Об одном способе выпрямления тока в микромасштабах
Е.А. Демехин1,2, М.Г. Барышев1, Г.С. Ганченко1, Е.В. Горбачева1
1Кубанский государственный университет, 350040 Краснодар, Россия
edemekhi@gmail.com
2Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, 117192 Москва, Россия
Ключевые слова: нано– и микротечения, уравнения Нернста—Планка—Пуассона, концентрационная поляризация, электролит, двойной ионный слой, нано– и микродиоды, квазиспектральный метод Галеркина, П„-вариант метода Галеркина, жесткие системы, метод Гира
Страницы: 3-13
Аннотация
Предложен способ выпрямления электрического тока в устройствах, имеющих микро– и наномасштабы, основанный на асимметричной концентрационной поляризации в растворе электролита, в случае когда ток в микродиоде последовательно проходит через две взаимно нерастворяющиеся жидкости с различными диэлектрическими проницаемостями и коэффициентами диффузии, находящиеся в трубках с различными геометрическими размерами. Предполагается, что в обеих жидкостях содержатся ионы полностью диссоциированного вещества, обеспечивающие перенос электрического заряда при наложении разности потенциалов на стенки устройства, а на поверхности раздела двух жидкостей имеется заряд. Процесс описывается одномерной нестационарной системой Нернста—Планка—Пуассона. В качестве краевых условий на электродах используются условия непроницаемости для анионов и уравнение Аррениуса, задающее поток катионов. Система уравнений решалась численно: по пространственной переменной неизвестные раскладывались по полной системе ортогональных функций, полученная динамическая система относительно коэффициентов Галеркина интегрировалась по времени методом Гира вследствие ее жесткости. Выявлены параметры системы, оказывающие наиболее значительное влияние на степень выпрямления, и оценены их оптимальные значения.
|
