîðåå, ïîäáîð) çíà÷åíèé ïàðàìåòðîâ
T0 è n, ïðè êîòîðûõ âûðàæåíèå (1) ñ óäîâëåòâîðè-
òåëüíîé òî÷íîñòüþ àïïðîêñèìèðîâàëî áû ðåàëüíûé
ñïåêòð.
 [4] ïðèâåäåíû ðåçóëüòàòû êîìïüþòåðíîãî ìîäå-
ëèðîâàíèÿ õàîòè÷åñêîãî äâèæåíèÿ ýëåìåíòàðíûõ ÷à-
ñòèö, àíàëèç ÷àñòîòíîãî ñïåêòðà êîòîðîãî ïîäòâåðæ-
äàåò çàâèñèìîñòü ÔØ îò ñòðóêòóðû ñèñòåìû. Ïðåä-
ëîæåíà ýìïèðè÷åñêàÿ ôîðìóëà ñïåêòðàëüíîé ïëîò-
íîñòè ôëóêòóàöèé S(f) â èçîëèðîâàííûõ ñèñòåìàõ,
êîòîðûå íàõîäÿòñÿ â íåðàâíîâåñíîì ñîñòîÿíèè:
( ) ~ ,
1
1
f
f hf
kT
e hf
S f
e
e
τ
τ −
−
ãäå τ � âðåìÿ ðåëàêñàöèè ñèñòåìû.
Äëÿ çíà÷åíèé kÒ>>hf (÷òî âûïîëíÿåòñÿ ïðè Ò≥1 Ê,
f≤109 Ãö) è τ<∞ ïðè f→0 âûðàæåíèå äëÿ ñïåêòðàëü-
íîé ïëîòíîñòè èìååò âèä:
(1 ) 1
( ) ~ .
1
f
f
ae a f a
S f a
f fe
τ
τ
+ τ≈ = +
τ τ− (2)
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2009, ¹ 1
11
ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÑÐÅÄÑÒÂÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈß, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ
à) á)
Ðèñ. 1. Ìîäåëè õàîòè÷åñêîé ñòðóêòóðû ñî 100 (à) è 1000 (á) ÷àñòèöàìè è ñïåêòð ìîùíîñòè èõ ôëèêêåð-øóìà ïðè
ðàçëè÷íîé ñêîðîñòè äâèæåíèÿ ÷àñòèö
ïîðÿäêå âåðòèêàëüíûìè íåïðîçðà÷íûìè ïåðåãîðîä-
êàìè îäèíàêîâîé äëèíû. Òàêàÿ ìîäåëü ñîîòâåòñòâóåò
ìåòàëëè÷åñêîìó ïëåíî÷íîìó ãîìîãåííîìó ðåçèñòî-
ðó.  íåóïîðÿäî÷åííîé ñòðóêòóðå ïåðåãîðîäêè ðàñ-
ïîëîæåíû õàîòè÷íî.
Âðåìÿ ðåëàêñàöèè τ âû÷èñëÿëè ïî ýêñïåðèìåíòàëü-
íî îïðåäåëåííîìó ñïåêòðó S(f) èç (2):
ïðè 0
1
f f= =
τ
çíà÷åíèå ñïåêòðà ìîùíîñòè S( f0)=1,58à,
ãäå à � çíà÷åíèå S(f) â îáëàñòè ñðåäíèõ ÷àñòîò.
 ïåðâîì ýêñïåðèìåíòå èññëåäîâàëàñü ìîäåëü
íåóïîðÿäî÷åííîé (õàîòè÷åñêîé) ñòðóêòóðû (ðèñ. 1) ñ
ðàçëè÷íûì êîëè÷åñòâîì ÷àñòèö (100 è 1000 øò) ïðè
ñêîðîñòè èõ äâèæåíèÿ v=50±25 ì/ñ è v=500±250 ì/ñ.
Çíà÷åíèÿ ïàðàìåòðîâ à è τ, ðàññ÷èòàííûå ïî ïðèâå-
äåííûì ñïåêòðàì øóìîâ, ïðåäñòàâëåíû â òàáë. 1.
Çàòåì ðàññìàòðèâàëèñü ìîäåëè ñòðóêòóð ñ îäèíàêî-
âûì êîëè÷åñòâîì ÷àñòèö (1000 øò) è ñêîðîñòüþ èõ
äâèæåíèÿ (50±25 ì/ñ), íî ñ ðàçëè÷íîé äëèíîé ïåðå-
ãîðîäîê l (0,1 è 0,2 ì), ðàçëè÷íûì èõ êîëè÷åñòâîì ò
(20 è 40 øò) è ðàñïîëîæåíèåì äðóã îòíîñèòåëüíî äðóãà
Çäåñü âèäíî, ÷òî ïëîòíîñòü ôëóêòóàöèé ñîäåðæèò
äâå ñîñòàâëÿþùèå, îäíà èç êîòîðûõ (a) îòâå÷àåò òåï-
ëîâûì ôëóêòóàöèÿì (òåïëîâîìó øóìó), à äðóãàÿ ñî-
ñòàâëÿþùàÿ
1a
f
τ
� ôëóêòóàöèÿì òèïà 1/f (ôëèê-
êåð-øóìó).  îòëè÷èå îò (1), âûðàæåíèå (2) äàåò âîç-
ìîæíîñòü ïî ýêñïåðèìåíòàëüíî îïðåäåëåííîìó ñïåê-
òðó S(f) îäíîçíà÷íî îïðåäåëèòü âðåìÿ ðåëàêñàöèè ñè-
ñòåìû τ.
Öåëüþ íàñòîÿùåé ðàáîòû áûëî îïðåäåëåíèå âçàè-
ìîñâÿçè ìåæäó ïàðàìåòðàìè ñïåêòðàëüíîé ïëîòíî-
ñòè ÔØ à è τ è îñîáåííîñòÿìè âíóòðåííåé ñòðóêòóðû
ñèñòåìû, ôëèêêåð-øóìû êîòîðîé èññëåäóþòñÿ. Èñ-
ïîëüçîâàëîñü êîìïüþòåðíîå ìîäåëèðîâàíèå õàîòè÷å-
ñêîãî äâèæåíèÿ ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö ïî ìåòîäèêå, îïè-
ñàííîé â [4]. Îáúåêòàìè èññëåäîâàíèé áûëè âûáðà-
íû ñèñòåìû ñ óïîðÿäî÷åííîé è íåóïîðÿäî÷åííîé
ñòðóêòóðàìè. Óïîðÿäî÷åííàÿ ñòðóêòóðà ïðåäñòàâëÿ-
ëà ñîáîé ïëîñêèé ïðÿìîóãîëüíèê ñ ñîîòíîøåíèåì
ñòîðîí 1:2 ñ ðàçìåùåííûìè â íåì â îïðåäåëåííîì
S(
f)
, ó
ñ.
å
ä.
0,027
0,018
0,009
0
50 100 150 f, Ãö
S(
f)
, ó
ñ.
å
ä.
0,271
0,181
0,090
0
50 100 150 f, Ãö
v=50±25 ì/ñ v=50±25 ì/ñ
S(
f)
, ó
ñ.
å
ä.
0,675
0,450
0,225
0
50 100 150 f, Ãö
S(
f)
, ó
ñ.
å
ä.
8,292
5,528
2,764
0
50 100 150 f, Ãö
v=500±250 ì/ñ v=500±250 ì/ñ
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2009, ¹ 1
12
ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÑÐÅÄÑÒÂÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈß, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ
Ðèñ. 2. Ìîäåëè ðàâíîìåðíî óïîðÿäî÷åííîé (ñ ðàññòîÿíèåì k2 ìåæäó ýëåìåíòàìè) (à) è õàîòè÷åñêîé (á) ñòðóêòóð
ñ ïàðàìåòðàìè l=0,1 ì, m=20 è ñïåêòð ìîùíîñòè èõ ôëèêêåð-øóìà
à) á)
S(
f)
, ó
ñ.
å
ä.
0,171
0,114
0,057
0
50 100 150 f, Ãö
S(
f)
, ó
ñ.
å
ä.
0,271
0,181
0,090
0
50 100 150 f, Ãö
Ðèñ. 3. Ìîäåëè ðàâíîìåðíî óïîðÿäî÷åííîé (à) è õàîòè÷åñêîé (á) ñòðóêòóðû ñ ïàðàìåòðàìè l=0,2 ì, m=20 (k3=k2)
è ñïåêòð ìîùíîñòè èõ ôëèêêåð-øóìà
S(
f)
, ó
ñ.
å
ä.
0,837
0,558
0,279
0
50 100 150 f, Ãö
S(
f)
, ó
ñ.
å
ä.
0,772
0,515
0,257
0
50 100 150 f, Ãö
à) á)
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2009, ¹ 1
13
ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÑÐÅÄÑÒÂÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈß, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ
Ðèñ. 5. Ìîäåëè ðàâíîìåðíî óïîðÿäî÷åííîé (à) è õàîòè÷åñêîé (á) ñòðóêòóðû ñ ïàðàìåòðàìè l=0,1 ì, m=40 (k5<k2)
è ñïåêòð ìîùíîñòè èõ ôëèêêåð-øóìà
à) á)
S(
f)
, ó
ñ.
å
ä.
0,246
0,164
0,082
0
50 100 150 f, Ãö
S(
f)
, ó
ñ.
å
ä.
0,541
0,361
0,180
0
50 100 150 f, Ãö
Ðèñ. 4. Ìîäåëè ëîêàëüíî óïîðÿäî÷åííîé (à) è õàîòè÷åñêîé (á) ñòðóêòóðû ñ ïàðàìåòðàìè l=0,1 ì, m=20 (k4<<k2)
è ñïåêòð ìîùíîñòè èõ ôëèêêåð-øóìà
à) á)
S(
f)
, ó
ñ.
å
ä.
0,142
0,095
0,047
0
50 100 150 f, Ãö
S(
f)
, ó
ñ.
å
ä.
0,553
0,368
0,184
0
50 100 150 f, Ãö
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2009, ¹ 1
14
ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÑÐÅÄÑÒÂÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈß, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ
(íà ðàññòîÿíèè ki, ðàâíîìåðíîå ïî ïëîùàäè ðàñïî-
ëîæåíèå èëè ëîêàëüíîå ðàñïîëîæåíèå ýëåìåíòîâ
ñòðóêòóðû c óìåíüøåííûì ðàññòîÿíèåì ìåæäó íèìè).
Ñòðóêòóðû è ñîîòâåòñòâóþùèå èì ñïåêòðû ìîùíîñòè
øóìîâ ïðèâåäåíû íà ðèñ. 2�5. Çíà÷åíèÿ ïàðàìåò-
ðîâ à è τ, îïðåäåëåííûå ïî ïðèâåäåííûì ñïåêòðàëü-
íûì ïëîòíîñòÿì øóìîâ, ïðåäñòàâëåíû â òàáë. 2.
Ðåçóëüòàòû êîìïüþòåðíîãî ìîäåëèðîâàíèÿ è äàí-
íûå, ïðèâåäåííûå â òàáëèöàõ, óêàçûâàþò íà òî, ÷òî
çíà÷åíèå à èç (2) ïðîïîðöèîíàëüíî êîëè÷åñòâó ýëå-
ìåíòàðíûõ ÷àñòèö, êîòîðûå îñóùåñòâëÿþò õàîòè÷å-
ñêîå äâèæåíèå, è ïðîïîðöèîíàëüíî ñðåäíåé ñêîðîñòè
èõ äâèæåíèÿ (òàáë. 1) è íå çàâèñèò îò êîëè÷åñòâà
(ðèñ. 2, 5), ðàñïîëîæåíèÿ (ðèñ. 2, 4) è äëèíû ïåðå-
ãîðîäîê (ðèñ. 3), ò. å. íå çàâèñèò îò âíóòðåííåé ñòðóê-
òóðû ñèñòåìû (òàáë. 2). Ýòî ìîæåò îçíà÷àòü, ÷òî ïà-
ðàìåòð à îïðåäåëÿåòñÿ óðîâíåì òåïëîâîé ýíåðãèè, çà-
ïàñåííîé â ñèñòåìå.
Âðåìÿ ðåëàêñàöèè τ èç (2), â îòëè÷èå îò ïàðàìåòðà
à, íå çàâèñèò îò êîëè÷åñòâà ÷àñòèö, à îïðåäåëÿåòñÿ, â
îñíîâíîì, âíóòðåííåé ñòðóêòóðîé ñèñòåìû (ðèñ. 2�
5, òàáë. 2) è çàâèñèò òàêæå îò ñêîðîñòè äâèæåíèÿ ýëå-
ìåíòàðíûõ ÷àñòèö τ~1/v (ñì. òàáë. 1). Ýòî ìîæåò
îçíà÷àòü, ÷òî âðåìÿ ðåëàêñàöèè õàðàêòåðèçóåò ýíåðãèþ
ñèñòåìû, çàïàñåííóþ â åå ñòðóêòóðå, � «êà÷åñòâåí-
íóþ ýíåðãèþ», ïðè÷åì, ÷åì ìåíüøå çíà÷åíèå τ, òåì
áîëüøå çàïàñàåòñÿ âíóòðåííåé ýíåðãèè. Òàê, ñèñòå-
ìû, êîòîðûå èìåþò óïîðÿäî÷åííóþ âíóòðåííþþ
ñòðóêòóðó (ðèñ. 2, à) è âðåìÿ ðåëàêñàöèè τóï, çàïàñà-
þò ìåíüøå ýíåðãèè, ÷åì ñèñòåìû, êîòîðûå èìåþò õà-
îòè÷åñêóþ âíóòðåííþþ ñòðóêòóðó (ðèñ. 2, á) è âðå-
ìÿ ðåëàêñàöèè τõ: τóï>τõ.
Âûâîäû
Àíàëèç ñïåêòðàëüíîé ïëîòíîñòè ìîùíîñòè S(f)
ñìîäåëèðîâàííîãî õàîòè÷åñêîãî äâèæåíèÿ ýëåìåí-
òàðíûõ ÷àñòèö ïîäòâåðæäàåò ñâÿçü ôëèêêåð-øóìà è
âíóòðåííåé ñòðóêòóðû ñèñòåìû.
Ïî ýêñïåðèìåíòàëüíî îïðåäåëåííûì ýíåðãåòè÷å-
ñêèì ñïåêòðàì øóìîâ ñèñòåìû ìîæíî îïðåäåëèòü ïà-
ðàìåòð à è âðåìÿ ðåëàêñàöèè τ. Èññëåäóÿ ýâîëþöèþ
τ (ïî èçìåíåíèþ øóìîâ ñèñòåìû), ìîæíî ñäåëàòü
âûâîäû îá èçìåíåíèÿõ, êîòîðûå ïðîèñõîäÿò â ñòðóê-
òóðå ñèñòåìû.
Óâåëè÷åíèå çíà÷åíèÿ τ ñâèäåòåëüñòâóåò î òîì, ÷òî
ðàñïîëîæåíèå ýëåìåíòîâ ñòðóêòóðû óïîðÿäî÷èâàåò-
ñÿ ëèáî ðàññòîÿíèå ìåæäó ýëåìåíòàìè ñòðóêòóðû
óìåíüøàåòñÿ � ýëåìåíòû ñòðóêòóðû ðàñïîëàãàþòñÿ
ëîêàëüíî.
È íàîáîðîò, óìåíüøåíèå çíà÷åíèÿ τ ñâèäåòåëüñòâó-
åò î òîì, ÷òî ðàñïîëîæåíèå ýëåìåíòîâ ñòðóêòóðû ñòà-
íîâèòñÿ õàîòè÷åñêèì ëèáî ðàçìåðû ýëåìåíòîâ ñòðóê-
òóðû è èõ êîëè÷åñòâî óâåëè÷èâàþòñÿ.
Èçìåðåííûé øóì ýëåêòðîííûõ ýëåìåíòîâ â äèà-
ïàçîíå íèçêèõ ÷àñòîò (ôëèêêåð-øóì) ñîäåðæèò èí-
ôîðìàöèþ îá îñîáåííîñòÿõ âíóòðåííåé ñòðóêòóðû
ýëåìåíòà, êîòîðàÿ âëèÿåò íà ïîêàçàòåëè åãî íàäåæíî-
ñòè. Ñëåäîâàòåëüíî, àíàëèç ôëèêêåð-øóìà ýëåìåí-
òîâ ýëåêòðîíèêè öåëåñîîáðàçíî èñïîëüçîâàòü ïðè àíà-
ëèçå íàäåæíîñòè êàê îòäåëüíûõ ýëåìåíòîâ, òàê è ôóíê-
öèîíàëüíûõ óçëîâ ýëåêòðîíèêè â öåëîì.
ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÛÅ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ
1. Æèãàëüñêèé Ã. Ï. Íåðàâíîâåñíûé 1/f-øóì â ïðîâîäÿùèõ
ïëåíêàõ è êîíòàêòàõ // Óñïåõè ôèçè÷åñêèõ íàóê.� 2003.� Ò. 173,
¹ 5.� Ñ. 465�490.
2. Sikula J., Touboul A. Noise in physical systems and 1/f fluctua-
tions // AIP Conf. Proc.� New York.� 1993.� Vol. 285.� P. 206.
3. Òèìàøåâ Ñ. Ô. Ôëèêêåð-øóìîâàÿ ñïåêòðîñêîïèÿ â àíàëèçå
õàîòè÷åñêèõ ïîòîêîâ â ðàñïðåäåëåííûõ äèíàìè÷åñêèõ äèññèïà-
òèâíûõ ñèñòåìàõ // Æóðíàë ôèçè÷åñêîé õèìèè.� 2001.� Ò. 75,
¹ 10.� Ñ. 1900�1908.
4. Êîëîä³é Ç. Î. Ñïåêòð ôëþêòóàö³é ïðè ìîäåëþâàíí³ õàîòè÷-
íîãî ðóõó â îá�ºêòàõ, ÿê³ ïåðåáóâàþòü ó íåð³âíîâàæíîìó ñòàí³ //
Æóðíàë ô³çè÷íèõ äîñë³äæåíü.� 2005.� Ò. 9, ¹ 2.� Ñ. 103�111.
Êîëè÷åñòâî,
øò
v, ì/ñ à, Äæ ô, 10�2 ñ
100 50±25 0,0061 12,5
100 500±250 0,104 6,2
1000 50±25 0,061 12,5
1000 500±250 0,995 3,2
Òàáëèöà 1
Ïàðàìåòðû à è τ ÔØ õàîòè÷åñêîé ñòðóêòóðû (ïðè
l=0,1 ì; m=20) äëÿ ðàçëè÷íîãî êîëè÷åñòâà ÷àñòèö
è ñêîðîñòè èõ äâèæåíèÿ
Õàðàêòåðèñòèêè ñòðóêòóðû Ïàðàìåòð S(f)
l, ì m, øò
Ðàñïîëîæåíèå
ïåðåãîðîäîê
a,
Äæ
τ, 10�2 c
Èçîáðàæåíèå
ìîäåëè
ñòðóêòóðû
0,1 20 Õàîòè÷åñêîå 0,061 12,5 ðèñ. 1, á
0,1 20
Ðàâíîìåðíî
óïîðÿäî÷åííîå
0,061 22,0 ðèñ. 2, à
0,1 20 Õàîòè÷åñêîå 0,061 12,5 ðèñ. 2, á
0,2 20
Ðàâíîìåðíî
óïîðÿäî÷åííîå
0,061 5,0 ðèñ. 3, à
0,2 20 Õàîòè÷åñêîå 0,061 4,0 ðèñ. 3, á
0,1 20
Ëîêàëüíî
óïîðÿäî÷åííîå,
ñáëèæåííîå
0,061 100,0 ðèñ. 4, à
0,1 20
Õàîòè÷åñêîå
ñáëèæåííîå
0,061 25,0 ðèñ. 4, á
0,1 40
Ðàâíîìåðíî
óïîðÿäî÷åííîå
0,061 12,0 ðèñ. 5, à
0,1 40 Õàîòè÷åñêîå 0,061 6,0 ðèñ. 5, á
Òàáëèöà 2
Ïàðàìåòðû S(f) ðàçëè÷íûõ ñòðóêòóð ñ îäèíàêîâûì
êîëè÷åñòâîì ÷àñòèö (1000 øò) è ñêîðîñòüþ
èõ äâèæåíèÿ (v=50±25 ì/ñ)
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-52020 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 2225-5818 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:44:14Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Колодий, З.А. Крук, О.Г. Саноцкий, Ю.В. Голынский, В.Д. Колодий, А.З. Депко, П.И. 2013-12-22T20:34:12Z 2013-12-22T20:34:12Z 2009 Связь параметров спектральной плотности фликкер-шума с особенностями внутренней структуры системы / З.А. Колодий, О.Г. Крук, Ю.В. Саноцкий, В.Д. Голынский, А.З. Колодий, П.И. Депко // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2009. — № 1. — С. 10-14. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 2225-5818 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/52020 В результате компьютерного моделирования хаотического движения элементарных частиц в системах с хаотической и упорядоченной структурой сделан вывод о возможности использования фликкер-шума при анализе надежности элементов электроники. Приведено результати комп.ютерного моделювання хаотичного руху елементарних частинок в плоскому пря мокутнику, якому можна поставити у відповідність плівковий резистор з електронами провідності. Аналізспектральної щільності хаотичного руху вказує, що один·з параметрів флікер-шуму залежить від кількості елементарних частинок і середньої швидкості їх руху. Другий параметр флікер-шуму (час релаксації) залежить від особливостей внутрішньої структури системи. Це може бути використано для прогнозування надійності як окремих елементів електроніки, так і апаратури в цілому порівню їх флікер-шуму, який можна виміряти.· The results of computer design of chaotic motion of elementary particles are resulted in a flat rectangle which can be put in accordance to a pellicle resistor with the electrons of conductivity. The analysis of spectral closeness of chaotic motion shows that one of parameters of flicker-noise depends only on the amount of elementary particles and middle rate of their movement. The second parameter of flicker-noise (time of relaxation) depends on the features of underlying structure of the system. It can be used for prognostication of reliability as separate elements of electronics so apparatus as a whole on the measured level of their flicker-noise. ru Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України Технология и конструирование в электронной аппаратуре Электронные средства: исследования, разработки Связь параметров спектральной плотности фликкер-шума с особенностями внутренней структуры системы Зв'язок параметрів спектральної щільності флікер-шуму з особливостями внутрішньої структури системи Association of spectral closeness of flicker-noise parameters with features of underlying structure of system Article published earlier |
| spellingShingle | Связь параметров спектральной плотности фликкер-шума с особенностями внутренней структуры системы Колодий, З.А. Крук, О.Г. Саноцкий, Ю.В. Голынский, В.Д. Колодий, А.З. Депко, П.И. Электронные средства: исследования, разработки |
| title | Связь параметров спектральной плотности фликкер-шума с особенностями внутренней структуры системы |
| title_alt | Зв'язок параметрів спектральної щільності флікер-шуму з особливостями внутрішньої структури системи Association of spectral closeness of flicker-noise parameters with features of underlying structure of system |
| title_full | Связь параметров спектральной плотности фликкер-шума с особенностями внутренней структуры системы |
| title_fullStr | Связь параметров спектральной плотности фликкер-шума с особенностями внутренней структуры системы |
| title_full_unstemmed | Связь параметров спектральной плотности фликкер-шума с особенностями внутренней структуры системы |
| title_short | Связь параметров спектральной плотности фликкер-шума с особенностями внутренней структуры системы |
| title_sort | связь параметров спектральной плотности фликкер-шума с особенностями внутренней структуры системы |
| topic | Электронные средства: исследования, разработки |
| topic_facet | Электронные средства: исследования, разработки |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/52020 |
| work_keys_str_mv | AT kolodiiza svâzʹparametrovspektralʹnoiplotnostiflikkeršumasosobennostâmivnutrenneistrukturysistemy AT krukog svâzʹparametrovspektralʹnoiplotnostiflikkeršumasosobennostâmivnutrenneistrukturysistemy AT sanockiiûv svâzʹparametrovspektralʹnoiplotnostiflikkeršumasosobennostâmivnutrenneistrukturysistemy AT golynskiivd svâzʹparametrovspektralʹnoiplotnostiflikkeršumasosobennostâmivnutrenneistrukturysistemy AT kolodiiaz svâzʹparametrovspektralʹnoiplotnostiflikkeršumasosobennostâmivnutrenneistrukturysistemy AT depkopi svâzʹparametrovspektralʹnoiplotnostiflikkeršumasosobennostâmivnutrenneistrukturysistemy AT kolodiiza zvâzokparametrívspektralʹnoíŝílʹnostíflíkeršumuzosoblivostâmivnutríšnʹoístrukturisistemi AT krukog zvâzokparametrívspektralʹnoíŝílʹnostíflíkeršumuzosoblivostâmivnutríšnʹoístrukturisistemi AT sanockiiûv zvâzokparametrívspektralʹnoíŝílʹnostíflíkeršumuzosoblivostâmivnutríšnʹoístrukturisistemi AT golynskiivd zvâzokparametrívspektralʹnoíŝílʹnostíflíkeršumuzosoblivostâmivnutríšnʹoístrukturisistemi AT kolodiiaz zvâzokparametrívspektralʹnoíŝílʹnostíflíkeršumuzosoblivostâmivnutríšnʹoístrukturisistemi AT depkopi zvâzokparametrívspektralʹnoíŝílʹnostíflíkeršumuzosoblivostâmivnutríšnʹoístrukturisistemi AT kolodiiza associationofspectralclosenessofflickernoiseparameterswithfeaturesofunderlyingstructureofsystem AT krukog associationofspectralclosenessofflickernoiseparameterswithfeaturesofunderlyingstructureofsystem AT sanockiiûv associationofspectralclosenessofflickernoiseparameterswithfeaturesofunderlyingstructureofsystem AT golynskiivd associationofspectralclosenessofflickernoiseparameterswithfeaturesofunderlyingstructureofsystem AT kolodiiaz associationofspectralclosenessofflickernoiseparameterswithfeaturesofunderlyingstructureofsystem AT depkopi associationofspectralclosenessofflickernoiseparameterswithfeaturesofunderlyingstructureofsystem |