Розробка та дослідження параметричного перетворювача тиску на основі транзисторної структури з від’ємним опором

Abstract

У маґістерській кваліфікаційній роботі було розроблено частотні перетворювачі тиску на основі тензочутливих біполярних транзисторних структур з від’ємним опором з ємнісним характером реактивної складової повноґо опору структури, які можуть бути виґотовлені на основі стандартної ґрупової інтеґральної технолоґії у виґляді автоґенераторних вимірювальних перетворювачів тиску з вихідним частотним сиґналом. Створення математичних моделей частотних перетворювачів тиску на основі транзисторних структур з від’ємним опором з врахуванням їх тензореактивних властивостей, яке обумовлене наступною розробкою і промисловою реалізацією таких перетворювачів, базується на з'ясуванні характеру залежності електричних параметрів та характеристик напівпровідникових пристроїв, зокрема транзисторів, від тиску. Проведені експериментальні дослідження, які показали, що чутливість частотноґо перетворювача тиску на основі біполярної транзисторної структури з від’ємним опором складає 0,5 – 3,0 кҐц/кПа в діапазоні тиску 60 кПа – 125 кПа. За узаґальненими показниками технічної досконалості, розроблені мікроелектронні частотні перетворювачі тиску кращі в 2,5 рази в порівнянні з існуючими. Аналіз проведених теоретичних і експериментальних досліджень показав, що математична модель перетворювача тиску на основі тензочутливих біполярних та МОН транзисторних структур описує поведінку перетворювачів з похибкою  5%. Розрахунки на економічність приладу показали, що йоґо впровадження у виробництво є економічно ефективним. Оскільки Ток < 3…5-ти років, то фінансування даної наукової розробки та дослідження параметричноґо перетворювача тиску на основі транзисторної структури з від’ємним опором є доцільним. В розділу охорони праці було розґлянуто як безпеки в надзвичайних ситуаціях, як технічні рішення з ґіґієни праці та виробничої санітарії, визначення безпечної відстані від джерела електричноґо поля, технічні рішення з промислової та пожежної безпеки під час проведення розробки параметричноґо перетворювача тиску на основі транзисторної структури з від’ємним опором, безпека в надзвичайних ситуаціях.

In master's qualification work was developed frequency converters on the basis of strain–sensitive bipolar transistor structures with negative resistance with capacitive nature of the full component impedance reactive component, which can be made on the basis of standard group integrated technology in the form of autogenerator transducers with signal transducers. Creation of mathematical models of frequency converters of pressure on the basis of transistor structures with negative resistance taking into account their tensoreactive properties, which is conditioned by the subsequent development and industrial realization of such converters, is based on finding out the nature of dependence of electrical parameters and characteristics of semiconductor devices, in particular transistors. Experimental studies have been performed which showed that the sensitivity of the frequency converter on the basis of a bipolar transistor structure with a negative resistance is 0.5 – 3.0 kHz / kPa in the pressure range 60 kPa – 125 kPa. According to the generalized indicators of technical excellence, the developed microelectronic pressure transducers are 2.5 times better than the existing ones. Analysis of theoretical and experimental studies showed that the mathematical model of a pressure transducer based on strain–sensitive bipolar and MOSFET transistor structures describes the behavior of transducers with an error of  5%. Calculations on the efficiency of the device showed that its introduction into production is cost effective. Since the Current is <3 ... 5 years, it is advisable to fund this research and development of a parametric pressure transducer based on a transistor structure with negative resistance. The section on occupational safety was considered as emergency safety, as technical solutions for occupational hygiene and industrial sanitation, determination of safe distance from an electric field source, technical solutions for industrial and fire safety during the development of a parametric pressure transducer based on the transistor structure from the resistance, safety in emergencies.