Тензореактивний ефект в біполярних транзисторах

Abstract

В роботі представлено розробку та дослідження елементів теорії тензореактивного ефекту в біполярних тензочутливих транзисторах. Розроблено математичні моделі тензореактивного ефекту, які відрізняються від існуючих тим, що в них враховано вплив тиску на активну і реактивну складові повного опору, які визначають залежність частоти генерації радіовимірювальних частотних перетворювачів від дії тиску. Теоретичні та експериментальні дослідження показали, що активна складова повного опору біполярного транзистора змінюється на 10 Ом/105Па, а реактивна складова змінюється на 20 Ом/105 Па при зміні тиску на 2 ·105 Па, що є достатньо суттєвим для використання біполярних транзисторів як первинних тензочутливих елементів в радіовимірювальних частотних перетворювачах тиску. В результаті математичного моделювання отримано аналітичні вирази, які можна використати для інженерного розрахунку функції перетворення, рівняння чутливості та інших характеристик радіовимірювальних частотних перетворювачів тиску на основі біполярних тензочутливих транзисторів.

The paper presents the development and research of elements of the theory of the tenzoreactive effect in pressure-sensitive bipolar transistors. Under the action of pressure on a tenzo-sensitive bipolar transistor, which is formed by bending the membrane by ion implantation, the energy of electrons and holes in the conduction band and in the valence band changes, and this, in turn, le ads to a change in all parameters of the bipolar transistor. As a result of the pressure, the impedance at the electrodes of the emitter-collector of the transistor changes, which causes a change in the resonant frequency of the radio measuring frequency pressure transducer. Mathematical models of the tenzoreactive effect have been developed, which differ from the existing ones in that they take into account the effect of pressure on the active and reactive components of the impedance, which determine the dependence of the generation frequency of the radio frequency transducers on the effect of pressure. Theoretical and experimental studies have shown that the active component of the impedance of a bipolar transistor changes by 10 Ohm/105 Pa, and the reactive component changes by 20 Ohm/105 Pa when the pressure changes by 2•105 Pa, which is significant enough to use bipolar transistors as primary strain sensors elements in radiomeasuring frequency pressure transducers. As a result of mathematical modelling, analytical expressions are obtained that can be used for the engineering calculation of the conversion function, the sensitivity equation, and other characteristics of radio frequency measuring pressure transducers based on bipolar tenzo-sensitive transistors.