izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2021-5-18-25izmertech-1882Research ArticleТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯTHERMOPHYSIC MEASUREMENTSМостовой метод исследования спектров токовых флуктуаций в вольфрамовых нитях накала в диапазоне частот 1,5∙10–5–5∙10–1ГцBridge method for studying the spectra of currentf uctuations in tungsten flaments at the frequency range 1,5∙10–5–5∙10–1 Hzhttps://orcid.org/0000-0002-4445-1693ЗахаровЮ. А.ZakharovY. A.

Юрий Александрович Захаров

Уфа

Yuriy A. Zakharov

Ufa

uriyzakhr2012@yandex.ruГоцС. С.GotsS. S.

Сергей Степанович Гоц

Уфа

Sergey S. Gots

Ufa

gss.0215@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2970-3362БахтизинР. З.BakhtizinR. Z.

Рауф Загидович Бахтизин

Уфа

Rauf Z. Bakhtizin

Ufa

raouf@bsunet.ruБашкирский государственный университетРоссияBashkir State UniversityRussian Federation202125072023051825Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20232023ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/1882

Рассмотрена проблема отсутствия методов измерений низкочастотных флуктуационных процессов при высоких температурах. Предложен оригинальный мостовой метод измерения спектров низкочастотных флуктуаций тока в вольфрамовых нитях накала электрических ламп в контролируемом диапазоне температур 300–2700 К. В результате применения мостовой схемы измерений на несколько порядков уменьшено влияние на результаты измерений деградационных процессов в нитях накала и собственных шумов источников питания. Спектральный анализ низкочастотных флуктуаций тока осуществлён в диапазоне частот 1,5∙10–5–5∙10−1 Гц с помощью автоматизированной установки на базе персонального компьютера под управлением специально разработанного программного обеспечения.

The problem of the absence of methods for measuring low-frequency fluctuation processes at high temperatures is considered. An original bridge method is proposed for measuring the spectra of low-frequency current fluctuations in tungsten filaments of electric lamps in a controlled temperature range of 300–2700 K. Application of the bridge measurement scheme allows us to reduce the influence of degradation processes in the filament and the power source's own noise on the measurement results by several orders of magnitude. Spectral analysis of low frequency current fluctuations is performed at the frequency range 1.5∙10–5–5∙10–1 Hz using an automated setup based on a personal computer under the control of specially developed software.

вольфрамовая проволоканити накаланизкочастотные флуктуациифликкер-шумметаллический проводникtungsten wirefilamentslow-frequency fluctuationsflicker noisemetal conductorReferencesВан дер Зил А. Шумы при измерениях. Пер. с англ. / Под ред. А. К. Нарышкина. М.: Мир, 1979. 296 с.Van der Ziel A., Noise in measurements, John Wiley & Sons, New York, 1976, 228 p.Захаров Ю. А., Гоц С. С., Бахтизин Р. З. Исследование спектра низкочастотных токовых флуктуаций в нитях накала электрических ламп // Известия вузов. Радиофизика. 2020. T. 63, № 3. С. 250–265.Zakharov Yu. A., Gots S. S., Bakhtizin R. Z., Radiophysics and Quantum Electronics, 2020, vol. 63, no. 3, pp. 227–240. https://doi.org/10.1007/s11141-021-10048-0Степанов А. В. Прямое измерение неравновесного шума // Материалы докладов 42 Международного научнометодического семинара «Флуктуационные и деградационные процессы в полупроводниковых приборах», Москва, 28–30 ноября 2011. М.: МНТОРЭС им. А. С. Попова, МЭИ, 2012. С. 49–55.Stepanov A. V., Direct measurement of non equilibrium noise, Proceedings of the scientifi c and methodological seminar reports “Fluctuation and degradation processes in semiconductor devices”, Moscow, Russia, November 28–30, 2011, Moscow, Popov MSTSREEC, MPEI, 2012, pp. 49–55. (In. Russ.)Гоц С. С. Основы описания и компьютерных расчётов характеристик случайных процессов в статистической радиофизике. Уфа: РИО БашГУ, 2005. 168 с.Gots S. S. Osnovy opisanija i komp’juternyh raschetov harakteristik sluchajnyh processov v statisticheskoj radiofi zike [Fundamentals of description and computer calculations of characteristics of random processes in statistical radiophysics], Ufa, Еditorial and publishing department of Bashkir state university, 2005, 168 p. (In. Russ.)Горлов М. И., Смирнов Д. Ю., Золотарева Е. А. Способы разделения полупроводниковых приборов по надежности с использованием низкочастотного шума и рентгеновского облучения // Микроэлектроника. 2011. Т. 40. № 1. С. 52–56.Gorlov M. I., Smirnov D. Y., Zolotareva E. A., Russian microelectronics, 2011, vol. 40, no. 1, pp. 47–51. https://doi.org/10.1134/S1063739710061010Захаров Ю. А., Гоц С. С., Бахтизин Р. З. Метрологические аспекты измерения среднеобъёмной температуры нитей накала в осветительных лампах // Измерительная техника. 2019. № 4. С. 51–56. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2019-4-51-56Zakharov Yu. A., Gots S. S., Bakhtizin R. Z., Measurement Techniques, 2019, vol. 62, no. 4, pp. 358–364. https://doi.org/10.1007/s11018-019-01630-0Neri B., Ciofi C., Dattilo V., IEEE Transactions on Electron Devices, 1997, vol. 44, no. 9, pp. 1454–1459. https://doi.org/10.1109/16.622601Neri B., Ciofi C., Dattilo V., IEEE Transactions on Electron Devices, 1997, vol. 44, no. 9, pp. 1454–1459. https://doi.org/10.1109/16.622601Жигальский Г. П. Неравновесный 1/f γ-шум в проводящих пленках и контактах // Успехи физических наук. 2003. Т. 173. № 5. С. 465–490. https://doi.org/10.3367/UFNr.0173.200305a.0465Zhigalskii G. P., Physics-Uspekhi (Advances in Physical Sciences), 2003, vol. 46, no. 5, pp. 449–471. https://doi.org/10.1070/PU2003v046n05ABEH001244Бахтизин Р. З., Гоц С. С. Установка для исследования низкочастотного шума автоэмиссионных катодов // Приборы и техника эксперимента. 1981. № 3. С. 136–138.Bakhtizin R. Z., Gots S. S., Ustanovka dlja issledovanija nizkochastotnogo shuma avtojemissionnyh katodov [Apparatus for measuring low-frequency noise of fi eld-emission cathodes], Instruments and Experimental Techniques, 1981, vol. 24, no. 3. pp. 711–713. (In. Russ.)Wittrock S., Tsunegi S., Yakushiji K., Fukushima A., Kubota H., Bortolotti P., Ebels U., Yuasa S., Cibiel G., Galliou S., Rubiola E., Cros V., Phys. Rev. B, 2019, vol. 99, no. 23, 235135. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.99.235135Wittrock S., Tsunegi S., Yakushiji K., Fukushima A., Kubota H., Bortolotti P., Ebels U., Yuasa S., Cibiel G., Galliou S., Rubiola E., Cros V., Phys. Rev. B, 2019, vol. 99, no. 23, 235135. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.99.235135Aliev F. G., Cascales J. P., Hallal A., Chshiev M., Andrieu S., Phys. Rev. Lett., 2014, vol. 112, no. 21, 216801. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.112.216801Aliev F. G., Cascales J. P., Hallal A., Chshiev M., Andrieu S., Phys. Rev. Lett., 2014, vol. 112, no. 21, 216801. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.112.216801Chiteme C., McLachlan D. S., Balberg I., Phys. Rev. B, 2003, vol. 67, no. 2, 024207. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.67.024207Chiteme C., McLachlan D. S., Balberg I., Phys. Rev. B, 2003, vol. 67, no. 2, 024207. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.67.024207Guerrero R., Solignac A., Pannetier-Lecoeur M., Apertet Y., Lecoeur P., Fermon C., Phys. Rev. B, 2010, vol. 82, no. 3, 035102. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.82.035102Guerrero R., Solignac A., Pannetier-Lecoeur M., Apertet Y., Lecoeur P., Fermon C., Phys. Rev. B, 2010, vol. 82, no. 3, 035102. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.82.035102Баскаков С. И. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Высшая школа, 2000. 464 с.Baskakov S. I. Radiotehnicheskie cepi i signaly [Radio engineering circuits and signals], Moscow, Higher school publ., 2000, 464 p. (In. Russ.)Ghots S. S., Bakhtizin R. Z., Applied Surface Science, 2003, vol. 215, no. 1–4, pp. 105–112. https://doi.org/10.1016/S0169-4332(03)00314-3Ghots S. S., Bakhtizin R. Z., Applied Surface Science, 2003, vol. 215, no. 1–4, pp. 105–112. https://doi.org/10.1016/S0169-4332(03)00314-3Тимашев С. Ф., Поляков Ю. С., Лакеев С. Г., Мисурин П. И., Данилов А. И. Принципы флуктуационной метрологии // Журнал физической химии. 2010. Т. 84. № 10. С. 1980–2000.Timashev S. F., Polyakov Yu. S., Lakeev S. G., Misurkin P. I., Danilov A. I., Russian Journal of Physical Chemistry A. 2010. vol. 84, no. 10, pp. 1807–1825. https://doi.org/10.1134/S0036024410100183Périgois C., Belczynski C., Bulik T., Regimbau T., Phys. Rev. D, 2021, vol. 103, no. 4, 043002. https://doi.org/10.1103/PhysRevD.103.043002Périgois C., Belczynski C., Bulik T., Regimbau T., Phys. Rev. D, 2021, vol. 103, no. 4, 043002. https://doi.org/10.1103/PhysRevD.103.043002Polnarev A. G., Roxburgh I. W., Baskaran D., Phys. Rev. D, 2009, vol. 79, no. 8, 082001. https://doi.org/10.1103/PhysRevD.79.082001Polnarev A. G., Roxburgh I. W., Baskaran D., Phys. Rev. D, 2009, vol. 79, no. 8, 082001. https://doi.org/10.1103/PhysRevD.79.082001Edlund J. A., Tinto M., Królak A., Nelemans G., Phys. Rev. D, 2005, vol. 71, no. 12, 122003. https://doi.org/10.1103/PhysRevD.71.122003Edlund J. A., Tinto M., Królak A., Nelemans G., Phys. Rev. D, 2005, vol. 71, no. 12, 122003. https://doi.org/10.1103/PhysRevD.71.122003

The authors declare that there are no conflicts of interest present.