МІКРОЕЛЕКТРОННІ АВТОГЕНЕРАТОРНІ СЕНСОРИ ТЕМПЕРАТУРИ

Анотація

Запропоновано мікроелектронні автогенераторні сенсори температури на основі транзисторних структур з диференційним від’ємним опором з первинними параметричними термочутливими елементами на базі біполярних і польових транзисторів, причому первинні параметричні термочутливі елементи є активними компонентами схем параметричних автогенераторних сенсорів температури, що значно спрощує конструкцію пристроїв. На підставі розгляду фізичних процесів у первинних параметричних термочутливих компонентах і автогенераторах сенсорів температури, розроблено математичні моделі автогенераторних сенсорів температури, на основі яких отримано аналітичні вирази для визначення параметричних залежностей функцій чутливості та функцій перетворення. Показано, що основний внесок у функції перетворення і чутливості вносить зміна температури навколишнього середовища, що викликає зміну еквівалентної ємності і диференційного від’ємного опору параметричних автогенераторних сенсорів температури, що відповідно, змінює вихідну частоту пристрою. Чутливість сенсора з термочутливим біполярним транзистором складає від 11,25 кГц/оС до 21,5 кГц/оС, а сенсора з термочутливим польовим транзистором складає від 2,77 кГц/оС до 4,25 кГц/оС в діапазоні зміни температури навколишнього середовища від 0 оС до 100 оС. Отримані параметричні залежності функцій чутливості та перетворення показують можливість значно простіше розраховувати основні характеристики параметричних автогенераторних сенсорів, а також наочно демонструють вплив кожного компонента параметричних перетворювачів та елементів параметричних автогенераторних сенсорів на вихідну частоту пристроїв у порівнянні з розрахунками функцій чутливості та перетворення з нелінійних еквівалентних схем пристроїв на основі розв’язку рівнянь Кірхгофа.