Тензореактивний ефект у польових транзисторах

ТЕНЗОРЕАКТИВНИЙ ЕФЕКТ У ПОЛЬОВИХ ТРАНЗИСТОРАХ

TENZOREACTIVE EFFECT IN FIELD-EFFECT TRANSISTORS

Сторінки: 163-170. Номер: №2, 2020 (283)
Автори:
О.В. ОСАДЧУК,  В.С. ОСАДЧУК, Я.О. ОСАДЧУК
Вінницький національний технічний університет
A.V. OSADCHUK, V.S. OSADCHUK, I.A. OSADCHUK
Vinnytsa National Technical University
DOI: https://www.doi.org/10.31891/2307-5732-2020-283-2-163-170
Рецензія/Peer review : 01.04.2020р.
Надрукована/Printed : 16.6.2020 р.

Анотація мовою оригіналу

В статті представлено розробку та дослідження елементів теорії тензореактивного ефекту в польових 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 тензочутливих польових транзисторів, які визначають залежність частоти генерації радіовимірювальних частотних перетворювачів від дії тиску. Проведені теоретичні та експериментальні дослідження показали, що активна складова повного опору польового транзистора змінюється на  8,86 Ом/10⁵ Па, а реактивна складова повного опору змінюється на 8,52 Ом/10⁵ Па при зміні тиску на 2,5 ·10⁵  Па. Отримані зміни повного опору від дії тиску є достатньо суттєвими для використання польових 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 польових тензочутливих транзисторів.
Ключові слова: тензореактивний ефект, тензочутливий польовий транзистор, радіовимірювальні частотні перетворювачі, тиск, від’ємний диференційний опір.

Розширена анотація англійською мовою

The article presents the development and research of elements of the theory of the tenzoreactive effect in field tenzo-sensitive transistors. 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 of the tenzo-sensitive field-effect transistors, which determine the dependence of the generation frequency of the radiomeasuring frequency transducers on the effect of pressure. Theoretical and experimental studies showed that the active component of the field-effect transistor impedance changes by 8.86 Ohm/10⁵ Pa, and the reactive component of the impedance changes by 8.52 Ohm/10⁵ Pa with a pressure change of 2.5•10⁵ Pa. The obtained changes in the impedance from the action of pressure are significant enough to use field-effect transistors as primary tenzo-sensitive elements in radiomeasuring frequency pressure transducers. As a result of mathematical modeling, analytical expressions are obtained that can be used for the engineering calculation of the conversion function, the sensitivity equation, and other characteristics of the radiomeasuring frequency pressure transducers based on field-effect transistors.
Keywords: tenzoreactive effect, tenzo-sensitive field-effect transistor, radiomeasuring frequency pressure transducers, pressure, negative differential resistance.

References

1. Gothra Z.Y. Microelectronic sensors of physical quantities. In 3 volumes. Lviv: League-Press, 2003. Vol.2. 367 p.
2. Schaumburg H. Sensoren. Stuttgart.: Teubner, 1992. 517 p.
3. Jackson R.G. Newest Sensors. Moscow: Technosphere, 2007. 384 p.
4. Sharapov V. M., Polishchuk E. S. Sensors: Reference manual. Moscow: Technosphere, 2012. 624 p.
5. Osadchuk V. S., Osadchuk A. V. Reactive properties of transistors and transistor circuits. Vinnitsa: Universum-Vinnitsa, 1999. 275 p.
6. Bogush M.V. Design of piezoelectric sensors based on spatial electro-thermoelastic models. Moscow: Technosphere, 2014. 324 p.
7. Osadchuk V.S., Osadchuk O.V., Osadchuk I.A. Microelectronic pressure transducer with frequency output based on tunneling resonance diode // Herald of Khmelnytskyi National University. Engineering Sciences, 2015. №1, 2015 (221), P. 97-101.
8. Khutornenko, S., Osadchuk, O., Osadchuk, I., Vasilchuk, D., Semenets, D., and Lukin, V., (2017) Mathematical model of piezoelectric oscillating system with electrodes of variable nonlinear and constant linear air gap, Telecommunications and Radio Engineering, 76(18), P. 1639-1648.
9. Alexander V. Osadchuk; Vladimir S. Osadchuk; Iaroslav A. Osadchuk; Olena O. Seletska; Piotr Kisała; Karlygash Nurseitova. Theory of photoreactive effect in bipolar and MOSFET transistors. Proceedings Volume 11176, Photonics Applications in Astronomy, Communications, Industry, and High-Energy Physics Experiments 2019; 111761I (2019) URL: https://doi.org/10.1117/12.2538264
10. Osadchuk O.V., Osadchuk I.A. Deformation effects in semiconductor structures. Herald of Khmelnytskyi National University, №2 (211), 2014. P.146-150.
11. Vikulin I.M., Stafeev V.I. Physics of semiconductor devices. Moscow: Radio and Communications, 1990. 264 p.
12. Sze M., Kwok K. Ng. Physics of Semiconductor Devices. Published by John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey. 2007. 763 p.
13. Dyakonov V.P. MATLAB. Complete tutorial. M.: DMK Press, 2012. 768 p.
14. User’s Guide includes PSpice A/D, PSpice A/D Basics, and PSpice. Cadence Design Systems, Inc. All rights reserved, 2016. 898 p.
15. Razevig V.D. Application of P-CAD and Pspice programs for PC circuit simulation. Issue 2. Models of component analog devices / V.D. Razevig. M.: Radio and Communications, 1992. 64 p.
16. Tugov N.M., Glebov B.A., Charykov N.A. Semiconductor devices. Moscow: Energoatomizdat, 1990. 576 p.
17. Antipensky R.V., Fadin A.G. Circuit Design and Modeling of Radio-Electronic Devices. Moscow: Technosphere, 2007. 128 p.