Радіовимірювальні мікроелектронні перетворювачі на основі реактивних властивостей транзисторних структур з від’ємним опором - Автореферат

Радіовимірювальні мікроелектронні перетворювачі на основі реактивних властивостей транзисторних структур з відємним опоромУ пристроях такого типу відбувається перетворення температури, тиску, магнітної індукції, оптичного випромінювання та інших зовнішніх впливів на частотний сигнал, що дозволяє створювати радіовимірювальні перетворювачі за інтегральною технологією і дає можливість підвищити швидкодію, точність і чутливість, розширити діапазон вимірюваних величин, поліпшити надійність, завадостійкість і довгочасну стабільність параметрів. Основний зміст роботи складають результати досліджень, які проводились протягом 1996-2002 років відповідно з тематичними планами проведення НДДКР у Вінницькому державному технічному університеті на господарчих засадах: розробка автономного портативного аналізатора вібрації (№ держ. реєстрації 0195U025147, 1995-1996 р.р.); розробка УКВ модулятора (№ держ. реєстрації 0195U003914, 1995-1996 р.р.); координаційним планом науково-дослідних робіт Міністерства освіти і науки України: розробка та дослідження фоточутливих перетворювачів на основі реактивних властивостей напівпровідникових приладів з відємним опором (№ держ. реєстрації 0197U012587, 1997-1998 р.р.); розробка математичних моделей оптоелектронних НВЧ елементів на основі арсенід-галієвих транзисторів і засобів цифрової обробки високочастотних сигналів (№ держ. реєстрації 0199U003434, 1999-2001 р.р.); розробка математичних моделей мікроелектронних частотних перетворювачів на основі реактивних властивостей напівпровідникових приладів з відємним опором (№ держ. реєстрації 0102U002267, 2002 р.). Задачі дослідження: створення теоретичних засад для побудови радіовимірювальних мікроелектронних перетворювачів, що дозволять теоретично обґрунтувати нові методи та засоби реалізації радіовимірювальних мікроелектронних перетворювачів температури, тиску, магнітного поля, оптичного випромінювання; Вперше розроблені математичні моделі радіовимірювальних мікроелектронних перетворювачів магнітної індукції, в яких, на відміну від існуючих, враховано вплив магнітного поля на рух носіїв заряду в перетворювачах, через вплив магнітного поля на елементи нелінійних еквівалентних схем перетворювачів, що дає змогу отримати функції чутливості і рівняння перетворення магнітної індукції в частоту. Вперше розроблені математичні моделі радіовимірювальних мікроелектронних перетворювачів оптичного випромінювання, в яких, на відміну від існуючих, враховано ефект фотоемісії металу затвору на струм перетворювача, фотореактивні ефекти в каналі і базі через вплив оптичного випромінювання на елементи нелінійних еквівалентних схем перетворювачів, що дало змогу отримати функції чутливості і рівняння перетворення оптичного випромінювання в частоту.Показано, що на сучасному етапі розвитку науки і техніки більша частина радіовимірювальних перетворювачів оптичного випромінювання, температури, тиску, магнітного поля будується на основі чутливих приладів, вихідним сигналом яких є амплітудний сигнал у вигляді напруги або струму при подальшій передачі його до аналого-цифрового перетворювача аналоговими засобами. Суттєве поліпшення метрологічних характеристик радіовимірювальних перетворювачів можна отримати, якщо в чутливих напівпровідникових приладах використати залежність їх реактивних властивостей і відємного опору від дії температури, тиску, магнітного поля, оптичного випромінювання, що викликає необхідність розробки елементів теорії термореактивного, фотореактивного, магнітореактивного і тензореактивного ефектів у чутливих елементах радіовимірювальних перетворювачів. Для визначення в аналітичному вигляді залежності повного опору чутливих елементів від перелічених впливів необхідно отримати розвязок рівняння перенесення і рівняння Пуассона для змінних струмів у вигляді розподілу інжектованих носіїв заряду в базовій області біполярних і каналу польових транзисторів, що залежить від температури, оптичного випромінювання магнітного поля і тиску. Як видно з графіка, зміна реактивної складової від температури складає 0,7 Ом/ОС, що дозволяє здійснити практичну розробку мікроелектронних радіовимірювальних перетворювачів температури. Отже, аналіз отриманих теоретичних розрахунків залежності реактивної складової повного опору термочутливих, фоточутливих, тензочутливих і магніточутливих елементів показує її суттєву залежність від температури, оптичного випромінювання, тиску і магнітного поля, що підтверджує можливість практичного застосування цих ефектів для створення мікроелектронних радіовимірювальних перетворювачів.В інженерно-технічному аспекті створено новий клас радіовимірювальних мікроелектронних перетворювачів температури, тиску, оптичного випромінювання, магнітного поля, які працюють у широкому діапазоні частот від 103 Гц до 109 Гц.

Основний зміст роботи