Нелинейная проводимость компенсированного поликристаллического металла в сильном магнитном поле
При гелиевых температурах в магнитном поле исследованы вольт-амперные характеристики (ВАХ) тонких поликристаллических образцов металла (чистого олова), помещенных в твердотельную среду для создания воспроизводимых условий эксперимента. При указанном характере теплоотвода на поверхности металла вперв...
Saved in:
| Date: | 2003 |
|---|---|
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
2003
|
| Series: | Физика низких температур |
| Subjects: | |
| Online Access: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/128824 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Нелинейная проводимость компенсированного поликристаллического металла в сильном магнитном поле / И.И. Логвинов, Ю.Н. Цзян // Физика низких температур. — 2003. — Т. 29, № 4. — С. 413-417. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-128824 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1288242018-01-15T03:02:49Z Нелинейная проводимость компенсированного поликристаллического металла в сильном магнитном поле Логвинов, И.И. Цзян, Ю.Н. Электpонные свойства металлов и сплавов При гелиевых температурах в магнитном поле исследованы вольт-амперные характеристики (ВАХ) тонких поликристаллических образцов металла (чистого олова), помещенных в твердотельную среду для создания воспроизводимых условий эксперимента. При указанном характере теплоотвода на поверхности металла впервые в таких образцах реализована нелинейная S-образная вольт-амперная характеристика. Изучены условия возникновения температурно- электрической неустойчивости в металле с S-образной ВАХ в зависимости от реактивных параметров цепи. The current–voltage (I–V) characteristics in a magnetic field are studied at helium temperatures for thin polycrystalline samples of a metal (pure tin) embedded in a solid-state medium in order to create reproducible experimental conditions. In these samples a nonlinear S-shaped I–V characteristic is obtained for the first time with this type of heat sinking at the surface of the metal. The conditions for the onset of a temperature–electric instability in a metal with an S-shaped I–V characteristic are investigated in relation to the reactive parameters of the circuit. При гелійових температурах в магнітному полі досліджено вольт-амперні характеристики (ВАХ) тонких полікристалічних зразків металу (чистого олова), вміщених в твердотільне середовище для створення умов експерименту, що відтворюються. При зазначеном характерi тепловідведення на поверхні металу вперше в таких зразках реалізовано нелінійну S-образну вольт-амперну характеристику. Вивчено умови виникнення температурно-електричної несталості в металі з S-образною ВАХ в залежності від реактивних параметрів кола. 2003 Article Нелинейная проводимость компенсированного поликристаллического металла в сильном магнитном поле / И.И. Логвинов, Ю.Н. Цзян // Физика низких температур. — 2003. — Т. 29, № 4. — С. 413-417. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 0132-6414 PACS: 72.15.Gd, 72.15.-v http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/128824 ru Физика низких температур Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Электpонные свойства металлов и сплавов Электpонные свойства металлов и сплавов |
| spellingShingle |
Электpонные свойства металлов и сплавов Электpонные свойства металлов и сплавов Логвинов, И.И. Цзян, Ю.Н. Нелинейная проводимость компенсированного поликристаллического металла в сильном магнитном поле Физика низких температур |
| description |
При гелиевых температурах в магнитном поле исследованы вольт-амперные характеристики (ВАХ) тонких поликристаллических образцов металла (чистого олова), помещенных в твердотельную среду для создания воспроизводимых условий эксперимента. При указанном характере теплоотвода на поверхности металла впервые в таких образцах реализована нелинейная S-образная вольт-амперная характеристика. Изучены условия возникновения температурно- электрической неустойчивости в металле с S-образной ВАХ в зависимости от реактивных параметров цепи. |
| format |
Article |
| author |
Логвинов, И.И. Цзян, Ю.Н. |
| author_facet |
Логвинов, И.И. Цзян, Ю.Н. |
| author_sort |
Логвинов, И.И. |
| title |
Нелинейная проводимость компенсированного поликристаллического металла в сильном магнитном поле |
| title_short |
Нелинейная проводимость компенсированного поликристаллического металла в сильном магнитном поле |
| title_full |
Нелинейная проводимость компенсированного поликристаллического металла в сильном магнитном поле |
| title_fullStr |
Нелинейная проводимость компенсированного поликристаллического металла в сильном магнитном поле |
| title_full_unstemmed |
Нелинейная проводимость компенсированного поликристаллического металла в сильном магнитном поле |
| title_sort |
нелинейная проводимость компенсированного поликристаллического металла в сильном магнитном поле |
| publisher |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України |
| publishDate |
2003 |
| topic_facet |
Электpонные свойства металлов и сплавов |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/128824 |
| citation_txt |
Нелинейная проводимость компенсированного поликристаллического металла в сильном магнитном поле / И.И. Логвинов, Ю.Н. Цзян // Физика низких температур. — 2003. — Т. 29, № 4. — С. 413-417. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
| series |
Физика низких температур |
| work_keys_str_mv |
AT logvinovii nelinejnaâprovodimostʹkompensirovannogopolikristalličeskogometallavsilʹnommagnitnompole AT czânûn nelinejnaâprovodimostʹkompensirovannogopolikristalličeskogometallavsilʹnommagnitnompole |
| first_indexed |
2025-07-09T09:59:05Z |
| last_indexed |
2025-07-09T09:59:05Z |
| _version_ |
1837162982348423168 |
| fulltext |
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2003, ò. 29, ¹ 4, ñ. 413–417
Íåëèíåéíàÿ ïðîâîäèìîñòü êîìïåíñèðîâàííîãî
ïîëèêðèñòàëëè÷åñêîãî ìåòàëëà
â ñèëüíîì ìàãíèòíîì ïîëå
È.È. Ëîãâèíîâ, Þ.Í. Öçÿí
Ôèçèêî-òåõíè÷åñêèé èíñòèòóò íèçêèõ òåìïåðàòóð èì. Á.È. Âåðêèíà ÍÀÍ Óêðàèíû
ïð. Ëåíèíà, 47, ã. Õàðüêîâ, 61103, Óêðàèíà
E-mail: logvinov@ilt.kharkov.ua
Ñòàòüÿ ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 4 îêòÿáðÿ 2002 ã.
Ïðè ãåëèåâûõ òåìïåðàòóðàõ â ìàãíèòíîì ïîëå èññëåäîâàíû âîëüò-àìïåðíûå õàðàêòåðèñòè-
êè (ÂÀÕ) òîíêèõ ïîëèêðèñòàëëè÷åñêèõ îáðàçöîâ ìåòàëëà (÷èñòîãî îëîâà), ïîìåùåííûõ â
òâåðäîòåëüíóþ ñðåäó äëÿ ñîçäàíèÿ âîñïðîèçâîäèìûõ óñëîâèé ýêñïåðèìåíòà. Ïðè óêàçàííîì
õàðàêòåðå òåïëîîòâîäà íà ïîâåðõíîñòè ìåòàëëà âïåðâûå â òàêèõ îáðàçöàõ ðåàëèçîâàíà íåëè-
íåéíàÿ S-îáðàçíàÿ âîëüò-àìïåðíàÿ õàðàêòåðèñòèêà. Èçó÷åíû óñëîâèÿ âîçíèêíîâåíèÿ òåìïåðà-
òóðíî-ýëåêòðè÷åñêîé íåóñòîé÷èâîñòè â ìåòàëëå ñ S-îáðàçíîé ÂÀÕ â çàâèñèìîñòè îò ðåàêòèâ-
íûõ ïàðàìåòðîâ öåïè.
Ïðè ãåë³éîâèõ òåìïåðàòóðàõ â ìàãí³òíîìó ïîë³ äîñë³äæåíî âîëüò-àìïåðí³ õàðàêòåðèñòèêè
(ÂÀÕ) òîíêèõ ïîë³êðèñòàë³÷íèõ çðàçê³â ìåòàëó (÷èñòîãî îëîâà), âì³ùåíèõ â òâåðäîò³ëüíå ñå-
ðåäîâèùå äëÿ ñòâîðåííÿ óìîâ åêñïåðèìåíòó, ùî â³äòâîðþþòüñÿ. Ïðè çàçíà÷åíîì õàðàêòåði òåï-
ëîâ³äâåäåííÿ íà ïîâåðõí³ ìåòàëó âïåðøå â òàêèõ çðàçêàõ ðåàë³çîâàíî íåë³í³éíó S-îáðàçíó
âîëüò-àìïåðíó õàðàêòåðèñòèêó. Âèâ÷åíî óìîâè âèíèêíåííÿ òåìïåðàòóðíî-åëåêòðè÷íî¿ íåñòà-
ëîñò³ â ìåòàë³ ç S-îáðàçíîþ ÂÀÕ â çàëåæíîñò³ â³ä ðåàêòèâíèõ ïàðàìåòð³â êîëà.
PACS: 72.15.Gd, 72.15.–v
Íåëèíåéíûå ÿâëåíèÿ â ìåòàëëè÷åñêîé ïðîâîäè-
ìîñòè, ñïîñîáíûå âîçíèêàòü ïðè äæîóëåâîì ðàçî-
ãðåâå îáðàçöîâ [1], îñòàþòñÿ ìàëîèçó÷åííûìè èç-çà
ñïåöèôè÷åñêèõ óñëîâèé èõ íàáëþäåíèÿ. Ïîñëåäíèå
ñîñòîÿò â òîì, ÷òî äîñòèæåíèå íåëèíåéíîãî ðåæèìà
ïðè óêàçàííîé ïîñòàíîâêå ýêñïåðèìåíòà òðåáóåò
êâàçèàäèàáàòè÷åñêèõ óñëîâèé äëÿ ýëåêòðîí-ôîíîí-
íîé ñèñòåìû ìåòàëëà, ðåàëèçàöèÿ êîòîðûõ ïðèâî-
äèò ê íåîáõîäèìîñòè èñïîëüçîâàòü íå ñëèøêîì òîí-
êèå îáðàçöû, ïîäâîäèòü ê îáðàçöó òîêè ïîðÿäêà
105À/ñì2 è â òî æå âðåìÿ ïîääåðæèâàòü ïîñòîÿííîé
òåìïåðàòóðó â òåðìîñòàòå, íå äîïóñêàÿ êðèçèñà êè-
ïåíèÿ æèäêîãî ãåëèÿ.
 ýêñïåðèìåíòàõ ñ íåïîñðåäñòâåííûì êîíòàêòîì
ìåòàëëè÷åñêèõ îáðàçöîâ ñ íèçêîòåìïåðàòóðíîé îõ-
ëàæäàþùåé æèäêîñòüþ N- è S-îáðàçíûå âîëüò-àì-
ïåðíûå õàðàêòåðèñòèêè ïðè äæîóëåâîì íàãðåâå
îáðàçöà â áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ îáóñëîâëåíû íåëè-
íåéíîñòüþ òåïëîîòâîäà â äàííûõ ñðåäàõ.
 ñëó÷àå ñ æèäêèì ãåëèåì ïîäîáíûé ðåæèì âîç-
íèêàåò ïðè óäåëüíûõ ïîòîêàõ òåïëà q ÷åðåç ïîâåðõ-
íîñòü ìåòàëëà — îò q � 0,1 Âò/ñì2 («ïóçûðüêîâîå»
êèïåíèå) äî q � 0,5 Âò/ñì2 («ïëåíî÷íîå» êèïåíèå,
õàðàêòåðèçóåìîå îáðàçîâàíèåì ãàçîâîé ïëåíêè âî-
êðóã îáðàçöà), êîòîðûå ñîîòâåòñòâóþò çíà÷èòåëü-
íûì ïîäâîäèìûì â êðèîñòàò ìîùíîñòÿì (1–10 Âò) è
áîëüøîìó ðàñõîäó êðèîãåííîé æèäêîñòè.
Îäíàêî èñïîëüçîâàíèå êðèçèñà êèïåíèÿ íå åäèí-
ñòâåííûé ïóòü ðåàëèçàöèè íåëèíåéíîãî ðåæèìà
ïðîâîäèìîñòè. Â íàøèõ ïðåäûäóùèõ ðàáîòàõ áûëî
âûÿñíåíî, ÷òî òàêîå âîçìîæíî è â îòñóòñòâèå ïðÿìî-
ãî êîíòàêòà îáðàçöîâ ñ æèäêîñòüþ [2,3]. Ïðè ýòîì
óñòðàíÿåòñÿ íåñòàáèëüíîñòü òåïëîîòâîäà ïîñðåäñò-
âîì îõëàæäàþùåé æèäêîñòè, ñâÿçàííàÿ ñ êîíâåê-
òèâíûìè ïîòîêàìè è êðèçèñîì êèïåíèÿ, ÷òî äàåò
âîçìîæíîñòü èçó÷àòü õàðàêòåðèñòèêè ìåòàëëà â âîñ-
ïðîèçâîäèìîì íåëèíåéíîì ðåæèìå, âêëþ÷àÿ ýô-
ôåêòû, ñâÿçàííûå ñ òåìïåðàòóðíî-ýëåêòðè÷åñêîé
íåóñòîé÷èâîñòüþ. Ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ òåïëî-
© È.È. Ëîãâèíîâ, Þ.Í. Öçÿí, 2003
âîé ïîòîê ÷åðåç äèýëåêòðè÷åñêèé òåïëîîòâîä — ìî-
íîòîííî âîçðàñòàþùàÿ ôóíêöèÿ òåìïåðàòóðû, ïðè-
÷åì ñóùåñòâóåò îáëàñòü òåìïåðàòóð, ãäå ñêîðîñòü
âîçðàñòàíèÿ óäåëüíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ �( )T áîëüøå,
÷åì ñêîðîñòü ðîñòà òåïëîâîãî ïîòîêà q T( ) ïðè óâå-
ëè÷åíèè òåìïåðàòóðû.
Äåéñòâèòåëüíî, èç óðàâíåíèÿ òåïëîïðîâîäíîñòè
ïðè òåïëîâîì áàëàíñå ìåæäó óäåëüíîé äæîóëåâîé
ìîùíîñòüþ, âûäåëÿåìîé â îáðàçöå, è óäåëüíûì òåï-
ëîâûì ïîòîêîì ñ ïîâåðõíîñòè îáðàçöà âûòåêàåò ñëå-
äóþùåå âûðàæåíèå äëÿ äèôôåðåíöèàëüíîé ïðîâî-
äèìîñòè ìåòàëëà [1,4]:
dj
dE
T q T T
q T T
T
T
�
�
�
� �
�
( )[ ( ) ( )]
[ ( ) ( )]
. (1)
Òàêèì îáðàçîì, èç (1) ñëåäóåò, ÷òî äëÿ ïîëó÷å-
íèÿ íåëèíåéíûõ ÂÀÕ N S( ) - îáðàçíîãî âèäà ïîâåäå-
íèå ôóíêöèé q(T) è �( )T äîëæíî îáåñïå÷èâàòü èç-
ìåíåíèå çíàêà ýòîãî âûðàæåíèÿ. Êàê èçâåñòíî [5],
äëÿ ìíîãèõ òåïëîîòâîäÿùèõ ñðåä òåïëîâîé ïîòîê
q(T) îò îáðàçöà ê òåðìîñòàòó ìîæåò áûòü àïïðîêñè-
ìèðîâàí ôóíêöèåé âèäà q T Tm T( ) ( )� � , ãäå � è m
ïîëîæèòåëüíûå ÷èñëà.  ðåçóëüòàòå, äëÿ ìå-
òàëëà ìîæíî ïðèáëèæåííî çàïèñàòü �H T� �0( )
� � � �� � � �0 0Tn T
T
( ) , ãäå � è n òàêæå ïîëîæè-
òåëüíû, ( )q T� � — âñþäó ïîëîæèòåëüíàÿ ôóíêöèÿ,
è çíàê âûðàæåíèÿ (1) äëÿ ðàçëè÷íûõ ó÷àñòêîâ
âîëüò-àìïåðíûõ õàðàêòåðèñòèê ìîæíî îïðåäåëèòü
èç ñîîòíîøåíèÿ ñëåäóþùèõ ïàðàìåòðîâ:
dj
dE
m m n F TT� � �{ [ ] } ( )� �0 1 , (2)
ãäå F1(Ò) ïîëîæèòåëüíàÿ ôóíêöèÿ.
Èç âûðàæåíèÿ (1) ñëåäóåò, ÷òî â ñëó÷àå îáðàòíîé
çàâèñèìîñòè ñîïðîòèâëåíèÿ îò òåìïåðàòóðû, íàïðè-
ìåð, ïðè � �( ) [ ( )]T HT � �0 1, äëÿ äèôôåðåíöè-
àëüíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ ìû ïîëó÷èì âûðàæåíèå,
àíàëîãè÷íîå (2)
dE
dj
m m n F TT� � �{ [ ] } ( )� �0 2 , (3)
ãäå ôóíêöèÿ F2(Ò) ïîëîæèòåëüíî îïðåäåëåíà.
Òàêèì îáðàçîì, ÂÀÕ îáðàçöà ñïîñîáíà ïðèîáðå-
òàòü íåëèíåéíûé âèä, õàðàêòåðèçóåìûé íàëè÷èåì
ó÷àñòêîâ îòðèöàòåëüíîé äèôôåðåíöèàëüíîé ïðîâî-
äèìîñòè (N- èëè S-îáðàçíàÿ ÂÀÕ), òîëüêî ïðè
îäíîâðåìåííîì âûïîëíåíèè ñðàçó íåñêîëüêèõ óñëî-
âèé. Âî-ïåðâûõ, � �T
0 äëÿ âûïîëíåíèÿ íåðàâåí-
ñòâà [n – m] � �T m
0 è, âî-âòîðûõ, m – n < 0, òðå-
áóþùåãî áîëåå ñëàáîé çàâèñèìîñòè ôóíêöèè q(T)
îò òåìïåðàòóðû, ÷åì �� �T , à ýòî âîçìîæíî, êîãäà
òåìïåðàòóðû ýëåêòðîíîâ è êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåò-
êè ñîâïàäàþò. Ýòî ñîîòâåòñòâóåò ðåæèìó êâàçèàäèà-
áàòè÷åñêîãî ðàçîãðåâà îáðàçöà, ò. å. êîãäà âðåìÿ ðå-
ëàêñàöèè ýëåêòðîíîâ íàìíîãî ìåíüøå òåïëîâûõ âðå-
ìåí. Â ðåçóëüòàòå îáëàñòü òåìïåðàòóð, ãäå âîçìîæíà
ðåàëèçàöèÿ îòðèöàòåëüíîé äèôôåðåíöèàëüíîé ïðî-
âîäèìîñòè (ñîïðîòèâëåíèÿ) ìåòàëëè÷åñêîãî îáðàç-
öà, îãðàíè÷åíà êàê ñíèçó, òàê è ñâåðõó, ÷òî è îáåñ-
ïå÷èâàåò N-îáðàçíûé ëèáî S-îáðàçíûé âèä ÂÀÕ
òàêèõ îáðàçöîâ.
Êàê ñëåäóåò èç (1), ïðè � �( )T T , ò. å. ïðè òåì-
ïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòè ñîïðîòèâëåíèÿ, êîòîðîé
ìåòàëë îáëàäàåò â îòñóòñòâèå ìàãíèòíîãî ïîëÿ,
äèôôåðåíöèàëüíàÿ ïðîâîäèìîñòü ñíèæàåòñÿ ïðè
óâåëè÷åíèè òåìïåðàòóðû, ïðîõîäèò ÷åðåç íóëü, äîñ-
òèãàÿ îòðèöàòåëüíûõ çíà÷åíèé, è ñíîâà âîçðàñòàåò
— òàêèå ÂÀÕ èìåþò N-îáðàçíûé âèä. Íàëè÷èå îá-
ðàòíîé çàâèñèìîñòè ñîïðîòèâëåíèÿ îò òåìïåðàòóðû
ïî ñðàâíåíèþ ñ çàâèñèìîñòüþ �( )T ïðè Í = 0 ïðèâî-
äèò ê ñíèæåíèþ äèôôåðåíöèàëüíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ
ïðè óâåëè÷åíèè òåìïåðàòóðû è ïðè äîñòèæåíèè îò-
ðèöàòåëüíûõ çíà÷åíèé ôîðìèðóåò S-îáðàçíûé âèä
ÂÀÕ. Òàêóþ çàâèñèìîñòü �( )T ìîæíî ïîëó÷èòü, ïðè-
ìåíÿÿ ñèëüíîå ìàãíèòíîå ïîëå, â êîòîðîì ó íåêîòî-
ðûõ (êîìïåíñèðîâàííûõ) ìåòàëëîâ îíà áëèçêà ê
� �H ( ) ( )T H T H �
2
0 äàæå ïðè òåõ òåìïåðàòóðàõ,
ãäå âûïîëíåíèå íåîáõîäèìûõ íåðàâåíñòâ � �T
0 è
[m – n] < 0 äîñòèãàåòñÿ â óñëîâèÿõ, ïðè êîòîðûõ
�( )H �0 íå ñëèøêîì îòëè÷àåòñÿ îò 1. Çäåñü
è
�( )H �0 — öèêëîòðîííàÿ ÷àñòîòà è âðåìÿ ðåëàêñàöèè.
Èçâåñòíî, ÷òî ïðè ñîîòâåòñòâóþùèõ ãåîìåòðè÷å-
ñêèõ ïàðàìåòðàõ ìåòàëëè÷åñêèõ îáðàçöîâ â óñëî-
âèÿõ ðàññìîòðåííûõ íåëèíåéíûõ ðåæèìîâ ìîãóò
âîçíèêàòü ïðîñòðàíñòâåííî íåîäíîðîäíûå ðàñïðåäå-
ëåíèÿ òåìïåðàòóðû, ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ è òîêà
[1,4]. Ïðè ÂÀÕ N-òèïà — ïî äëèíå îáðàçöà â âèäå
òåìïåðàòóðíî-ýëåêòðè÷åñêîãî äîìåíà (ÒÝÄ), à ïðè
ÂÀÕ S-òèïà — ïî øèðèíå îáðàçöà â âèäå òîêîâîãî
øíóðà (ÒØ).
Ââèäó ïåðå÷èñëåííûõ âûøå ìíîãî÷èñëåííûõ îã-
ðàíè÷åíèé â ðåàëèçàöèè íåëèíåéíîãî ðåæèìà äëÿ
ìåòàëëè÷åñêèõ îáðàçöîâ ÿâëåíèÿ, ñâÿçàííûå ñ îòðè-
öàòåëüíûì äèôôåðåíöèàëüíûì ñîïðîòèâëåíèåì â
ìåòàëëàõ, îñòàþòñÿ äî ñèõ ïîð íåäîñòàòî÷íî èçó÷åí-
íûìè.  ÷àñòíîñòè, â òîíêèõ ìåòàëëè÷åñêèõ ïëàñòè-
íàõ íå óäàâàëîñü íàáëþäàòü ÂÀÕ S-òèïà.
 íàñòîÿùåé ðàáîòå âïåðâûå èññëåäîâàí âîñïðî-
èçâîäèìûé íåëèíåéíûé ðåæèì ñ ÂÀÕ S-òèïà, ïîëó-
÷åííûé â ïîëèêðèñòàëëè÷åñêîì ìåòàëëå (îëîâå) â
îòñóòñòâèå êðèçèñà êèïåíèÿ íà åãî ïîâåðõíîñòè è â
êðèîãåííîé ñèñòåìå â öåëîì, è îáíàðóæåíà íåñòà-
áèëüíîñòü íàïðÿæåíèÿ íà îáðàçöå, ñâÿçàííàÿ ñ åãî
òåìïåðàòóðíî-ýëåêòðè÷åñêîé íåóñòîé÷èâîñòüþ (áåç
îáðàçîâàíèÿ ÒØ). Èçó÷åíà âîçìîæíîñòü ïðèìåíå-
íèÿ äëÿ ðåàëèçàöèè ñòàáèëüíîãî ðåæèìà ñ îòðèöà-
òåëüíûì äèôôåðåíöèàëüíûì ñîïðîòèâëåíèåì òåï-
ëîîòâîäÿùèõ ñðåä ðàçíîãî âèäà — ñòåêëîïëàñòèêà,
414 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2003, ò. 29, ¹ 4
È.È. Ëîãâèíîâ, Þ.Í. Öçÿí
âûñîêîòåïëîïðîâîäÿùåãî äèýëåêòðèêà (àðàëüäèòà)
è êðèñòàëëè÷åñêîé ñåðû.
Óêàçàííûé ðåæèì èññëåäîâàëè â îáðàçöàõ ÷èñòî-
ãî ïîëèêðèñòàëëè÷åñêîãî îëîâà â âèäå ïîëîñîê
ðàçìåðîì L W d� � � � �100 0 8 0 09, , ìì. Ïðèíöèï è
òåõíèêà èçìåðåíèé àíàëîãè÷íû, îïèñàííûì â ðàáî-
òå [3], è äîïîëíåíû îáîðóäîâàíèåì, ïîçâîëÿâøèì
ïðîâîäèòü èçìåðåíèÿ âî âíåøíåì ïîïåðå÷íîì ìàã-
íèòíîì ïîëå ñ èíäóêöèåé äî 5 Òë. Âñå ïðåäñòàâëåí-
íûå ðåçóëüòàòû èçìåðåíû ïðè ïîñòîÿííîì òîêå ÷å-
ðåç îáðàçöû â èíòåðâàëå îò 0 äî 80 À.
Íà ðèñ. 1 ïîêàçàíà âîëüò-àìïåðíàÿ õàðàêòåðè-
ñòèêà îáðàçöà, íåïîñðåäñòâåííî ïîãðóæåííîãî â
æèäêèé ãåëèé, â ìàãíèòíîì ïîëå 2 Òë. Âèäíî, ÷òî â
òîíêèõ ïîëèêðèñòàëëè÷åñêèõ îáðàçöàõ â óñëîâèÿõ
ñðàâíèòåëüíî íåáîëüøèõ çíà÷åíèé [ ( , )]� T H T� �
� � �0 3 0, ( ( )Îì ì Ê
� H ÷óòü áîëüøå 1) ïðè òåìïå-
ðàòóðàõ, ïîääåðæèâàþùèõ êðèçèñ êèïåíèÿ ãåëèÿ íà
èõ ïîâåðõíîñòè, ìîæíî íàáëþäàòü ðåæèì îòðèöà-
òåëüíîãî äèôôåðåíöèàëüíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ, êîòî-
ðûé ðàíåå íå óäàâàëîñü ðåàëèçîâàòü â ïîäîáíûõ îá-
ðàçöàõ â òåõ æå ìàãíèòíûõ ïîëÿõ [6]. Îäíàêî, êàê
âèäíî íà ðèñóíêå, ýôôåêò ñîïðîâîæäàåòñÿ ãèñòåðå-
çèñîì, ÷òî ïîäòâåðæäàåò òåìïåðàòóðíóþ íåñòàáèëü-
íîñòü íåëèíåéíîãî ðåæèìà â ýòèõ óñëîâèÿõ. Ðàíåå
íàì ïðèõîäèëîñü ñòàëêèâàòüñÿ ñ íåñòàáèëüíîñòüþ
ïðè èçó÷åíèè N-îáðàçíîãî ðåæèìà ÂÀÕ (ñì., â ÷àñò-
íîñòè, ðàáîòó [7], êîãäà êðèçèñ êèïåíèÿ íà ïîâåðõ-
íîñòè ìåòàëëè÷åñêîãî îáðàçöà çíà÷èòåëüíî ñíèæàë
òîê, íåîáõîäèìûé äëÿ ïîëó÷åíèÿ òåìïåðàòóðíî-ýëåê-
òðè÷åñêîãî äîìåíà, è òîæå ïðèâîäèë ê ãèñòåðåçèñó).
Ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèé ÂÀÕ S-òèïà â óñëîâèÿõ
îòñóòñòâèÿ êðèçèñà êèïåíèÿ æèäêîñòè íà ïîâåðõíî-
ñòè îáðàçöîâ è â êðèîãåííîé ñèñòåìå â öåëîì ïðèâå-
äåíû íà ðèñ. 2–4. Âèäíî, ÷òî â òàêèõ óñëîâèÿõ
ýêñïåðèìåíòà S-îáðàçíûé ðåæèì íåëèíåéíîñòè, ïî-
ëó÷àåìûé ïðè ðàçîãðåâå îáðàçöà ñ îáðàòíîé çàâèñè-
ìîñòüþ �( , )T H îò òåìïåðàòóðû ïî ñðàâíåíèþ ñ òåì-
ïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòüþ �( , )T H � 0 , ïðîÿâëÿåòñÿ
íàèáîëåå âûðàçèòåëüíî ïðè èñïîëüçîâàíèè â êà÷åñò-
âå òåïëîîòâîäÿùåé ñðåäû êðèñòàëëè÷åñêîé ñåðû
Íåëèíåéíàÿ ïðîâîäèìîñòü êîìïåíñèðîâàííîãî ïîëèêðèñòàëëè÷åñêîãî ìåòàëëà â ñèëüíîì ìàãíèòíîì ïîëå
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2003, ò. 29, ¹ 4 415
0 10 20 30
0
10
20
30
40
B = 2 T
U, ìÂ
ë
À
I,
Ðèñ. 1. ÂÀÕ ïîëèêðèñòàëëè÷åñêîé ïëàñòèíû îëîâà â
ñðåäå æèäêîãî ãåëèÿ.
I
(A
)
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8
B = 0
B = 4 Të
0 20 40 60 80 100 120
0
20
40
60
80
U, ìÂ
À
I,
U, ìÂ
Ðèñ. 2. ÂÀÕ ïîëèêðèñòàëëè÷åñêîé ïëàñòèíû îëîâà ñ òå-
ïëîîòâîäÿùèì ñòåêëîïëàñòèêîì; Ò0 = 4,2 Ê.
0 10 20 30 40 50 60 70
0
10
20
30
40
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2
U ìÂ,
U ìÂ,
I
À
, 1
2 3 4 5
0
10
20
30
40
50
I
À
,
Ðèñ. 3. ÂÀÕ ïîëèêðèñòàëëè÷åñêîé ïëàñòèíû îëîâà â ñðåäå
òâåðäîãî äèýëåêòðèêà (àðàëüäèò) â ðàçëè÷íûõ ìàãíèòíûõ
ïîëÿõ Â, Të: 0(1); 1(2); 2(3); 3(4); 4(5); Ò0 = 4,2 Ê.
(ðèñ. 4). Ýòîìó ñëó÷àþ ñîîòâåòñòâóåò òåìïåðàòóðíîå
ïîâåäåíèå ôóíêöèé q(T) è R T H( , � 5 Òë) (êð. 2 è 3,
ðèñ. 5), âû÷èñëåííûõ ïî äàííûì èçìåðåíèÿ ÂÀÕ ñ
èñïîëüçîâàíèåì óðàâíåíèÿ òåïëîâîãî áàëàíñà
R(T)I2 = q(T)A
(A — ïëîùàäü ïîâåðõíîñòè îáðàçöà). Òåìïåðàòóð-
íàÿ çàâèñèìîñòü ôóíêöèè [qR](T) (êð. 1) äàåò
ïðåäñòàâëåíèå î òåìïåðàòóðíîé îáëàñòè îòðèöàòå-
ëüíîãî äèôôåðåíöèàëüíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ èññëå-
äîâàííîãî îáðàçöà.
Êàê èçâåñòíî èç òåîðèè íåëèíåéíûõ öåïåé, ïðè
íàëè÷èè â öåïè èñòî÷íèêà ïîñòîÿííîãî òîêà, íàêî-
ïèòåëÿ ýíåðãèè è ýëåìåíòà ñ îòðèöàòåëüíûì äèôôå-
ðåíöèàëüíûì ñîïðîòèâëåíèåì (ÎÄÑ) âîçìîæíî ïî-
ëó÷èòü ðåëàêñàöèîííûå àâòîêîëåáàíèÿ. Èçâåñòíî,
÷òî äëÿ îáðàçöîâ ñ ÂÀÕ S-òèïà ïîäêëþ÷åíèå ïàðàë-
ëåëüíî ê îáðàçöó äîñòàòî÷íî áîëüøîé ýëåêòðè-
÷åñêîé åìêîñòè C ïðèâîäèò ê àâòîêîëåáàòåëüíîé
íåóñòîé÷èâîñòè, ÷òî è óäàëîñü ðåàëèçîâàòü â ýêñïå-
ðèìåíòå íà ó÷àñòêå ÂÀÕ ñ íàèáîëüøåé âåëè÷èíîé
ÎÄÑ. Ïðè çàïèñè ÂÀÕ ñàìîïèñöåì íåóñòîé÷èâîñòü
ïðîÿâëÿëàñü, êàê âèäíî íà ðèñ. 4, â âèäå íåìîíîòîí-
íîñòè, âîçíèêàâøåé â ýòîì ìåñòå. Íà âñòàâêå ïîêà-
çàíà ñõåìà èçìåðåíèÿ ñ èñïîëüçîâàíèåì êîíäåíñàòî-
ðà.  îòëè÷èå îò ñëó÷àÿ ñ N-îáðàçíîé ÂÀÕ, êîãäà
àâòîêîëåáàòåëüíûé ïðîöåññ ìîæåò áûòü âîçáóæäåí
â ðåæèìå ôèêñèðîâàííîãî íàïðÿæåíèÿ ñ ñîîòâåòñò-
âóþùåé èíäóêòèâíîñòüþ â öåïè [8], â ñèòóàöèè ñ
S-îáðàçíîé ÂÀÕ àâòîêîëåáàíèÿ ñïîñîáíû âîçíèêàòü
â ðåæèìå çàäàííîãî òîêà è ìîãóò áûòü îïèñàíû ñèñ-
òåìîé óðàâíåíèé, âêëþ÷àþùåé, êðîìå óðàâíåíèÿ
òåïëîâîãî áàëàíñà, ñëåäóþùåå äèôôåðåíöèàëüíîå
óðàâíåíèå öåïè:
C
dU
dt
U
R T H
I R T H L Wd� � �
( , )
, ( , ) ( , ) .0 � T H (4)
Ïåðèîä îáíàðóæåííûõ êîëåáàíèé �t äëÿ îáðàç-
öîâ ñ ñîïðîòèâëåíèåì R (293 Ê) � 0,16 Îì ñîñòàâëÿ-
åò � 0,1 ñ â ñîãëàñèè ñî ñëåäóþùåé çàâèñèìîñòüþ îò
ïàðàìåòðîâ ñèñòåìû:
�t R T H C cV T q T~ ( , ) ( ) ( )� ,
ãäå cV(T) — óäåëüíàÿ òåïëîåìêîñòü îáðàçöà. Óñëî-
âèå âîçíèêíîâåíèÿ êîëåáàíèé ñâîäèòñÿ ê òðåáîâà-
íèþ âûïîëíåíèÿ ñîîòíîøåíèé R dU dI� � è
RC c T q TV
[ ( ) ( )]. Çíà÷åíèå c T q TV ( ) ( ) íå ïðå-
âîñõîäèò 10–3 ñ.
 çàêëþ÷åíèå ïîäûòîæèì îñíîâíûå ðåçóëüòàòû
ðàáîòû. Ïðè ãåëèåâûõ òåìïåðàòóðàõ âïåðâûå ýêñïå-
ðèìåíòàëüíî ïîëó÷åíû íåëèíåéíûå âîëüò-àìïåðíûå
õàðàêòåðèñòèêè òîíêèõ ïîëèêðèñòàëëè÷åñêèõ îá-
ðàçöîâ ìåòàëëà (÷èñòîãî îëîâà) â ìàãíèòíîì ïîëå â
îòñóòñòâèå êðèçèñà êèïåíèÿ æèäêîñòè íà ãðàíèöå
îáðàçöîâ ïðè ðàçëè÷íûõ òèïàõ òåïëîîòâîäà. Îáíà-
ðóæåíî, ÷òî èñïîëüçîâàíèå êðèñòàëëè÷åñêîãî äè-
ýëåêòðèêà â êà÷åñòâå òåïëîîòâîäÿùåé ñðåäû ïîçâî-
ëÿåò ðåàëèçîâàòü â ÷èñòîì êîìïåíñèðîâàííîì
ìåòàëëå â ìàãíèòíîì ïîëå â èíòåðâàëå äî 5 Òë íåëè-
íåéíûé ðåæèì ïðîâîäèìîñòè, ñîîòâåòñòâóþùèé
S-îáðàçíîé âîëüò-àìïåðíîé õàðàêòåðèñòèêå. Â ýòîì
ðåæèìå èññëåäîâàíà äèíàìèêà îáíàðóæåííîé òåì-
ïåðàòóðíî-ýëåêòðè÷åñêîé íåóñòîé÷èâîñòè â çàâèñè-
ìîñòè îò ðåàêòèâíûõ ïàðàìåòðîâ öåïè.
416 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2003, ò. 29, ¹ 4
È.È. Ëîãâèíîâ, Þ.Í. Öçÿí
0 10 20 30 40 50 60
0
10
20
30
40
50
B= 5 T
U, ìÂ
Cîáðàçåö
I
ë
I
A
,
Ðèñ. 4. ÂÀÕ ïîëèêðèñòàëëè÷åñêîé ïëàñòèíû îëîâà â
ñðåäå êðèñòàëëè÷åñêîé ñåðû. Ò0 = 4,2 Ê, B = 5 Òë.
Âñòàâêà — ñõåìà ïîäêëþ÷åíèÿ ýëåêòðè÷åñêîé åìêîñòè.
Ðèñ. 5. Òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè ôóíêöèé [qR](T)
(1), q(T) (2) è R(T) (3) äëÿ ÂÀÕ ïîëèêðèñòàëëè÷åñêîé
ïëàñòèíû îëîâà â ñðåäå êðèñòàëëè÷åñêîé ñåðû â ìàãíèò-
íîì ïîëå 5 Òë.
1. À.À. Ñëóöêèí, À.Ì. Êàäèãðîáîâ, Ïèñüìà â ÆÝÒÔ
28, 219 (1978).
2. Þ.Í. Öçÿí, À.Ã. Îðäûíåö, ÔÍÒ 6, 1279 (1980).
3. È.È. Ëîãâèíîâ, Þ.Í. Öçÿí, ÔÍÒ 21, 867 (1995).
4. À.Ì. Êàäèãðîáîâ, À.À. Ñëóöêèí, È.Â. Êðèâîøåé,
ÆÝÒÔ 87, 1314 (1984).
5. Òåïëîïåðåäà÷à ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ, Ó. Ôðîñò
(ðåä.), Ìèð, Ìîñêâà (1977).
6. Â.À. Áîíäàðü, À.Ì. Êàäèãðîáîâ, Â.Í. Ìîðãóí,
Í.Í. ×åáîòàåâ, Ìåòàëëîôèçèêà 13, 49 (1991).
7. Þ.Í. Öçÿí, È.È. Ëîãâèíîâ, ÔÍÒ 8, 774 (1982).
8. Þ.Í. Öçÿí, È.È. Ëîãâèíîâ, À.Ì. Êàäèãðîáîâ,
ÔÍÒ 12, 1248 (1986).
Nonlinear conductivity of compensated
polycrystal metal in high magnetic field
I.I. Logvinov and Yu.N. Chiang
The current-voltage characteristics of thin
polycrystalline samples of a metal (pure tin)
were measured at helium temperatures in mag-
netic field. The samples were placed into a
solid-state medium to create reproducible experi-
mental conditions. With the above heat removal
from the metal surface, a nonlinear S-shaped
current-voltage characteristic (IVC) was first re-
alized in such samples. The conditions for ther-
mal-electric instability as a function of circuit
reactive parameters are studied in the metal with
the S-shaped IVC.
Íåëèíåéíàÿ ïðîâîäèìîñòü êîìïåíñèðîâàííîãî ïîëèêðèñòàëëè÷åñêîãî ìåòàëëà â ñèëüíîì ìàãíèòíîì ïîëå
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2003, ò. 29, ¹ 4 417
|