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決定論的ノイズ増幅とカオス-半導体素子への応用-

确定性噪声放大和混沌 - 在半导体器件中的应用 -

基本信息

批准号：
05836022
负责人：
青木和徳
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Kobe University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

当該研究は半導体素子ならびに電子回路にみられるカオス現象を利用し、決定論的ノイズ増幅とカオスという立場からカオスの応用を追求したものである。二つの応用を検討・考察した。その一つはDeisslerとFarmerによって理論的に提案された決定論的ノイズ増幅器であるが、本研究ではその可能性をバルク半導体の高純度n-型GaAsを用いて検証した。測定は液体ヘリウム温度でおこない、自由電子による中性不純物の衝突電離雪崩過程で現れるS字形電流・電圧特性のヒステリシス領域をVo+Vac sin(2πfot)の形で交流駆動した。例えば、fo=1.83MHz、Vac=190mVに固定し直流電圧を4.8Vから下げてゆくと周期倍分岐が観測されるが、周期1と周期2の分岐点でラジオ波が増幅される現象がみられた。ラジオ波の周波数frとしたとき、決定論的ノイズ増幅はfo±fr近傍の周波数で同調して起きる。増幅されたラジオ波の電気信号は周期2がトーラス変調された形で観測された。この決定論的ノイズ増幅は衝突電離雪崩過程で形成される電流フィラメントの外部ノイズに対する極めて敏感な性質による。この現象にたいして、カオス温度を定義しノイズ増幅率を調べた。その結果、周期1と周期2および周期2と周期4の分岐点でカオス温度が異常に増加(数十〜数千度)し、ノイズ増幅率は10^3〜10^5と見積られた。この現象は室温で動作可能なSi p-i-nダイオードおよびGaAs p-i-nダイオードをアレー状に加工することにより増幅器としての応用が可能であることがわかった。もつ一つは、カオス動作をおこなう非線形電子素子をN個並列結合・集積化したカオスメモリー素子への応用である。p-i-nダイオード構造をアレー状に集積化し、これを交流動作させることによりメモリーとしての機能を持たせることが可能である。N個のエレメントは互いに同相もしくは逆相で振動し、その位相関係を利用する。具体的には、バラクターダイオードを用いたLRC非線形電子回路(N=16)によりメモリー機能の検証をおこなった。カオス状態および周期状態で各エレメントの抵抗間の電位差をオペアンプに入力し、二つの8セグメントLEDでメモリー動作を確認した。素子間の同相および逆相の関係は外部ノイズに対し極めて安定で、いわゆるロバストな性質があることおよびパルス電圧を加えてメモリーの切り換えが可能であることがわかった。これにより、パターンマッチノ機能を持たせればカオスメモリー素子として応用できることを提言する。また、これらの素子をニュートラルネットワークに応用することも現在検討中である。

When the study of semiconductor elements and electronic circuits in the use of deterministic increase in amplitude and position of the use of the The second is to investigate the use of the two methods. A proposal for a deterministic amplifier based on the Deissler and Farmer theory is presented. This study demonstrates the possibility of using a semiconductor with high purity n-type GaAs. Determination of liquid temperature, free electrons, neutral impurities, collision ionization avalanche process, S-shaped current, voltage characteristics, temperature field, Vo+Vac sin(2πfot), shape of alternating current For example, fo=1.83MHz, Vac= 190mV, fixed DC voltage = 4.8V, period 1, period 2, period 2, period 1, period 2, period 1, period 2, period 2, period 1, period 2, period 2, The number of cycles of the wave is determined by the number of cycles of the wave. The amplitude of the electrical signal is increased by 2 cycles. The deterministic amplitude of the collision ionization avalanche process results in the formation of an external current and an extremely sensitive property. Due to this phenomenon, the temperature of the air is defined and the rate of increase is adjusted. Results: Cycle 1, Cycle 2, Cycle 4, bifurcation point, abnormal temperature increase (tens to thousands of degrees), amplitude increase rate, 10^3 ~ 10^5. This phenomenon is possible at room temperature for Si p-i-n and GaAs p-i-n devices. The number of non-linear electrons is N. The number of parallel combinations of electrons is N. The number of parallel combinations of electrons is N. The number of parallel combinations of electrons is N. The p-i-n structure is integrated in the form of an AC motion. The N phase relationships are utilized in the same phase and in the opposite phase. The specific LRC non-linear electronic circuit (N=16) is used to verify the function. The voltage difference between the resistance of each switch is selected from the voltage state and the periodic state, and the voltage difference between the resistance of each switch is selected from the voltage state and the periodic state. The relationship between the elements in phase and in phase is opposite to that of the outside. The property of the element is opposite to that of the pole. The voltage is increased. The transition is possible. This is the first time that I've ever been able to do this. This is the first time that I've seen you.