Анотація до роботи:

7. Осадчук В.С., Яремчук В.Ф., Кравчук Н.С., Носолюк В.М. Контрольно-вимірні перетворювачі на основі двозатворного МДН-транзистора // Матеріали 3-ї науково-технічної конференції. - Хмельницький. - 1995. - С. 53.

8. Осадчук В.С., Яремчук В.Ф., Кравчук Н.С. Дослідження поверхневих станів на межі SiO₂-Si, легованого бором // Матеріали міжнародного симпозіуму “Наука і підприємництво”. - Вінниця - Львів. - 1997.-С.98.

АНОТАЦІЇ

КравчукН.С. Температурні перетворювачі на основі реактивних властивостей структур метал-діелектрик-напівпровідник. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.04 – прилади та методи вимірювання теплових величин. – Національний університет “Львівська політехніка”, Львів, 2001.

Дисертацію присвячено розробці та дослідженню первинних вимірювальних перетворювачів температури на основі реактивних властивостей структур метал- діелектрик- напівпровідник(МДН). Розроблено фізичну модель процесів на поверхні і в об’ємі каналу МДН-транзистора з урахуванням комплексу різних факторів впливу. На її основі розроблено математичну модель, яка представляє аналітичні залежності активної та реактивної компонент малосигнального імпедансу двозатворного МДН-транзистора від температури в широкому частотному діапазоні для різних зміщень на затворі. Запропоновано комплексний метод експериментальних досліджень реактивних властивостей МДН-структур, який поєднує відомі класичні методи дослідження з радіовимірювальними методами вимірювання комплексних опорів чотириполюсників, що дозволяє усунути фізичну неоднозначність трактування результатів. Запропоновано пристрої для вимірювання температури автогенераторного типу, еквівалентні коливні контури в яких реалізовано на двозатворному МДН-транзисторі, що забезпечує високу чутливість та дозволяє вирішити проблему підвищення точності вимірювання температури у 2-3 рази порівняно з відомими. Запропоновано застосовувати метод Ляпунова для аналізу стійкості розроблених перетворювачів температури, який дозволив отримати їх функції перетворення. Оцінено чутливість розроблених перетворювачів та проаналізовано їх похибки вимірювання.

У дисертації приведено теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової задачі, що виявляється в розробці первинних вимірювальних перетворювачів температури з частотним виходом, дія яких ґрунтується на використанні функціональної залежності імпедансу МДН-структур від температури, що дозволяє покращити метрологічні характеристики температурних вимірювальних перетворювачів. Основні результати дисертаційної роботи є такими:

У галузі теоретичних та експериментальних досліджень:

1. Проведено аналіз існуючих методів та пристроїв контролю температури частотно-часової групи, а також розглянуто основні фізичні явища, що покладені в основу створення термочутливих напівпровідникових структур для пристроїв контрольно-вимірювальної техніки. Показано, що створення термочутливих перетворювачів на основі реактивних властивостей МДН-структур є одним із перспективних напрямків, оскільки дозволяє реалізувати “інтелектуальні” сенсори за стандартною груповою технологією шляхом конструктивного об’єднання ПВП з мікро ЕОМ для обробки інформації.

2. Аналіз сучасного стану напівпровідникових частотних перетворювачів температури дав змогу уточнити і розширити класифікацію ПВП частотно-часової групи, яку доповнено таким підкласом як термореактивні перетворювачі на основі двозатворних МДН-структур.

3. Розроблено фізичну модель процесів на поверхні і в об’ємі каналу МДН-транзистора, яка відрізняється від існуючих тим, що на її основі можна пояснити реактивні властивості МДН-структур з урахуванням комплексу різних факторів впливу.

4. Вперше розроблено математичну модель, яка, на відміну від існуючих, описує фізичні процеси на поверхні і в об’ємі каналу МДН-транзистора, на основі якої отримано аналітичні залежності активної та реактивної компонент малосигнального імпедансу двозатворного МДН-транзистора від температури в широкому частотному діапазоні для різних зміщень на затворі.

5. Досліджено вплив температури на активну та реактивну складові повного опору каналу в широкому частотному діапазоні при різних зміщеннях на затворі. Показано, що висока чутливість еквівалентної реактивності до теплового випромінювання може бути покладена в основу створення частотних термочутливих перетворювачів, сумісних з мікроелектронною технологією.

6. Запропоновано комплексний метод експериментальних досліджень реактивних властивостей МДН-структур, який поєднує відомі класичні методи дослідження фізичних процесів на поверхні і в об’ємі каналу МДН-транзисторів з радіовимірювальними методами вимірювання комплексних опорів чотириполюсників, що дозволяє проводити одночасний цифровий відлік частоти та вимірювальної величини на цій же частоті, а також- усунути фізичну неоднозначність трактування результатів при дослідженні реактивних властивостей напівпровідникових структур.

7. Експериментально досліджено явище інверсії знаку реактивності на частотах, що перевищують граничну. Проаналізовано фізичні процеси, що призводять до виникнення інверсії знаку реактивності як функції частоти змінного сигналу так і температури при різних напругах зміщення на затворі, а також залежності точки інверсії від параметрів, які визначають інерційні властивості “електронно-діркової плазми ” і вказано можливі механізми, що призводять до індуктивного ефекту залежно від температури.

8. Проведені експериментальні дослідження імпедансу МДН-структур підтвердили основні положення та результати, отримані при теоретичному аналізі, і виявили їх збіг в межах 5% .

У галузі практичного використання:

1. Запропоновано пристрої для вимірювання температури автогенераторного типу, еквівалентні коливні контури в яких реалізовано на двозатворному МДН-транзисторі, що забезпечує високу чутливість та дозволяє вирішити проблему підвищення точності вимірювання температури. Чутливість таких АВП залежно від схемотехнічної реалізації є в межах (2- 338) кГц/К; похибка вимірювань становить 0,5% при межах вимірювань (188- 373) К; частотна нестабільність - 3 10 ^–3.

2. Запропоновано застосовувати метод Ляпунова для аналізу стійкості вимірювальних перетворювачів автогенераторного типу, який дозволив порівняно просто отримати функції перетворення розроблених АВП. Проведені експериментальні дослідження функціональної залежності вихідної частоти АВП від температури підтвердили результати, отримані при теоретичному аналізі, і виявили їх збіг в межах 5%.

3. Розроблені термочутливі перетворювачі знайшли практичне застосування в НДІ індикаторних приладів “Гелій” (м.Вінниця).

Публікації автора:

1. Осадчук В.С., Яремчук В.Ф., Кравчук Н.С., Носолюк В.М. Дослідження температурної залежності імпедансу польових транзисторів // Вісник ВПІ. - 1996. - №4. - С. 65-68.

2. Осадчук В.С., Яремчук В.Ф., Кравчук Н.С. Дослідження впливу температури на інерційні властивості “електронно-діркової плазми” в каналі МДН-структури // Вісник ВПІ. - 1998. - №4. - С. 82-85.

3. Осадчук В.С., Яремчук В.Ф., Кравчук Н.С., Шит В.М. Дослідження реактивних властивостей польового транзистора // Вісник ВПІ. - 1999. - №5.- С.108-112.

4. Осадчук В.С., Яремчук В.Ф., Кравчук Н.С. Моделювання реактивних двозатворних МДН-структур на високих частотах // Вісник ВПІ.- 2001.- №5.- С.84-91.

5. Пат. 33404 А UA, МПК₆ G 01 К 7/00. Пристрій для вимірювання температури / В.С. Осадчук, О.В. Осадчук, Н.С. Кравчук (Україна).- № 99020935; Заявл. 18.02.99; Опубл. 15.02.2001, Бюл.№1.- 6 с.

6. Пат. 33405 А UA, МПК₆ G 01 К 7/00. Напівпровідниковий вимірювач температури / В.С. Осадчук, О.В. Осадчук, Н.С. Кравчук (Україна).- № 99020936; Заявл. 18.02.99; Опубл. 15.02.2001, Бюл.№1.- 6 с.