[发明专利]一种热反馈机制换能元芯片的设计方法

权利要求书

1.一种热反馈机制换能元芯片的设计方法，其特征在于，至少包括以下步骤：

步骤S1：制备衬底层；

步骤S2：在衬底层上形成绝缘层；

步骤S3：在绝缘层上设置换能元以及至少一个热敏电阻；

步骤S4：换能元和热敏电阻之间形成并联电连接；

步骤S5：单片集成为无极性的两端器件。

2.根据权利要求1所述的热反馈机制换能元芯片的设计方法，其特征在于，所述热敏电阻为热耦合式阻态开关，用于根据其感应温度呈现为高阻态或者低阻态，其高阻态阻值远大于所述换能元的阻值；

热敏电阻为高阻态时，其并联支路几乎处于断路状态，回路能量加载在换能元上；热敏电阻为低阻态时，其并联支路进行分流，以消除换能元上的热积累。

3.根据权利要求1或2所述的热反馈机制换能元芯片的设计方法，其特征在于，所述热敏电阻采用可逆金属绝缘体相变材料制备得到，当其感应温度低于相变温度时，热敏电阻为高阻态；而当其感应温度高于相变温度时，热敏电阻为低阻态。

4.根据权利要求3所述的热反馈机制换能元芯片的设计方法，其特征在于，通过设置换能元和热敏电阻之间的距离d，来调节换能元和热敏电阻之间的热耦合。

5.根据权利要求4所述的热反馈机制换能元芯片的设计方法，其特征在于，根据芯片材料参数设置距离d以实现：当正常发火时，在换能元作用时间内，热敏电阻未达其相变温度。

6.根据权利要求4所述的热反馈机制换能元芯片的设计方法，其特征在于，根据芯片材料参数设置距离d以实现：换能元产生的能量热耦合至热敏电阻达到热敏电阻相变温度的时间小于火工系统作用时间。

7.根据权利要求3所述的热反馈机制换能元芯片的设计方法，其特征在于，所述热敏电阻的相变温度通过化学元素掺杂的等方式进行降温/升温调控。

8.根据权利要求3所述的热反馈机制换能元芯片的设计方法，其特征在于，所述热敏电阻的相变时间为微秒及其以下数量级。

9.根据权利要求3所述的热反馈机制换能元芯片的设计方法，其特征在于，多个热敏电阻以所述换能元为中心对称放置。

10.根据权利要求3所述的热反馈机制换能元芯片的设计方法，其特征在于，所述热敏电阻采用绝缘体-金属态可逆相变材料VO₂制备得到。

11.根据权利要求3所述的热反馈机制换能元芯片的设计方法，其特征在于，所述换能元采用重掺杂N型多晶硅制备的半导体桥SCB，或采用单质金属或复合金属制备的金属膜桥；其中，单质金属为Ti/Al/Ni/Cr/Pt/Au中任一种；复金属为NiCr/PtW/NiAl中任一种。

12.根据权利要求3所述的热反馈机制换能元芯片的设计方法，其特征在于，所述换能元的典型阻值在～1.0Ω。

13.根据权利要求3所述的热反馈机制换能元芯片的设计方法，其特征在于，所述绝缘层采用SiO₂或者Si₃N₄作为绝缘介质。

14.根据权利要求3所述的热反馈机制换能元芯片的设计方法，其特征在于，所述衬底层采用硅、蓝宝石或玻璃材料。

15.根据权利要求3所述的热反馈机制换能元芯片的设计方法，其特征在于，所述衬底层上还单片集成保护器件、开关器件或SOC集成电路中任一种或多种。