Registration Number
0519U001862, Doctoral dissertation
Status
Доктор технічних наук
Date
28-11-2019
popup.evolution
.
Title
Functionally integrated sensors of thermal analysis based on solid state electronics structures
Author
Boyko Oksana V., Кандидат технічних наук
popup.head Hotra Zenon Yu.
popup.advisor Hotra Zenon Yu.
popup.opponent Politansky Leonid F.
popup.opponent Osadchuk Oleksandr V.
popup.opponent Verbitskii Volodymyr G.
popup.rada
Lviv Polytechnic National University
Description
Дисертація спрямована на розроблення наукових і практичних засад побудови та дослідження функціонально-інтегрованих сенсорів термічного аналізу на основі компонентів твердотільної мікроелектроніки та багатофункціональних сигнальних перетворювачів. Враховуючи динаміку розвитку сенсорів термічного аналізу, які широко використовуються в галузях матеріалознавства, фізики, біофізики, медицини, виникає потреба у створенні нових функціонально-інтегрованих, закінчених аналогових фронт-енд пристроїв з підтримкою Інтернету речей. Розроблено нові підходи до побудови мікроелектронних сенсорів термічного аналізу на основі структур твердотільної електроніки (зокрема транзисторних), новизною якої є функціональне інтегрування – використання єдиної мікроелектронної структури перетворювача для керованого нагріву досліджуваного зразка чи середовища згідно заданого алгоритму модуляції теплового потоку, вимірювання температури чи різниці температур між досліджуваним та опорним зразками, а також вимірювання зміни магнітних, механічних, оптичних чи імпедансних характеристик досліджуваного зразка в процесі модуляції його температури. Запропоновано подальший розвиток методів електротеплової аналогії для синтезу схем заміщення SPICE моделей сенсорів термічного аналізу, інформативними величинами яких є температура фазових переходів (плавлення, склування, кристалізації тощо) досліджуваної речовини та кількість теплової енергії, яка поглинається чи виділяється в процесі такого переходу. Метод реалізовано на новому універсальному SPICE компоненті – Thermiсap, який моделює фазовий перехід досліджуваної сенсором речовини з можливістю акумуляції теплової енергії. Встановлено критерії оцінки точності функціонування сенсорів різницевої температури на транзисторних каскадах на основі мінімізації похибки лінійної апроксимації та розроблено методи оптимізації режиму роботи таких сенсорів. Вперше синтезовано структуру функціонально-інтегрованого сенсора температури на основі органічних світловипромінювальних та фоточутливих матеріалів, що поєднує джерело випромінювання, оптично-активне середовище та детектор випромінювання і характеризується високою температурною чутливістю (30 нм/°С). Розроблено нові функціонально-інтегровані сенсори термічного аналізу, що поєднують дослідження термічних і магнітних чи механічних властивостей досліджуваних об’єктів. Пристрої характеризуються високими значеннями роздільної здатності вимірювання температури (менше 0,001C) та відповідають критеріям та вимогам мікроелектронних пристроїв Інтернету речей: однополярне низьковольтне живлення, мінімальне енергоспоживання, функціонування в широкому діапазоні вхідних та вихідних напруг (rail-to-rail режими роботи), універсальність та стабільність функціонування при змiнi зовнішніх впливів.
Registration Date
2019-12-13
popup.nrat_date
2020-04-03 / 2026-06-30
