Mathematical model of the generator on the basis of transistor structure with the negative differential resistance

Osadchuk, А. V.; Осадчук, В. С.; Осадчук, Ярослав

doi:10.1109/tcset.2018.8336324

Cited by 3 publications

(3 citation statements)

References 3 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Мікроелектронні автогенераторні прилади для визначення товщини поєднують простоту, універсальність, які мають аналогові пристрої, з точністю і завадостійкістю, що характеризують прилади з кодовим виходом. Застосування принципу перетворення "товщина-частота" на основі мікроелектронних автогенераторних перетворювачів суттєво зменшує собівартість інформаційно-вимірювальних систем, дозволяє значно зменшити масогабаритні показники, підвищити точність і чутливість перетворення інформаційного сигналу у частоту [12][13][14][15].…”

Section: аналіз останніх досліджень та публікаційunclassified

Мікроелектронні Автогенераторні Прилади Для Вимірювання Товщини Матеріалів

ОСАДЧУК,

ОСАДЧУК

2023

ВОТТП

View full text Add to dashboard Cite

Запропоновано і досліджено основні характеристики приладів вимірювання товщини матеріалів з частотним вихідним сигналом, конструкція яких будується на основі транзисторних структур з від’ємним диференційним опором. В якості первинних перетворювачів вимірювання товщини виступають конденсатори з прямокутними та круглими обкладинками, які є пасивними елементами автогенераторів, що спрощує конструкцію приладів вимірювання товщини. Розроблено математичні моделі приладів на основі принципу перетворення енергії постійного електричного поля в енергію змінного електричного поля, що дозволило розрахувати функції перетворення і чутливості приладів без використання складного методу отримання рівнянь Кірхгофа з еквівалентних схем перетворювачів та їх розрахунку чисельними методами на сучасних комп’ютерах. Показано, що основний внесок у зміну функцій перетворення і чутливості вносить зміна товщини вимірювального матеріалу, що викликає зміну еквівалентної ємності і від’ємного диференційного опору в коливальній системі автогенераторів, що, у свою чергу, змінює вихідну частоту приладів. Чутливість приладів вимірювання товщини змінюється від 0,4 кГц/мкм до 1,775 кГц/мкм в діапазоні товщин від 0 до 500 мкм. Розраховані аналітичні вирази функцій перетворення і чутливості наочно демонструють вплив кожного елемента первинних перетворювачів і елементів автогенераторів на вихідну частоту приладів. Прилади для вимірювання товщини з частотним виходом не потребують аналого-цифрових перетворювачів і підсилювальних пристроїв при подальшій обробці інформаційних сигналів, що здешевлює інформаційно-вимірювальну апаратуру. При роботі приладів у надвисоких частотах можлива передача інформації на відстань.

show abstract

Section: аналіз останніх досліджень та публікаційunclassified

Мікроелектронні Автогенераторні Прилади Для Вимірювання Товщини Матеріалів

ОСАДЧУК,

ОСАДЧУК

2023

ВОТТП

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…та добротності В кожному окремому випадку при розрахунку коефіцієнта режимної нестабільності, необхідно враховувати несумісність умов, що мають місце при переважанні різних видів нестабільностей. Тому їх варто розглядати окремо, а потім вибрати номінальне значення коефіцієнта режимної нестабільності для гіршого випадку [7].…”

Section: постановка проблеми у загальному вигляді та її зв'язок із ва...unclassified

Stabilization of Transistor Analogues of Inductance Parameters

Osadchuk¹,

Осадчук²,

ДУМЕНКО³

2022

Herald KhmNU.TS

View full text Add to dashboard Cite

The article analyzes methods for stabilizing the parameters of transistor analogues of inductance (TAI), their advantages and disadvantages are determined. Ways of implementation are considered, thanks to which it is possible to weaken the influence of all destabilizing factors, such as temperature, instability of power supplies, production variation of parameters, changes in parameters due to aging, and others. Allocated universal means to stabilize the parameters of all transistor devices. The stabilization of the operating mode at direct current and negative feedback at alternating current are considered. An assessment of the mode of instability of the parameters of the TAI was carried out by the magnitude of the increase in the equivalent inductance and quality factor. A technique for stabilizing the parameters of the TAI, as well as microwave devices, is defined, in each specific case, the need to select the allowable instability of the operating point, to perform the expected calculation of the instability of the parameters, and then to obtain the desired stability, input negative feedback on alternating current is described. The graphs of the dependence of the equivalent quality factor on temperature and the graphs of the dependence of the equivalent inductance on temperature are presented. An expression is given for the increase in inductance in the case when the main destabilizing effect on the operating mode of the transistor is a change in the reverse collector current, current transfer coefficient, collector-base voltage, emitter-base voltage, emitter current. The coefficient of regime instability was calculated. The effectiveness of stabilizing influences from negative feedback on alternating current, which contributes to the stabilization of almost all parameters of the TAI, is considered. Inductance is considered as a parameter characterizing the properties of TAI in the presence and absence of feedback. An expression is given for the relative error of inductance in the presence of NZS on alternating current.

show abstract

“…The dependence of the parameters of the MOS transistors on the effect of the informative parameter in the dynamic mode allows the designing of radio-measuring frequency transducers of optical radiation with much better characteristics than similar devices. On the other hand, the use of field-effect transistor structures with negative differential resistance allows to design a self-generating transducer, in which both the capacitance and the inductance based on the field-effect transistors depend on the information parameter, that improves the accuracy and sensitivity of the transducer [10][11][12].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

The Mathematical Model of Radio-measuring Frequency Transducer of Optical Radiation Based on MOS Transistor Structures with Negative Differential Resistance

Osadchuk¹,

Осадчук²,

Семенов³

2021

J. Nano- Electron. Phys.

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

The article deals with results of theoretical and experimental studies of a radio-measuring frequency transducer of optical radiation based on MOS transistor structures with negative differential resistance and an active inductive element. Analytical expressions of the transfer function and sensitivity equations are obtained on the basis of the solution of a system of non-linear equations. Experimental studies of the current-voltage dependences of the proposed transistor structure of the frequency converter of optical radiation in static and dynamic modes confirm the presence of a section with negative differential resistance on the I-V characteristic, which compensates for the losses in the oscillatory circuit. The theoretical and experimental dependences of the frequency of generation on the power of optical radiation are presented. The dependence of sensitivity of the developed transducer on the power of optical radiation varies from 9.7 kHz/μW/cm 2 to 24.5 kHz/μW/cm 2 . A mathematical model of the thermal conditions of a radio-measuring frequency transducer of optical radiation has been developed. The calculation of non-stationary thermal conditions of the frequency transducer allowed to obtain the temperature field of the transducer integrated circuit. The time to achieve the steady state does not exceed 5.8•10 -4 s. Moreover, the maximum temperature of overheating for the elements of the integrated circuit of the transducer does not exceed 2.49 C.

show abstract

Mathematical model of the generator on the basis of transistor structure with the negative differential resistance

Cited by 3 publications

References 3 publications

Мікроелектронні Автогенераторні Прилади Для Вимірювання Товщини Матеріалів

Мікроелектронні Автогенераторні Прилади Для Вимірювання Товщини Матеріалів

Stabilization of Transistor Analogues of Inductance Parameters

The Mathematical Model of Radio-measuring Frequency Transducer of Optical Radiation Based on MOS Transistor Structures with Negative Differential Resistance

Contact Info

Product

Resources

About