Учебное пособие 688
.pdfУДК 621.3.8
Д.А. Мохов
РАЗРАБОТКА 3D МОДЕЛИ КОРПУСА ГАЗОАНАЛИЗАТОРА ОКИСИ АЗОТА
Для диагностики степени заболевания бронхиальной астмой у взрослых и детей разработан опытный газоанализатор окиси азота с микроконтроллерной схемой управления на основе платы Arduino Mega 2560.
С использованием программного обеспечения Autodesk Fusion 360 был разработан корпус для электрической схемы газоанализатора окиси азота. Данная программа позволила создать 3D модели из различных заранее выбранных удобных для использования на практике материалов: пластика, металла, порошковых компонентов. Для построения корпуса модели газоанализатора окиси азота в качестве материала был выбран полимер PETG, так как он является хорошим диэлектриком, выдерживает сильные механические нагрузки и является стойким к высоким температурам.
Микроконтроллерная схема управления с Autodesk Fusion 360 позволяет так же моделировать влияние на параметры корпуса газоанализатора механических и тепловые воздействий. Для удобства и надежности программа 3D модели корпуса сохраняется в облачном хранилище и одновременно на персональном компьютере. Программа Autodesk Fusion 360 сохраняет результаты в расширении OBJ, что позволяет выполнить загрузку на цифровую обработку в хранилище 3D принтера. После чего производится математическое вычисление времени печати, скорости печати, температурного барьера печати, охлаждения 3D модели корпуса во время печати.
Для точной 3D модели газоанализатора окиси азота дополнительно требуются точные размеры применяемых элементов корпуса.
50
УДК 621.382
Н.Р. Диков, А.А. Винокуров
МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕИСПРАВНОСТЕЙ ЦИФРОВЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ SPICE-СИМУЛЯТОРА
Отказы интегральных схем могут быть вызваны широким кругом дефектов, и каждый из них имеет свой механизм влияния на электрические параметры. Построение моделей дефектов – сложная задача, которая требует решения для каждого типа дефектов, поэтому в таком виде она не решается. Вместо физической модели дефекта вводится понятие неисправности.
Неисправности интегральных схем – это представление дефектов на логическом уровне. С точки зрения логики функционирования существует всего несколько видов неисправностей. В работе рассмотрены следующие виды цифровых неисправностей: одиночные константные неисправности (константный «0», константная «1»); кратные константные неисправности; мостиковые неисправности; задержки; перемежающиеся неисправности.
С точки зрения аналоговых параметров при моделировании неисправности разделяют на три группы: короткое замыкание; обрыв (разомкнутая цепь); отклонение параметров компонентов.
Решить задачу поиска неисправностей можно при помощи построения тестов. Существует большое количество методов построения тестов для интегральных схем (метод критических путей, метод активизации одномерного пути и т.д.).
SPICE-симулятор позволяет решить задачу моделирования неисправностей цифровых схем. Тестирование моделируется путем подачи битовых последовательностей на входы. Неисправности моделируются путем добавления паразитных элементов в схему или изменения параметров компонентов.
51
УДК 621.382
А.С. Копиев, А.А. Винокуров
ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ СБОРА ДАННЫХ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ
У интегральных схем существует множество различных параметров, которые должны контролироваться при изготовлении и тестировании. На снятие и фиксирование параметров требуется довольно много времени, особенно если измерять по одному прибору. Это время можно сэкономить, если использовать системы сбора данных, которые могут измерять и фиксировать параметры сразу нескольких приборов в файл необходимого формата. Разнообразие таких систем велико. Есть основанные на одной программируемой плате с USB интерфейсом небольшого размера и стоящие относительно недорого, а есть дорогостоящие промышленные установки, собирающие в разы больше данных и имеющие интерфейсы для одновременного подключения большого количества интегральных схем.
Исходя из сказанного выше, целью работы является разработка относительно доступной системы сбора данных для контроля параметров интегральных схем.
В данной работе приведено два варианта системы сбора данных на основе платы USB 6001. Программирование данной платы производилось в LabView 19. Эта среда разработки была выбрана из-за удобства и из-за того, что плата сбора данных, которая используется в данной работе, от тех же разработчиков, что и LabView. А это гарантирует максимальную совместимость. В первом варианте используется внешний источник питания DC Power Suply HY3005c, а во втором источником питания является сама плата сбора данных. Также для проверки получившихся систем были приведены измерения параметров четырёх интегральных схем К176ЛП11, подключенных к разным каналам USB 6001, обоими вариантами спроектированных систем. Измерения проводились в два этапа, сначала измерялся уровень логического нуля, а затем уровень логической единицы. По уровню помех лучше показался себя схема с внешним источником питания.
52
УДК 621.315.592
А.С. Ахрамович
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ БЛОК ИЗМЕРЕНИЯ СИЛЫ ТРЕНИЯ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ
Целью работы является разработка автоматизированного блока измерения внутреннего трения фотоакустического микроскопа для исследования высокоомных полупроводников.
В дипломной работе будет представлен автоматизированный блок измерения внутреннего трения фотоакустического микроскопа для исследования высокоомных полупроводников. Принцип действия микроскопа основан на измерении внутреннего трения под действием оптического излучения от лазерного луча, вызывающего внутренний фотоэффект в полупроводнике. Изложены принципы построения блока измерения внутреннего трения, управляемого с помощью микроконтроллера и персонального компьютера. Показаны варианты возможного аппаратного решения и схемы реализации автоматического режима измерения внутреннего трения в пластинах высокоомных пьезополупроводников.
Измерение внутреннего трения и дефекта модуля при различных частотах, амплитудах деформации и температуре опыта позволяют получить дополнительную информацию о свойствах дефектов, их расположении в материале, о взаимодействии дефектов друг с другом.
При разработке печатной платы целесообразно применить систему проектирования P-CAD, так как это намного упростит работу, снизит затраты на разработку изделия и повысит возможность достижения требуемого результата.
Полученные результаты времени наработки устройства на отказ (равное 23878 ч, больше 10000 ч) и вероятность безотказной работы, равная 0.98, удовлетворяют условиям технического задания, следовательно разрабатываемое изделие отвечает требованиям надежности.
53
СОДЕРЖАНИЕ |
|
Митрохин В.И., Анисимов А.Д. Исследование демпфи- |
|
рующих факторов при работе полупроводниковых пьезоэлек- |
|
трических резонаторов……………………………………………. |
3 |
Полковников В.Е. Сверхчувствительный датчик кон- |
|
троля NO2 в выдыхаемом воздухе на основе Zn2SnO4 для при- |
|
бора диагностики бронхиальной астмы………………………… |
4 |
Свистова Т.В., Перепечина Т.А., Шачнева Ю.В. Иссле- |
|
дование чувствительности газовых датчиков к газам- |
|
окислителям……………………………………………………… |
5 |
Плотникова Е.Ю., Авцинов Н.В. Проектирование уста- |
|
новки для создания эталонных газовых смесей………………… |
6 |
Свистова Т.В., Воробьев В.А. Особенности проектиро- |
|
вания источников питания для портативных приборов меди- |
|
цинской диагностики……………………………………………… |
7 |
Свистова Т.В., Воробьева А.К. Проектирование и про- |
|
тотипирование 3D-модели адаптера выдыхаемого воздуха для |
|
медицинских приборов…………………………………………… |
8 |
Злотникова К.А., Арсентьев А.В. Разработка топологии |
|
сенсорного элемента на основе структуры полевого транзисто- |
|
ра…………………………………………….……………………… |
9 |
Лизункова А.С., Арсентьев А.В. Разработка вариантов |
|
топологических шаблонов для сенсорного элемента датчика |
|
газов…………………………………………….………………….. |
10 |
Меньшикова Т.Г., Панов П.С. Оптимизация процесса |
|
разварки контактов при изготовлении ИС………………………. |
11 |
Плахотник Л.А., Арсентьев А.В. Исследование влияния |
|
видимого и ультрафиолетового излучения на электрические |
|
характеристики тонких пленок ZnO и SnO2……………………. |
12 |
Пономарева Ю.О., Меньшикова Т.Г. Оптимизация тех- |
|
нологии формирования тонкопленочных резисторов………… |
13 |
Рукина Ю.В., Меньшикова Т.Г. Исследование влияния |
|
плазменной обработки на качество сварных соединений при |
|
изготовлении ИС………………………..…………………………. |
14 |
Свистова Т.В., Ханин А.С. Сравнение параметров оте- |
|
чественных и зарубежных датчиков газа………………………... |
15 |
54
Свистова Т.В., Ромасев С.А. Исследование электрофи- |
16 |
зических свойств пленок оксидов меди (CuOx) для датчиков |
|
газов………………………..………………………..……………... |
|
Меньшикова Т.Г., Авдеев М.А. Внедрение новых ис- |
|
пытаний для выявления годных изделий……………………… |
17 |
Меньшикова Т.Г., Свистова Т.В., Карионова А.А., Лев- |
|
ченко А.О. Разработка технологии изготовления и исследова- |
|
ние газовой чувствительности плёнок оксидов меди………… |
18 |
Мещерякова Е.И., Арсентьев А.В. Влияние оптическо- |
|
го излучения на свойства полупроводниковых пленок на осно- |
|
ве ZnO·SnO2………………………..………………………..…… |
19 |
Меньшикова Т.Г., Богданов И.А. Исследование влия- |
|
ния сборочных операций на параметры диодов Шоттки……… |
20 |
Свистова Т.В., Дуплякина С.И. Исследование фото- |
|
электрических свойств гетероструктур на основе оксида меди.. |
21 |
Калошин Р.В. Быстродействующий фотопьезоэлектри- |
|
ческий резонатор………………………..…………………………. |
22 |
Свистова Т.В., Кравченко И.С. Исследование фото- |
|
электрических свойств гетероструктур металооксид-кремний.. |
23 |
Меньшикова Т.Г., Кривец В.Г. Особенности примене- |
|
ния четырёхконтактного метода измерения сопротивления |
|
сток-исток полевого транзистора………………………………… |
24 |
Леонов Д.А., Меньшикова Т.Г. Оценка влияния режи- |
|
мов напыления обратной стороны на электропараметры дио- |
|
дов Шоттки………………………..………………………..……… |
25 |
Митрохин В.И., Осипенко М.В. Исследование диэлек- |
|
трических потерь в широкозонных полупроводниках А3В5…… |
26 |
Руднев А.В. Оптоакустические свойства монокристал- |
|
лических пластин фосфида индия……………………………….. |
27 |
Меньшикова Т.Г., Чуков Д.В. Исследование стойкости |
|
полевого транзистора и его способности поглощать энергию |
|
при лавинном пробое………………………..…………………….. |
28 |
Строгонов А.В., Пермяков Д.С., Белых М.А. Модели- |
|
рование процесса старения на схемотехническом уровне про- |
|
ектирования БИС………………………..………………………… |
29 |
Литвинова А.И. Разработка МЭМС-акселерометра с |
|
аналоговой обратной связью………………………..…………… |
30 |
55
Логвинова Е.В. Разработка методов повышения надеж- |
|
ности МЭМС переключателей…………………………………… |
31 |
Макаренко Е.С. Разработка МЭМС-акселерометра с |
|
цифровым выходом………………………..……………………… |
32 |
Мурзамуратов О.К. Проектирование микроакселеро- |
|
метра с использованием аналоговой обратной связи в схемах |
|
считывания………………………..……………………………… |
33 |
Пожарский Р.В. Частотные свойства фотоэлектриче- |
|
ского преобразования в структуре металл-полупроводник…… |
34 |
Сафонов А.И. Разработка МЭМС-акселерометра с са- |
|
мокалибровкой………………………..………………………..… |
35 |
Соколов В.С. Исследование методов повышения точ- |
|
ности преобразования в акселерометре при емкостном детек- |
|
тировании………………………………………………………… |
36 |
Турбина А.Н. Разработка МЭМС-акселерометра со ста- |
|
билизацией прерывания………………………………………… |
37 |
Филатов М.А. Метод стабилизации прерыванием…… |
38 |
Сидоров А.В. Разработка аналоговой части схемы газо- |
|
анализатора оксида азота…………………………………………. |
39 |
Дорохов В.А., Арсентьев А.В. Разработка транзисторов |
|
малошумящего усилителя для предусиления малого сигнала…. |
40 |
Арсентьев А.В., Булавина Н.С. Моделирование пара- |
|
метров JFET по технологии CoolSiC………………………..…… |
41 |
Власик В.Р. Моделирование нормально открытого |
|
HEMT на основе гетероструктуры GaN-Si……………………… |
42 |
Гнездилов А.А. Моделирование нормально закрытого |
|
HEMT на основе гетероструктуры GaN-Si……………………… |
43 |
Филипенко Р.П. Разработка и имитационное моделиро- |
|
вание КМОП-МЭМС-акселерометра…………………………… |
44 |
Шукалина У.С. Разработка высокоразрешающего |
|
МЭМС-акселерометра………………………..…………………… |
45 |
Бугаев Д.Н., Винокуров А.А. Исследование радиацион- |
|
ной стойкости проектов цифровых устройств в базисе ПЛИС к |
|
одиночным сбоям конфигурационной памяти………………… |
46 |
Гусев Р.С., Свистова Т.В., Винокуров А.А. Исследова- |
|
ние надежности источников питания для портативной меди- |
|
цинской техники………………………..…………………………. |
47 |
56
Дорофеев А.А. Монтаж П/П кристаллов на примере ра- |
|
боты установки микроэлектронных компонентов высокой |
|
сложности DATACON 2200 EVO PLUS………………………… |
48 |
Лубкин М.Н. Проектирование подсхем Femtoduino в |
|
среде САПР EAGLE………………………..…………………… |
49 |
Мохов Д.А. Разработка 3D модели корпуса газоанали- |
|
затора окиси азота………………………………………………… |
50 |
Диков Н.Р., Винокуров А.А. Моделирование неисправ- |
|
ностей цифровых интегральных схем с использованием SPICE- |
|
симулятора………………………………………………………… |
51 |
Копиев А.С., Винокуров А.А. Проектирование системы |
|
сбора данных для контроля параметров интегральных схем… |
52 |
Ахрамович А.С. Автоматизированный блок измерения силы |
|
трения в полупроводниках……………………………………………….. |
53 |
.
57
Научное издание
61 НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ПРОФЕС- СОРСКО-ПРЕПОДАВАТЕЛЬСКОГО
СОСТАВА, СОТРУДНИКОВ, АСПИРАНТОВ И СТУДЕНТОВ ВГТУ
Секции «Материалы и технология полупроводниковых приборов»,
«Проектирование и надежность полупроводниковых приборов и ИС. Микроэлектромеханические системы»
Материалы конференции (г. Воронеж, 13 апреля 2021 г.)
Издается в авторской редакции
Компьютерная верстка Е.Ю. Плотниковой
Подписано в печать 25.05.2021. Формат 60x84 1/16. Бумага писчая.
Уч.-изд. л. 3,6. Усл. печ. л. 3,37. Тираж 350 экз. Заказ №76.
ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»
394026 Воронеж, Московский просп., 14
Участок оперативной полиграфии издательства ВГТУ 394026 Воронеж, Московский просп., 14
58