Анотація до роботи:

Мартинюк В.В. Мікроелектронні магнітні частотні перетворювачі. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.05 - елементи та пристрої обчислювальної техніки та систем керування. – Вінницький національний технічний університет, Вінниця – 2007.

Дана дисертаційна робота проведена з метою розробки нового класу мікроелектронних магнітних перетворювачів з частотним виходом на основі напівпровідникових структур з від'ємним опором, принцип яких базується на функціональній залежності реактивних властивостей транзисторних структур з від'ємним опором від впливу магнітної індукції, що дає змогу виготовити конкурентноспроможні зразки цієї продукції.

У дисертаційній роботі були винайдені та розроблені нові теоретичні підходи щодо створення мікроелектронних перетворювачів магнітної індукції з частотним виходом з чутливими біполярними та МДН- транзисторними структурами, завдяки чому було отримано залежності активної і реактивної складових повного вихідного опору. Доведено, що ці залежності є суттєвими і їх можна використати для створення нового класу мікроелектронних магнітних частотних перетворювачів з поліпшеними метрологічними та економічними показниками. В роботі вперше розроблено математичні моделі частотних мікроелектронних перетворювачів магнітної індукції, в яких на відміну від існуючих, враховано вплив магнітної індукції на елементи нелінійних еквівалентних схем перетворювачів, що дало змогу отримати рівняння чутливості і функції перетворення магнітної індукції у частоту.

Також розроблено пакет прикладних програм для моделювання та розрахунків характеристик розроблених мікроелектронних магнітних частотних перетворювачів.

У дисертаційній роботі в науковому плані розроблено математичну модель біполярного двоколекторного магніточутливого транзистора, а також математичні моделі частотних перетворювачів магнітного поля з чутливими елементами на основі транзистора та сенсора Холла. Отримано аналітичні залежності активної та реактивної сладових повного вихідного опору, функції перетворення та рівняння чутливості від індукції магнітного поля.

В інженерно-технічному аспекті створено новий клас мікроелектронних магнітних частотних перетворювачів на основі реактивних властивостей транзисторних структур з від’ємним опором.

Розроблено пакет прикладних програм в обчислювальному середовищі „Matlab 5.2” для розрахунків характеристик та моделювання магнітних частотних перетворювачів з врахуванням впливу магнітного поля.

Отримано такі наукові та практичні результати:

1. Вперше розроблено математичні моделі частотних мікроелектронних перетворювачів магнітної індукції, в яких, на відміну від існуючих, враховано вплив магнітної індукції на елементи нелінійних еквівалентних схем перетворювачів з двоколекторним магніточутливим біполярним транзистором та сенсором Холла на основі транзисторних структур з від'ємним опором, що дало змогу отримати рівняння чутливості та функції перетворення магнітної індукції у частоту.

2. Удосконалено математичну модель двоколекторного магніточутливого біполярного транзистора, яка відрізняється від існуючих тим, що в ній враховано залежності елементів даної структури від магнітної індукції.

3. В результаті математичного моделювання отримано аналітичні вирази для функції перетворення і чутливості розроблених частотних мікроелектронних перетворювачів магнітної індукції, які можуть бути використані для інженерного розрахунку первинних перетворювачів магнітного поля.

4. Вперше розроблено частотні мікроелектронні перетворювачі магнітного поля на основі трьох біполярних транзисторів для виміру зміни магнітної індукції в діапазоні від 0,001 до 0,3 Т з чутливістю від 1 до 18 кГц/мТ, а для перетворювача на основі МДН- та біполярного транзисторів при зміні індукції від 0,001 до 1 Т отримано чутливість від 1 до 40 кГц/мТ.

5. Вперше розроблено частотні мікроелектронні перетворювачі магнітного поля на основі двоколекторного магніточутливого біполярного транзистора та двозатворного польового транзистора для виміру зміни магнітної індукції в діапазоні від 0,001 до 120 мТ з чутливістю 100 - 200 Гц/мТ, а для перетворювача на основі двоколекторного магніточутливого біполярного транзистора з активним індуктивним елементом отримано чутливість 600 Гц/мТ.

6. Вперше розроблено частотні мікроелектронні перетворювачі магнітного поля на основі двоколекторного магніточутливого біполярного транзистора, двозатворного польового та біполярного транзистора для виміру зміни магнітної індукції в діапазоні від 0,001 до 120 мТ з чутливістю 0,8 – 2,1 кГц/мТ, для перетворювача на основі двоколекторного магніточутливого біполярного транзистора, двозатворного польового та біполярного транзистора з активним індуктивним елементом отримано чутливість 6,5 кГц/мТ.

7. Розроблені мікроелектронні магнітні частотні перетворювачі задіяно для створення вимірювального блоку магнітного поля, що може бути використаним в автомобільній промисловості. Аналіз теоретичних та експериментальних даних показав, що математична модель описує поведінку перетворювача з похибкою ±5 %.

Публікації автора:

1. Осадчук В.С., Осадчук О.В., Вербицький В.Г., Мартинюк В.В. Иследование влияния ионного облучения на параметры чувствительных элементов частотних магнитных преобразователей // Оптико-електронні інформаційно-енергетичні технології. - 2001. - №2. - С. 102-109.

2. Осадчук В.С., Осадчук О.В., Мартинюк В.В. Дослідження частотного перетворювача магнітної індукції на основі двох біполярних транзисторів // Вісник Вінницького політехнічного інституту. -2003. -№ 6. -С.111-112.

3. Осадчук В.С., Осадчук О.В., Мартинюк В.В. Магнітний частотний сенсор // Вісник Хмельницького національного університету.-2005. -№ 4. -С. 128-131.

4. Осадчук В.С., Осадчук О.В., Мартинюк В.В. Сенсор магнітного поля на основі двоколекторного магнітотранзистора // Оптико-електронні інформаційно-енергетичні технології. – 2006. - №1.- С. 160-164.

5. Осадчук В.С., Осадчук О.В., Мартинюк В.В. Дослідження мікроелектронного частотного перетворювача магнітного поля // Вісник Хмельницького національного університету. – 2006. - №.2 - С. 139-143.

6. Пат. 7408 УКРАЇНА, MKI Н 01 L 29/82. Мікроелектронний сенсор магнітної індукції / Осадчук В.С., Осадчук О.В., Мартинюк В.В. (УКРАЇНА). - №20041510196; Заявлено 13.12.2004; Опубл. 15.06.2005, Бюл. №6. – 4 с.

7. Пат. 7409 УКРАЇНА, MKI Н 01 L 29/82. Частотний магнітний сенсор / Осадчук В.С., Осадчук О.В., Мартинюк В.В. (УКРАЇНА). - №20041510197; Заявлено 13.12.2004; Опубл. 15.06.2005, Бюл. №6. – 4 с.

8. Осадчук В.С., Осадчук О.В., Мартинюк В.В. Мікроелектронний частотний магнітний перетворювач на основі МДН-транзисторних структур з від’ємним опором // Контроль і управління в складних системах (КУСС-2003): VII науково-технічна конференція. Вінниця, 8-11 жовтня 2003 р. – Вінниця, 2003. – С. 57.

9. Осадчук В.С., Осадчук О.В., Мартинюк В.В. Магнітні сенсори // Динаміка наукових досліджень: III Міжнародна науково-практична конференція. Дніпропетровськ, 21-30 червня 2004. – Дніпропетровськ, 2004. –

С. 27 - 29.