LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Електроніка. Обчислювальна техніка → Фізичні основи побудови швидкодіючих інформаційно-керуючих систем на базі електрично активних напівпровідників

електроніці НВЧ (Київ: Київський політехнічний інститут, 1990); 17th International Conference on Magnetically Levitated Systems and Linear Drives MAGLEV’2002 (Lausanne, Switzerland, 2002); 14 – 16 кримських міжнародних конференціях “НВЧ техніка і телекомунікаційні технології” (Севастополь, 2004 – 2006); VI International Conference “Modern problems radio engineering, telecommunications and computer science”, TCSET’2004 (Lviv-Slavsko, Ukraine); 5-ій і 6-ій Міжнародних науково-практичних конференціях “Сучасні інформаційні і електронні технології”, СІЕТ-2004, 2005 (Одеса, 2004, 2005); 5 International Kharkov Simposium “Physics and Engineering millimeter and submillimeter waves MSMW’2004” (Kharkov: IRE NASU, Ukraine, 2004); XXVІ Міжнародній науково-технічній конференції “Проблеми електроніки” (Київ, НТУУ “КПІ”, 2006); Другому Міжнародному радіоелектронному форумі “Прикладна радіоелектроніка. Стан і перспективи розвитку” (Харків, 2005); Міжнародній науково-технічній конференції "Інформаційні, вимірювальні і управляючі системи", ІВУС-2005 (Самара, Російська Федерація, 2005); 2-й Міжнародній науково-технічній конференції "Сенсорна електроніка і мікросистемні технології", СЕМСТ-2 (Одеса, 2006); XIII Санкт-петербурзькій міжнародній конференції з інтегрованих навігаційних систем (Санкт-Петербург, Росія, 2006); Міжнародній конференції “Актуальні проблеми радіоелектроніки-2006”, АПР-80 (Томськ, 2006).

Публікації. Результати дисертації опубліковані в 74 наукових роботах (основні 54 приведені в списку), а саме: в 2 монографіях, 1 навчальному посібнику, 37 статтях, опублікованих у фахових виданнях, що входять до переліку ВАК України (з них 9 статей – без співавторів), в 4-х патентах України і 1-му авторському свідоцтві СРСР; а також в матеріалах зарубіжних і вітчизняних зазначених вище конференцій та симпозіумів.

Структура і обсяг дисертації.Дисертація складається зі вступу, шести розділів, висновків і додатків. Об'єм дисертації – 359 сторінок, вона містить 121 ілюстрацію, 4 таблиці, 2 додатка на 8 сторінках, список використаних джерел з 271 найменування на 29 сторінках.


ОСНОВНИЙ ЗМІСТ

У вступі відбиті актуальність обраної теми, її зв'язок з науковими програмами, а також обговорюється коло прикладних задач, на пошук ефективних рішень яких спрямовані дисертаційні дослідження. Сформульовано мету і задачі досліджень, наукову новизну отриманих результатів та їх практичне значення, описані форми апробації основних результатів роботи.

У першомурозділіАналіз сучасного стану розробок в галузі високошвидкісних інформаційно-керуючих систем для різних галузей промисловості” наведено огляд існуючих теоретичних підходів до проблеми синтезу конфліктостійких багатопозиційних мультисенсорних радіофізичних систем моніторингу та контролю високошвидкісних об’єктів і технологічних процесів. Виявлені спільні риси і невирішені проблеми, які стосуються багаторівневих систем керування розподіленими енергосистемами, діагностико-терапевтичними комплексами, космічними апаратами і т. п.

Показано, що одним з перспективних напрямків розв’язку проблеми синтезу методології побудови високопродуктивних ІКС є використання ефектів зміни кінетики електронних процесів в чутливих напівпровідникових елементах під впливом зовнішніх чинників, які призводять до зміни реактивних властивостей і величини негативного диференціального опору цих елементів. Тим самим забезпечується перетворювання різних фізичних величин в радіосигнал, що відкриває можливості як для виготовлення радіовимірювальних перетворювачів за мікроелектронною технологією, так і для передачі інформації від цих перетворювачів на необхідну відстань.

Розглянуто варіанти технічної реалізації ІКС для високошвидкісних технологічних процесів на прикладі систем керування високошвидкісним наземним транспортом з магнітною левітацією (МАГЛЕВ).

В другомурозділіТеоретичне дослідження розвитку електричної нестійкості в напівпровідниковій плазмі гарячих електронів в однорідних (без р-п переходів) структурах при керуючих впливах НВЧ полів” показано, що подальший розвиток чи якісний стрибок у теорії синтезу конфліктостійких здатних до реконфігурації ІКС має ґрунтуватися на поглибленому розумінні сутності електронних процесів у швидкодіючих напівпровідникових пристроях, чия багатофункціональність зумовлена формуванням НВЧ-струмових нестійкостей в умовах розігріву носіїв заряду.

Для визначення характеру нестійкості в середовищі з НДП використано дисперсійне рівняння: , яке пов'язує частоту з хвильовим вектором (тут – електричний заряд електрона, – концентрація електронів, – коефіцієнт дифузії електронів, – діелектрична проникність матеріалу, – електрична стала).

З цього дисперсійного рівняння виходить, що збудження просторового заряду і електричного поля зносяться з дрейфовою швидкістю і при цьому наростають або затухають в часі залежно від знака .

Визначаючи відповідно до критерію стійкості Найквіста положення точки відгалуження функції і кривої, відповідної хоча б одному з рішень досліджуваного дисперсійного рівняння, знаходимо, що система буде конвективно нестійкою при виконанні умови і абсолютно нестійкою при (тут – колова частота діелектричної релаксації).

Теоретично показано, що для розвитку електричної нестійкості, що приводить до формування доменів, необхідно, щоб, відповідно до критерію стійкості Найквіста, крива залежності імпедансу зовнішнього контуру від частоти , де , – активна і реактивна частини імпедансу відповідно, охоплювала початок координат (крива 1 на рис. 1).

Рис. 1. Якісні діаграми повного опору: 1 – режим генерації; 2 – режим стабілізації діода активним навантаженням; 3 – режим стабілізації діода реактивним опором

Проаналізовано електронні процеси, які супроводжують формування високочастотних нестійкостей у сумарному полі живлення Е0 і електромагнітної хвилі G1. Визначено умови, за яких цілеспрямований вплив НВЧ-полями на напівпровідникові структури, розміщені в спеціальних електродинамічних системах, дозволяє здійснити встановлення конвективної нестійкості у напівпровідниках з гарячими електронами.

Показано, що у разі контактів з обмеженою інжекцією електронів, які найбільш часто використовуються в реальних напівпровідникових НВЧ-пристроях, режим стійкої негативної провідності може бути реалізований при виконанні умов:

; і ,

де – площа поперечного перетину напівпровідника, – імпеданс зовнішнього навантаження, – диференціальна