IС-формувача, структурна схема якого зображена на рис.1, формує iмпульси струму трапецiїдальної форми з електричним регулюванням амплiтуди вихiдного iмпульсу i регульованим нахилом його вершини. Їх тривалiсть ti задається тривалiстю вхiдних iмпульсiв запуску.

IС-управлiння задає амплiтуду iмпульсiв (струму, напруги) з виходу IС-формувача i може працювати у двох режимах - стабiлiзатора напруги або керованого перетворювача рiвня напруги. Режим работи задається за допомогою перекомутацiї зовнiшнiх ланок ГIМ.

Таким чином забезпечується управлiння амплiтудою iмпульсiв струму на виходi IС-формувача i ГIМ в цiлому, а це дозволяє проводити електричне перелаштування частоти генераторiв ММДХ або налаштовувати їх на оптимальну потужнiсть.

В склад такої прецизiйної багатофункцiональної IС-управлiння джерелами струму i напруги входять: багатофункцiональне iнтегральне джерело опорної напруги (ДОН); схема перетворення опорної напруги iз зсувом рiвня прив'язки; операцiйний пiдсилювач з ВЧ корекцiєю i обмеженням по вихiдному струму; схема захисту вихiдних транзисторiв джерела струму (напруги) вiд перевантажень.

Основнi технiчнi характеристики IС-управлiння: дiапазон вихiдної напруги 10...45 В; температурний коефiцiєнт вихiдної напруги - не менше 0,01%/ оС; вiдносна змiна зовнiшнього керуючого сигналу 5...30%; максимальний вхiдний струм 50*10-6 А; напруга живлення +50 В; наявнiсть захисту вiд короткого замикання навантаження; режим роботи: стабiлiзатор напруги, керуючий перетворювач рiвня напруги; розсiювана потужнiсть - не більше 3 Вт; розмiр кристалу IС (2,6х3) мм; конструктивний тип виконання 4.

Якщо бiльшiсть схем в складi IС-управлiння були розробленi з використанням вiдомих аналогiв, то для забезпечення вище наведених технiчних характеристик, створення iнтегрального багатофункцiонального ДОН вимагало складних оригiнальних рiшень. Наведена схема електрична.

При невеликiй кiлькостi елементiв запропоноване ДОН формує еталоннi напруги вiдносно нульового потенцiалу U01, вiдносно потенцiалу шини живлення Еж = U02, а також забезпечує з високою лiнiйнiстю i стабiльнiстю можливiсть iнверсiї вхiдного сигналу вiдносно "землi" Uвх в опорну напругу Еж = Uвих Будучи частиною напiвпровiдникової IС-управлiння, розроблене ДОН дозволяє розширити унiверсальнiсть iнтегральних вторинних джерел живлення.

Вихiдний пiдсилювач побудований за класичною схемою i в залежності від потрібної потужності в якостi потужних імпульсних транзисторів пiдсилювача може мiстити безкорпусний варiант серійних біполярних і МДН-транзисторів або транзистори власної розробки і виготовлення, живиться напругою +50 В, електрично зв'язаний з IС-формувача i, не змiнюючи форми iмпульсу струму з виходу IС-формувача, пiдсилює його по струму.

ГIМ iмпульсного модулятора для генератора ММДХ при використаннi дискретних безкорпусних елементiв потребує бiля 5...6 мiкроплат розмiром 48х30 мм в товстоплiвковому виконаннi i габарити такого модуля 150х80х20 мм. При використаннi IС-формувача та IС-управлiння кiлькiсть мiкроплат в ГIМ зменшується до 2 (24х30 мм i 48х30 мм), а габарити його 80х60х15 мм.

Таким чином вирiшена проблема твердотiльної iнтеграцiї iмпульсних модуляторiв для генераторiв ММДХ, що дозволило значно покращити їх технiчнi характеристики, пiдвищити надiйнiсть i технологiчнiсть, зменшити габаритно-ваговi показники в 3...5 раз, розширити областi використання.

Серед принципових вимог до розроблених схем iмпульсних модуляторiв (IС-формувача) i стабiлiзаторiв напруги та струму (IС-управлiння), вихiдного пiдсилювача i iнших вузлiв РЕА є висока стабiльнiсть функцiонування, що обумовлена вiдтворюванiстю параметрiв елементної бази, їх температурною i часовою стабiльнiстю.

На вiдмiну вiд параметрiв транзисторних структур бiполярних IС, невiдтворюванiсть та нестабiльнiсть яких можуть бути схемотехнiчно зкомпенсованi, номiнали резисторiв ряду кiл IС мають принципове значення, а їх вiдхилення є недопустимим. Як вiдомо, невiдтворюванiсть номiналiв резисторiв бiполярних IС в "базовому" p-шарi складає величину ±20% при температурному коефiцiєнтi (0,1-0,2)%/ оС, а в "емiтерному" n -шарi, вiдповiдно, ±30% та (0,01-0,05)%/ оС. Таким чином,в прецiзiйних колах iмпульсних модуляторiв i стабiлiзаторiв напруги та струму виготовлення резисторiв в складi бiполярних IС є недопустимим. Проблема вирiшена шляхом виготовлення у плiвковому виконаннi потужних мiкрозборок ГIМ.

Багато дослiджень взаємозв'язку електрофiзичних параметрiв товстоплiвкових резисторiв мiкроплат ГIМ i конструктивно-технологiчних, експлуатаційних чинників висвiтленi у вiтчизнянiй i зарубiжнiй лiтературi. Однак, жорсткi умови експлуатацiї РЕА спецiального призначення, особливо тiєї, яка встановлюється на транспортних засобах, стали вимагати проведення цiлого комплексу спецiальних дослiджень. Для цього проведено:

-аналiз пiдкладок, як основи ГIМ, яка забезпечує надiйний тепловiдвiд i механiчну мiцнiсть, i iз множини варiантiв, що пропонуються, вибрано оптимальний;

-дослiдження газового середовища, яке заповнює корпус модуля, i її вплив на надiйнiсть товстоплiвкових резисторiв;

-дослiдження фазового складу товстоплiвкових резисторiв, якi пройшли електрохiмiчну обробку з метою пiдгонки номiналу в сторону його зменшення, i зробити висновок про стабiльнiсть такої структури;

-вивчення впливу повторного впалювання резистивних паст на вiдсоток виходу придатних товстоплiвкових резисторiв;

-дослiдження ударної стiйкостi товстоплiвкових резисторiв;

-дослiдження i розробка прогресивних методiв покращення характеристик ГIМ (пiдвищення ступенi iнтеграцiї, надiйностi, вiдсотку виходу придатних, збiльшення механiчної мiцностi та iн.);

-розробку нових матерiалiв, способiв виготовлення активних i пасивних елементiв, мiкросхем i мiкрозборок в цiлому для пiдвищення виходу придатних, продуктивностi i точностi виготовлення, стабiльностi параметрiв мiкроелектронних пристроiв, забезпечення їх працездатностi в жорстких умовах експлуатацiї.

П'ятий розділ дисертацiйної роботи присвячений удосконаленню методiв комплексної автоматизацiї розробки та виготовлення конструкторської документацiї (КД) ГIМ імпульсних модуляторів та сучасної спецiалiзованої МЕА, зокрема, механiчних деталей та вузлiв конструкцiй ГIМ, рiвень автоматизацiї проектування яких суттєво нижчий (10...15%) в порiвняннi з досягнутим високим рiвнем (80...95%) - кристалiв i мiкроплат, якi входять в склад мiкросхем, мiкрозборок ГIМ.

Аналiз процесу розробки КД показує, що найбiльш важкоформалiзованими є етапи вибору рацiональних проекцiй, компоновки поля креслення, розташування розмiрної сiтки та нанесення розмiрiв.

Найтрудомiсткiшим в процесi автоматизованого проектування ГIМ є етап пiдготовки опису його конструкцiї. Особливу труднiсть становить необхiднiсть кодування конструкцiї на рiвнi графiчних елементiв креслення, а не на рiвнi запропонованих конструкторсько-технологiчних рiшень (КТР), у виборi яких полягає суть процесу конструювання.

Типизація КТР значно спрощує рiшення задачi вибору рацiональних проекцiй i компоновки поля креслення. Задача розмiщення розмiрiв на кресленнях вiдноситься до найбiльш важкоформалiзованих i трудомiстких. Без вирiшення даної задачi неможлива автоматизацiя синтезу креслень.

На основi проведеного аналiзу для пiдвищення рiвня автоматизацiї процесу розробки КД ГIМ на базi типизацiї КТР i синтезу розмiрних сiток вирiшені двi основнi задачi:

-розроблені принципи i методика автоматизованого проектування КД ГIМ на основi бiблiотек типових КТР;

-розроблені методика, математичнi моделi, алгоритми i програми автоматизованого розмiщення розмiрiв на кресленнях конструкцiй ГIМ МЕА.

Процес конструювання виробiв формально може бути поданий у виглядi послiдовних вiдображень множини задач конструювання - вимог технiчного завдання (ТЗ) на множину КТР, якi задовiльняють даним вимогам ТЗ, i множини КТР на множину фрагментiв КД. В залежностi вiд рiвня конструктивної iєрархiї кожному КТР може вiдповiдати один або декiлька фрагментiв КД.

На основi запропонованого формального подання процесу конструювання показана можливiсть розробки КД ГIМ з використанням апарату теорiї граф-схем або табличних алгоритмiв вибору рiшень.

Таким чином процес конструювання ГIМ МЕА подано у виглядi послiдовностi таких основних етапiв: вибору i розмiщення в конструкцiї КТР, якi вiдповiдають вимогам ТЗ; визначення фрагментiв КД, якi вiдповiдають вибраним КТР; композицiї (об'єднання) фрагментiв КД у вiдповiднi конструкторськi документи.

Визначено поняття КТР. Під КТР розуміється збірна одиниця, складові частини збірної одиниці або конструктивні елементи деталі, які призначені для виконання деякої електричної, конструктивної, технологічної або експлуатаційної функції, та технологія їх реалізації у даному виробі. КТР розділені на базові і окремі. Показана доцiльнiсть використання в якостi базових КТР герметизованих корпусiв ГIМ сучасної спецiалiзованої МЕА. Розглянуто базовi i окремi КТР типових конструкцiй ГIМ.

На основi аналiзу конструкцiй сучасної МЕА i прийнятих теоретичних передумов формалiзацiї процесу конструювання ГIМ запропонованi такi основнi принципи, якi основанi на типизацiї КТР:

-зображення конструкцiї вузла у виглядi об'єднання базового i пiдмножини окремих КТР, що необхiднi для реалiзацiї потрiбної конструкцiї;

-органiзацiя КТР за функцiональною ознакою в бiблiотеки конструкторського i технологiчного забезпечення;

-роздiл iнформацiї про вузол, що конструюється, на постiйну (бiблiотеки КТР) i змiнну (данi про типи i розташування окремих КТР в системi координат базового);

-типизацiя розташування окремих КТР по осi аплiкат базового, видiлення їх в пiдмножину фiксованих значень i зведення процесу розташування окремих КТР в базовому до двовимiрної задачi;

-використання опорних точок (виводiв мiкросмужкових лiнiй i контактних площинок) мiкроплат для розташування окремих КТР в базовому.

Вирiшенi наступнi основнi задачi: розроблена методика автоматизованого проектування КД ГIМ на основi бiблiотек типових конструкторсько-технологiчних рiшень; розробленi методика, математичнi моделi, алгоритми i програми автоматизованого розташування розмiрiв на кресленнях конструкцiй ГIМ МЕА.

Методика розробки КД ГIМ мiстить такi основнi етапи:

-вибiр базового i окремих КТР, якi необхiднi для реалiзацiї потрiбної конструкцiї;

-iнтерактивне розташування окремих КТР в базовому з використанням координат опорних точок мiкроплат;

-автоматичне визначення вiдповiдних графiчних i текстових фрагментiв i їх об'єднання в складi потрiбних конструкторських документiв.

З метою забезпечення високої якостi креслень i їх вiдповiдностi вимогам ЄСКД вибранi i формалiзованi критерiї i обмеження, призначенi для використання в алгоритмах розташування розмiрiв на кресленнях. При цьому i-тий лiнiйний розмiр подавався як сукупнiсть розмiрної ri i виносних vi лiнiй. Основний топологiчний критерiй передбачає мiнiмiзацiю числа перетинiв розмiрних та виносних лiнiй i взаємних перетинiв виносних лiнiй вiдповiдно (g - число перетинiв) , . Топологiчний критерiй, який забороняє перетин розмiрних лiнiй лiнiями контурiв зображення i виносними лiнiями iнших розмiрiв , . Метричний критерiй, який пропонує мiнiмiзацiю сумарної довжини виносних лiнiй .

Таким чином для рiшення задачi автоматизованого розташування розмiрiв на кресленнi рекомендується використовувати розроблені математичнi моделi розмiрних мереж: топологiчну модель розмiрних лiнiй для мiнiмiзацiї числа перетинiв розмiрних i виносних лiнiй; топологiчну модель виносних лiнiй для мiнiмiзацiї числа взаємних перетинiв виносних лiнiй;: метричну модель виносних лiнiй для мiнiмiзацiї сумарної довжини виносних лiнiй.

Виходячи iз вибраних критерiїв та обмежень i враховуючи особливостi алгоритмiчного розмiщення розмiрiв на кресленнях, розроблена наступна структура розмiрних сiток, що вимагає скорочення затрат машинного часу на аналiз можливих перетинiв:

-розмiрна сiтка S, в яку входять всi розмiри, якi необхiдно розмiстити на даному зображеннi креслення, подаються як сукупнiсть горизонтальних (Sx) та вертикальних (Sy) розмiрiв;

-кожна пiдсiтка розмiрiв (Sx та Sy) подiляються на двi непересiчнi пiдмножини розмiрiв, названi реалiзацiями пiдмереж, сумарне число перетинiв розмiрних i виносних лiнiй в яких повинно бути мiнiмальним , , , .

-в околi зображень креслення видiляються 4 прямокутнi зони (2 для горизонтальних розмiрiв i 2 для вертикальних), в кожнiй iз яких необхiдно розташувати одну реалiзацiю пiдмережi розмiрiв, мiнiмiзуючи при цьому топологiчний або метричний критерiй.

Задачу розташування розмiрiв пропонується вирiшувати у три етапи:

1) розподiл розмiрiв, якi входять в склад кожної iз пiдмереж, на двi пiдмножини (реалiзацiї пiдмережi) з мiнiмiзацiєю основного топологiчного критерiю - числа перетинiв розмiрних i виносних лiнiй;

2) призначення розмiрiв, якi входять в склад реалiзацiї пiдмереж, в зони зображення з можливiстю альтернативної мiнiмiзацiї як топологiчного (число перетинiв виносних лiнiй), так i метричного (сумарна довжина виносних лiнiй) критерiїв;

3) розташування розмiрiв в зонах зображення креслення.

На першому етапi побудови розмiрної мережi рекомендується застосування вiдомих алгоритмiв компоновки РЕА, наприклад, послiдовного i такого, який використовує сiмейство внутрiшньо стiйких пiдмножин.

На другому етапi проектування розмiрної мережi рекомендується використовувати розробленi алгоритми розташування розмiрiв, якi забезпечують альтернативно мiнiмiзацiю топологiчного (число перетинiв виносних лiнiй) або метричного (сумарну довжину виносних лiнiй) критерiїв.

Достовiрнiсть i ефективнiсть основних положень i результатiв виконаної роботи пiдтвердженi в процесi промислової експлуатацiї ПМК автоматизованого проектування i розташування лiнiйних розмiрiв на кресленнях конструкцiй ГIМ МЕА "РАПИРА-4МС".

Обсяг і терміни розробки КД скоротилися в 2,7...3,1 рази. Основнi результати роботи по рекомендацiї експертно-технiчних нарад представникiв провiдних пiдприємств галузi впровадженi в галузевi стандарти ОСТ4ГО.010.224 i ОСТ4ГО.073.208.

Робота мiстить Додатки, в яких наведено: програми i результати комп'ютерного розрахунку параметрiв, оптимiзацiї та проектування топологiї потужних iмпульсних iнтегральних бiполярного транзистора i дiода з бар'єром Шотткi (А1-А4, Б); результати випробувань експериментальних взiрцiв iмпульсних модуляторiв пiдвищеної потужностi (В); результати роботи ПМК "Рапира-4МС", приклади довiдково-базової КД i КД виконання (Д); акти впровадження результатiв наукових дослiджень у народне господарство i учбовий процес (Е).

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ ТА ВИСНОВКИ

1.Розроблено фізико-технічні, схемотехнічні та конструктивно-технологічні основи, які дозволили вперше на практицi вирiшити проблему створення спецiальних напiвпровiдникових IС формувачiв потужних наносекундних iмпульсiв трапецiiдальної форми з довiльно регульованим нахилом вершини iмпульса (Рiмп= 10...30 Вт; tфр,tсп, Ј 10 нс; дiапазон регулювання iмпульса ± 50%). На їх основi вирiшено проблему розробки, по перспективнiй комбiнованiй гiбриднiй i iнтегральнiй технолoгiї, малогабаритних ГIМ iмпульсних модуляторiв пiдвищенної потужностi (отримання iмпульсiв струму з амплiтудами 1...15 А) для модуляцiї радiоiмпульсних сигналiв генераторiв ММДХ спецiалiзованих РЕС рiзноманiтного транспортного бортового базування, що працюють в жорстких умовах експлуатацiї, а також можуть широко застосовуватися в лазернiй i медичнiй технiцi, пристроях магнiтоелектронiки i iнших галузях.

2.Визначенo вимоги до елементної бази напiвпровiдникових IС формувачiв потужних наносекундних iмпульсiв. На основi комплексного вирiшення проблем отримання доповнювальних по типу провiдностi транзисторних структур i забезпечення їх швидкодiї обгрунтованo необхiднiсть вiдмови вiд широко використовуваного методу введення в структуру додаткових центрiв рекомбiнацiї неосновних носiїв. Розроблено і виготовлено основні елементи IС: iмпульснi iнтегральнi n-p-n транзистори, МДН транзистори з iндукованим p-каналом, дiоди з бар'єром Шотткi, якi характеризуються робочою напругою не менше 50 В, струмом - до 1 А, часом перехiдних процесiв - не бiльше 10 нс.

3.Дослiджено фiзичнi механiзми функцiонування i розроблені нові структури потужних iмпульсних iнтегральних бiполярних транзисторів (А.с.1748581).

3.1.Запропонованo математичну модель, що адекватно описує режим переходу в область омiчного квазiнасичення в колекторi потужних iнтегральних бiполярних транзисторiв, особливістю яких є нерiвномiрнiсть розподiленого опору областi колектора, i яка суттєво визначає їх високочастотнi i iмпульснi характеристики. Розроблена модель являє собою транзисторну структуру в тривимiрному просторi з врахуванням ефектiв витиснення струму до периферiї емiтерiв, перерозподiлу емiтерного струму на зустрiчно-штирьових областях транзистора, нерiвномiрного розподiлу струму в областi колектора.

3.2.Розроблено алгоритм i програму для розрахунку залежностi спаду напруги на колекторi i периметра емiтера iнтегрального бiполярного транзистора. Отримана залежнiсть спаду напруги на опорi колектора потужного iмпульсного iнтегрального бiполярного транзистора вiд величини робочого струму, параметрiв структури i топологiї транзистора, забезпечила можливiсть визначення ВАХ транзистора при переходi до режиму омiчного квазiнасичення. Виявлено нелiнiйнiсть спаду напруги на опорi немодульованого тiла колектора iнтегрального транзистора, яка викликана перерозподiлом густини струму у зустрiчно-штирьовій структурi.

3.3.Вперше отримано ряд аналiтичних залежностей, якi покладенi в основу розробки методики, програми розрахункiв i оптимiзацiї топологiї потужних iмпульсних iнтегральних бiполярних транзисторiв, що працюють в активному режимi i дозволяють вирiшити проблему визначення конструкцiї i геометричних розмiрiв структури транзисторiв, якi характеризуються мiнiмальними значеннями бар'єрних ємностей i залишкової напруги на опорi колектора. При цьому спостерiгається добра кореляцiя розрахункових значень з експериментальними даними.

3.4.Розроблено i дослiджено методи фiксацiї режиму роботи потужних iнтегральних бiполярних транзисторiв. Запропоновано новi конструктивнi рiшення для транзистора з емiтерним переходом, який зашунтований сформованою в епiтаксiальному шарi колектора областю з протилежним до епiтаксiального шару типом провiдностi i iнтегрального польового n-канального транзистора з управляючим p-n переходом (А.с.1452409). Встановлено, що в бiльшостi випадкiв визначальним фактором у виборi методу є можливiсть його реалiзацiї в складi IС, вiдтворювальнiсть параметрiв схеми, її технологiчнiсть.

3.5.За результатами дослiджень розроблено програмно-методичний комплекс (ПМК) автоматизацiї розрахунку, оптимiзацiї i проектування конструкцiї бiполярного транзистора iнтегральної схеми з застосуванням мови програмування "Turbo-Pascal" i ПМК машинного проектування топологiї "Graph Lays Editor" на персональних комп'ютерах типу IBM PC/AT.

4.Створено iнтегральну iмпульсну комплементарну пару потужних транзисторiв. Вперше показано, що в складi напiвпровiдникових IС горизонтальний МДН транзистор з iндукованим p-каналом є найоптимальнiшим, як елемент, який доповнює по типу провiдностi потужнi iмпульснi n-p-n транзистори. Розроблена нова конструкція високовольтного горизонтального МДН транзистора, в якому підвищено напругу пробою стоку за рахунок введення в область каналу роздiльної областi, протилежного до пiдкладки типу провiдностi (А.с.1660535), що дозволило створити потужні швидкодiючі неiнвертовані пiдсилювачi.

5.Дослiджено фiзичнi механiзми функцiонування i створені потужні iнтегральні iмпульсні дiоди. Показано, що застосування дiодiв з бар'єром Шотткi в складi потужних напiвпровiдникових IС обмежене ефектом перерозподiлу густини струму, i як наслiдок цього, зменшенням активної площi бар'єрного контакту, пониженням швидкодiї.

5.1.Розроблено математичну модель потужного iнтегрального дiоду з бар'єром Шотткi, яка враховує ефекти пов'язанi з iнжекцiєю неосновних носiїв заряду i описує режим переходу до високого рiвня iнжекцiї. Отримано аналiтичну залежнiсть, яка визначає максимальну густину струму i закон розподiлу густини струму в структурi при високому рiвнi iнжекцiї i нагромадженню неосновних носiїв заряду. В дiапазонi Jm@(1...10) J0 розрахункова залежнiсть розподiлу густини струму добре пiдтверджується результатами експериментальних дослiджень.

5.2.На основi вперше отриманих аналiтичних виразiв, розроблено методику, програми розрахункiв i оптимiзацiї площi випрямляльного контакту метал-напiвпровiдник потужних iнтегральних дiодiв Шотткi, що працюють в режимi великих шпаруватостей коротких iмпульсiв при незначному тепловидiленнi. Наведено залежностi, якi визначають оптимальнi розмiри структури iнтегральних дiодiв Шотткi рiзних конструкцiй. Оптимiзацiя дозволяє провести вибiр конструкцiї i визначити геометричнi розмiри структури дiодiв, що характеризуються при заданiй величинi робочого струму мiнiмальними значеннями ємносної складової перехiдного процесу перемикання.

6.Вперше запропоновано метод роздiльного формування фронту i спаду iмпульса, що забезпечує можливiсть створення потужного неiнвертованого пiдсилювача-обмежувача, який є основним вузлом розробленої напiвпровiдникової IС-формувача i який забезпечує високу швидкодiю, стабiльнiсть, а також можливiсть роботи на навантаження з нагромадженням заряду.

7.Вперше вирішено проблему твердотiльної iнтеграцiї гiбридно-iнтегральних модулiв (ГIМ) iмпульсних модуляторiв для генераторiв РЕС ММДХ. Розроблені конструкції і промислова технологія виготовлення кристалів ІС-формувача і ГІМ на їх основі (А.с.318664, А.с.320493) дозволили значно покращити їх технiчнi характеристики, пiдвищити надiйнiсть i технологiчнiсть, зменшити габаритно-ваговi показники ГIМ в 3...5 разiв, розширити область застосування і забезпечити експлуатацію в умовах підвищеної дії кліматичних і механічних чинників. А в складi кристалу розробленої IС-управлiння ГIМ створено iнтегральне багатофункцiональне джерело опорної напруги, що дозволило розширити унiверсальнiсть iнтегральних вторинних джерел живлення.

8.На основі теоретичних та експериментальних дослiджень вперше обгрунтовано застосовування товстоплiвкових резисторiв, якi виготовленi iз срiбло-паладiєвих (серiя 4000), рутенiєвих (серiя 4400) i боридних (серiя 0800) паст , що широко застосовуються і серійно виготовляються, в ГIМ імпульсних модуляторів підвищеної потужності ударостійких РЕС.

8.1.Розроблено методику визначення коефіцієнта тензочутливості матеріалу резисторів і наведено розрахунок оптимальної конструкції ударостійкого резистора. Вперше досліджено вплив конструктивно-технологічних факторів (матеріалу резистивних паст, питомого поверхневого опору, коефіцієнта форми і площі резистора, напрямку деформаційної дії, матеріалу підкладки, наявності підгонки) на ударну стійкість товстоплівкових резисторів. Виявлено високу ударну стійкість досліджених товстоплівкових резисторів, окрім високоомних срібло-паладієвих. Встановлено, що опір резисторів на основі срібло-паладієвих паст номіналом вище 20 кОм/кв. збільшується в дослідженому діапазоні ударних дій, при цьому чим вищий номінал пасти, тим більша зміна опору резистора, тому вказані пасти не рекомендуються для застосування в ударостійкій апаратурі.

8.2.Вперше дослiджено вплив газового середовища, що заповнює корпус ГIМ, на структуру i фазовий склад товстоплiвкових резисторiв на основi Ag-Pd. Встановлено причину низької стабільності резисторів (зменшення номіналів до 90%) в середовищі аргону, в якому виявлено вільний водень, який вiдновлює PdО до Pd, що приводить до зменшення номiналiв резисторiв і високу стабiльнiсть (в середньому - до 2%) в атмосферi осушеного повiтря. Осушене повітря рекомендується для заповнення корпусiв ГIМ в процесі виробництва.

8.3.Дослiджено характер змiни номiналiв резисторiв i визначено залежнiсть DR/R=f(Т) при 2-о i 3-и кратних повторних впалюваннях для всiх типiв резистивних паст на основi рутенiю. Характер залежностi має яскраво виражену вiд'ємну область змiни. Застосування повторного впалювання при необхiднiй температурi дозволяє коректувати питомий поверхневий опiр резистивної плiвки "в мiнус" на 50...80% i "в плюс" на 5...30%. Отриманi результати використанi в процесi виробництва товстоплiвкових мiкроплат для групової пiдгонки в сторону зменшення номiналiв рутенiєвих резисторiв. Встановлено, що зміна номіналів рутенiєвих резисторiв, якi пройшли повторне впалювання складає не бiльше 0,6% пiсля дiї дестабiлiзуючих факторiв - п'ятикратне термоциклювання при температурах вiд мiнус 60°С до +85°С i зберiгання при температурi +70°С.

8.4.Розроблено технологiчний процес виготовлення товстоплiвкових резисторiв на основi боридних паст на дiелектричних шарах iз пасти 3014. Встановлено, що для забезпечення знаходження резисторiв в експлуатацiйному допуску ±10% достатнiм є виробничий допуск ±8%. Це дозволило збiльшити ступiнь iнтеграцiї ГIМ, зменшити їх габарити i вагу.

9.Для серійного багатономенклатурного виробництва мікроплат ГІМ розроблені і рекомендовані:

-електрохімічний метод і пристрій для підгонки резисторів на основі срібло-паладієвих паст в сторону зменшення їх номіналів, що дозволило збільшити вихід придатних на 20...30%;

-метод повторного впалювання рутенієвих резисторів для коректування їх номіналів в сторону зменшення, що дозволило збільшити вихід придатних на 10...20%;

-лазерний метод підгонки резисторів на основі срібло-паладієвих, рутенієвих і боридних паст в сторону збільшення номіналів. Запропоновано нову методику юстування вимiрювальних зондiв i лазерного променя автоматизованої установки типу "Гибрид-009", що пiдвищило продуктивнiсть працi в 2,7 рази.

10.Для підвищення виходу придатних, продуктивності i точності виготовлення, стабiльності параметрiв гiбридних iнтегральних радiоелектронних пристроїв та забезпечення їх працездатності в жорстких умовах експлуатацiї запропоновано новий спосiб вибiркового вимiрювання опору мiкроконтактного з'єднання монтажного дроту i плiвкової контактної площинки, що пiдвищує якiсть i надiйнiсть мiкроконтактiв ГIМ (А.с.1492309). Розроблено новi матерiали (А.с.302312, А.с.1145827), способи виготовлення структур, елементiв мікросхем (А.с.1545842, А.с.287444) i мiкрозборок (А.с.289850).

11.Для підвищення надійності вирiшена задача збiльшення мiцностi конструкцiї ГIМ для умов високих динамiчних дiй i циклiчних змiн температури. Встановлено, що найсуттєвише впливає на мiцнiсть з'єднання корпус-кришка ГIМ товщина шару припою в зазорi мiж з'єднуваними деталями. Коефiцiєнт запасу мiцностi паяного шва зростає в першому наближеннi пропорцiйно квадрату товщини шару припою. Дано рекомендацiї по вибору коефiцiєнта мiцностi (не менше 10), матерiалу кришки корпусу ГIМ та iн. А для пiдвищення ступенi електромагнiтної сумiсностi ГIМ запропоновано нову конструкцiю фiльтра кола живлення i управлiння.

12.З метою удосконалення методiв комплексної автоматизацiї розробки i випуску конструкторської документацiї (КД) МЕА, запропоновано новий принцип конструювання i розроблено методику автоматизованого проектування КД механiчних деталей i вузлiв конструкцiй ГIМ, якi складають основу складних сучасних транспортних РЕС спецiального призначення, на базi бiблiотек типових конструкторсько-технологiчних рiшень (КТР). В основу даної методики закладено принцип роботи конструктора з типовими КТР, вибiр яких складає суть процесу конструювання.

13.Розробленi методика автоматизованого проектування КД ГIМ на основi бiблiотек типових КТР, математичнi моделi розмiрних сiток, методика i алгоритми розташування розмiрiв на кресленнях КД реалiзованi в програмно-методичному комплексi (ПМК) наскрізного автоматизованого проектування гiбридно-iнтегральних НВЧ модулiв "РАПИРА-4МС", який дозволяє скоротити обсяг КД i термiни її розробки в 2,7...3,1 рази. ПМК знаходиться в промисловiй експлуатацiї у Львiвському НДРТI i на iнших пiдприємствах галузi. Результати впроваджено в галузевих стандартах ОСТ 4ГО.010.224 і ОСТ 4ГО.073.208.

Список основних опублiкованих праць за темою дисертацiї:

1.Готра З.Ю., Мушкарден Э.М., Смеркло Л.М. Технологические основы гибридных интегральных схем. -Львов:Изд.при ЛГУ. Вища школа. -1977. -168 с.

2.Готра З.Ю., Григорьев В.В., Смеркло Л.М., Эйдельнант В.М. Сквозное автоматизированное проектирование микроэлектронной аппаратуры. -М.:Радио и связь. -1989. -280 с.

3.Готра З.Ю., Лукоянов С.А., Смеркло Л.М. Лазерно-стимулированное травление в технологии ИС // Зарубежная электронная техника. -М.:ЦНИИ"Электроника". -1986. -Вып.6. -55с.

4.Голяка Р.Л., Смеркло Л.М. Исследование режима перехода к омическому квазинасыщению в коллекторе мощного интегрального биполярного транзистора // Вопросы специальной радиоэлектроники. Сер.Общие вопросы радиоэлектроники. -М.:НИИЭИР. -1991. -Вып.22. -С.42-46.

5.Смеркло Л.М. Розробка метаматичної моделi потужного iнтегрального бiполярного транзистора, що описує режим переходу в область квазiнасичення // Вiсник Прикарп.унiв.Сер.Природн.-математ.науки. -Iвано-Франкiвськ: "Плай". -1996. -Вип.2. -С.152-159.

6.Голяка Р.Л., Смеркло Л.М. Оптимизация топологии мощного интегрального импульсного транзистора // Вопросы специальной радиоэлектроники. Сер. Общие вопросы радиоэлектроники. -М.:НИИЭИР. -1991. -Вып.22. -С.47-51.

7.Смеркло Л.М. Моделювання та оптимiзацiя структури потужного iнтегрального iмпульсного транзистора // Журнал фiзичних дослiджень. -Львiв:ЛДУ. -1998. -т.2. -№ 4. -С.586-592.

8.Смеркло Л.М. Методи фiксацii режиму роботи потужних iнтегральних бiполярних транзисторiв//Вiсник Державного унiверситету "Львiвська полiтехнiка". Сер. Теорiя i проектування напiвпровідникових та радiоелектронних пристроїв. -Львiв:ДУ "ЛП". -1998. -№343. -С.183-189.

9.Невзоров В.В., Смеркло Л.М. Мощные полевые транзисторы // Радио-промышленность. -М.:НИИЭИР. -1992. -Вып.1. -С.41-42.

10.Готра З.Ю., Голяка Р.Л., Смеркло Л.М. Исследование распределения плотности тока в интегральной диодной структуре с барьером Шоттки при высоком уровне инжекции // Электронная техника. Сер.10. Микроэлектронные устройства. -М.:ЦНИИ "Электроника". -1990. -Вып.6. -С.40-42.

11.Голяка Р.Л., Готра З.Ю., Смеркло Л.М. Оптимизация площади выпрямляющего контакта металл-полупроводник мощных интегральных диодов Шоттки // Электронная техника. Сер.10. Микроэлектронные устройства. -М.:ЦНИИ "Электроника". -1990. -Вып.6. -С.42-45.

12.Готра З.Ю., Голяка Р.Л., Добрянский Н.С., Смеркло Л.М. Интегральный усилитель-ограничитель наносекундных импульсов // Электронная техника. Сер.10. Микроэлектронные устройства. -М.:ЦНИИ "Электроника". -1991. -Вып.3. -С.40-42.

13.Готра З.Ю., Голяка Р.Л., Смеркло Л.М., Добрянский Н.С. Интегральный формирователь мощных наносекундных импульсов // Вопросы специальной радиоэлектроники. Сер.Радиолокационная техника. -М.:НИИЭИР. -1990. -Вып.14. -С.56-59.

14.Голяка Р.Л., Готра З.Ю., Смеркло Л.М. Многофункциональный интегральный источник опорного напряжения // Вопросы специальной радиоэлектроники. Сер. Радиолокационная техника. -М.:НИИЭИР. -1990. -Вып.14. -С.69-72

15.Голяка Р.Л., Добрянский Н.С., Смеркло Л.М., Имшенецкий В.В., Феськив И.М. Интегральный формирователь мощных наносекундних импульсов // Информационный листок о научн.-техн.достижении. -Львов:МТЦНТИ. -1990. -№ 90-73. -4 с.

16.Смеркло Л.М., Полушина С.Г., Астафьев В.Н. Опыт проектирования многоканальной РЛС методами комплексной миниатюризации // Специальная радиоэлектроника. -М.:НИИЭИР. -1985. -Вып.1. -С.67-69.

17.Готра З.Ю., Смеркло Л.М., Сенишин Я.М., Бойко И.И., Полушина С.Г. Теплопроводные подложки для мощных ГИС // Зарубежная электронная техника. -М.:ЦНИИ "Электроника". -1990. -Вып.12. -С.3-23.

18.Смеркло Л.М. Микроминиатюризация импульсных модуляторов для генераторов РЭС миллиметрового диапазона волн // Радиотехника. -Харьков:ХТУРЭ. -1997. -№103. -С.93-99.

19.Смеркло Л.М., Владимирова Т.П. Гiбридно-iнтегральнi джерела потужних наносекундних iмпульсiв для технiки мiлiметрового дiапазону хвиль // Вiсник Прик.унiвер.Сер.Природн.-математ.науки. -Iвано-Франкiвськ:Плай. -1995. -Вип.1. -С.132-139.

20.Смеркло Л.М. Импульсные модуляторы для генераторов диапазона КВЧ // Радиоэлектроника. Известия высших учебных заведений. -Киев:НТУУ "КПИ". -1998. -том.41. -№4. -С.20-27.

21.Готра З.Ю., Смеркло Л.М., Баранова Н.В., Сенишин Я.М., Волохин С.А. Фазовый состав и стабильность толстопленочных резисторов на основе системы серебро-палладий // Вопросы радиоэлектроники. Сер. Общие вопросы радиоэлектроники. -М.:НИИЭИР. -1991. -Вып.20. -С.36-41.

22.Смеркло Л.М., Дячок Д.Т. Подготовка процесса лазерной подгонки толстопленочных резисторов // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. -Одесса: АО "Нептун". -1997. -№ 4. -С.53-54.

23.Смеркло Л.М., Сенишин Я.М. Опыт конструирования и изготовления многоуровневых коммутационных плат // Специальная радиоэлектроника. -М.:НИИЭИР. -1986. -Вып.5. -С.35-37.

24.Смеркло Л.М., Левина И.Н. Соединение стержня гермоперехода с микрополосковой линией // Специальная радиоэлектроника. -М.:НИИЭИР. -1989. -Вып.1. -С.52-53.

25.Федоров А.В., Смеркло Л.М., Наволокин С.Н. Левицкий Д.И. Герметизация корпусов микросхем лазерной сваркой // Обмен опытом в радиопромышленности. -М.:НИИЭИР. -1980. -Вып.2. -С.13-14.

26.Смеркло Л.М., Падалка Г.И., Фатуев П.К. Увеличение механической прочности паяного соединения корпус-крышка микросборки // Вопросы специальной радиоэлектроники. Сер.Общие вопросы радиоэлектроники. -М.:НИИЭИР. -1986. -Вып.15. -С.136-139.

27.Смеркло Л.М., Николаев В.В., Падалка Г.И. Конструкция фильтра цепей питания и управления для СВЧ-микросборок // Вопросы специальной радиоэлектроники. Сер. Радиолокационная техника. -М.:НИИЭИР. -1986. -Вып.15. -С.174-176.

28.Григорьев В.В., Готра З.Ю., Смеркло Л.М. Выбор базового элемента в информационных моделях конструкций микроэлектронной аппаратуры // Вопросы специальной радиэлектроники.Сер. Радиолокационная техника. -М.:НИИЭИР. -1981. -Вып.20. -С.138-141.

29.Григорьев В.В., Готра З.Ю., Смеркло Л.М. Формализация требований к алгоритмическому размещению размеров на чертежах узлов и деталей РЭА // Вопросы специальной радиоэлектроники. Сер.Общетехническая. -М.:НИИЭИР. -1983. -Вып.14. -С.67-71.

30.Григорьев В.В., Готра З.Ю., Смеркло Л.М. Алгоритмизация размещения размеров на чертежах узлов и деталей РЭА //Вопросы специальной радиоэлектроники. Сер.Общие вопросы радиоэлектроники. -М.:НИИЭИР. -1985. -Вып.2. -С.101-110.

31.Григорьев В.В., Готра З.Ю., Смеркло Л.М. Особенности автоматизированного нанесения размеров на сборочных чертежах интегральных модулей СВЧ // Вопросы специальной радиоэлектроники. Сер.Радиолокационная техника. -М.:НИИЭИР. -1984. -Вып.9. -С.136-140.

32.Григорьев В.В., Ласаев А.Ф., Смеркло Л.М. Особенности применения кодировщика графической информации при автоматизированном проектировании микросборок // Вопросы специальной радиоэлектроники. Сер.Радиолокационная техника. -М.:НИИЭИР. -1984. -Вып.9. -С.134-136.

33.Гольев В.Т., Григорьев В.В., Смеркло Л.М. Опыт проектирования фотошаблонов полупроводниковых микросборок с помощью ППП РАПИРА-4ИС и ПРАМ5.3/ПФШ // Специальная радиоэлектроника. -М.:НИИЭИР. -1985. -Вып.11-12. -С.41-42.

34.Смеркло Л.М. Удосконалення методiв комплексної автоматизацiї розробки конструкторської документацiї мiкроелектронної апаратури // Вiсник Державного унiверситету "Львiвська полiтехнiка". Сер. Комп'ютернi системи проектування. Теорiя i практика. Львiв:ДУ"ЛП". -1998. -№ 327. -С.93-99.

35.А.с. 1748581 СССР, МКИ Н01L27/04. Интегральный биполярный транзистор / З.Ю.Готра, Р.Л.Голяка, Л.М.Смеркло (СССР). -№4750951; Заявл.23.10.89; Зарегистр.15.03.92. -6с. -ДСП.

36.А.с. 1452409 СССР, МКИ Н01L29/80. Интегральный полевой транзистор / Р.Л.Голяка, Л.М.Смеркло (СССР). -№4213723; Заявл.23.03.87; Зарегистр.15.09.88. -4с. -ДСП.

37.А.с. 1660535 СССР, МКИ Н01L29/78. Полевой транзистор с изолированным затвором / З.Ю.Готра, Р.Л.Голяка, Л.М.Смеркло (СССР). -№4752091; Заявл.23.10.89; Зарегистр.01.03.91. -5с. -ДСП.

38.А.с. 1545842 СССР, МКИ Н01L21/18. Способ изготовления кремниевых эпитаксиальных структур со скрытыми слоями / З.Ю.Готра, Л.М.Смеркло, В.В.Осадчук, Л.Ю.Свиридова, Г.В.Глушак (СССР). -№4459811; Заявл.14.06.88; Зарегистр.22.10.89. -9с. -ДСП.

39.А.с. 318664 СССР, МКИ Н01L27/08. Мощный МДП транзистор / Л.М.Смеркло, В.В.Невзоров (СССР). -№ 4523291; Заявл.27.11.89; Зарегистр.03.09.90. -5с. -Опубл. не подлежит.

40.А.с. 320493 СССР, МКИ Н01L29/94. Мощный МДП транзистор. / Л.М.Смеркло, В.В.Невзоров (СССР). -№4517829; Заявл.13.07.89; Зарегистр.01.11.90. -4с. -Опубл. не подлежит.

41.А.с. 302312 СССР, МКИ Н01L21/302. Газовая смесь для плазмо-химического травления / Л.М.Смеркло, В.В.Власова, В.Б.Вовк (СССР). -№4503268; Заявл.05.12.88; Зарегистр.02.10.89. -3с. -Опубл. не подлежит.

42.А.с. 1145827 СССР, МКИ Н01G4/10. Сплав для изготовления тонкопленочных диэлектрических слоев конденсаторов / А.С.Грищук, Л.М.Смеркло, Б.А.Фабрикант (СССР). -№3519504; Заявл.03.12.82; Зарегистр.15.11.84. -4с. -ДСП

43.А.с. 287444 СССР, МКИ Н01L27/08. Способ изготовления гибридных интегральных схем / Н.В.Баранова, Л.Л.Мельник, Л.М.Смеркло, Я.М.Сенишин, Л.А.Прокопенко (СССР). -№3193680; Заявл.09.03.88; Зарегистр.02.01.89. -6с. -Опубл. не подлежит.

44.А.с. 289850 СССР, МКИ Н04Q1/07. Способ формирования проводниковых элементов коммутационных плат / Д.Т.Дячок, Л.М.Смеркло, Е.С.Довгуник, И.Ю.Прокопишин, В.В.Каляпин, Ю.В.Коханов (СССР). -№3196100; Заявл.06.04.88; Зарегистр.01.03.89. -5с. -Опубл. не подлежит.

45.А.с. 1492309 СССР, МКИ G01R27/00. Способ определения сопротивления контактного соединения проволоки и пленочного проводника / Д.Т.Дячок, В.А.Павлиш, Л.М.Смеркло, Я.М.Сенишин (СССР). -№4296087; Заявл.11.08.87; Опубл.08.03.89, Бюл.№25. -6с.

46.Заявка № 94042646, Україна, МКИ Н01L27/08, Н01L29/94.Польовий МОН-транзистор / Л.М.Смеркло, В.В.Невзоров (Україна). -Заявл.15.04.94. Опубл. в бюл. "Промислова власнiсть". -К, 1995. -№4. -С.2.123.

47.Смеркло Л.М., Сенишин Я.М. Дослiдження впливу конструктивно-технологiчних факторiв на ударну стiйкiсть товстоплiвкових резисторiв: Деп. в ДНТБ України. -1994. -№ 1680. -Ук.94. -7с.

48.Смеркло Л.М., Невзоров В.В., Кучмiй Г.Л. Конструктивно-технологiчнi особливостi потужних ДМОН транзисторiв // Зб.матерiалiв Мiжнародної наук.-техн.конференцiї "Сучаснi проблеми автоматизованої розробки i виробництва РЕЗ, застосування засобiв зв'язку...". -Львiв. -ДУ "ЛП". -1996. -Ч.1. -С.93-94

49.Смеркло Л.М. Iнтегральнi формувачi iмпульсiв для НВЧ пристроїв мiлiметрового дiапазону хвиль // Зб.доповiдей Мiжнародної наук.-техн.конференцiї "Сучаснi проблеми автоматизованої розробки i виробництва РЕЗ...". -Львiв. ДУ "ЛП". -1994. -С.29-30.

50.Смеркло Л.М., Голяка Р.Л. Математична модель потужного iнтегрального дiода з бар'єром Шотткi // Зб.тезiв доповiдей Мiжнародної наук.-техн.конференцiї "Досвiд розробки та застосування приладо-технологiчних САПР мiкроелектронiки". Львiв. ДУ "ЛП". -1995. -С.99.

51.Smerklo L.M. Semiconductor pulse modulators for EHF-band technique // Abstract booklet. Second International School-conference "Physical problems in material science of semiconductors". Chernivtsi: State University. -1997. -p.339-340.

52.Смеркло Л.М. Гiбридно-iнтегральнi iмпульснi модулятори для генераторiв РЕС мiлiметрового дiапазону хвиль // Зб.матерiалiв Мiжнародної наук.-техн.конференцiї "Сучаснi проблеми автоматизованої розробки i виробництва РЕЗ, застосування засобiв зв'язку...". Львiв. ДУ "ЛП". -1996. -Ч.1 -С.95-96.

53.Папенко Л.А., Смеркло Л.М., Сенишин Я.М., Волохин С.А. Исследование влияния газовой среды, заполняющей корпус модуля на надежность толстопленочных резисторов // Электронная техника. Сер.10. Микроэлектронные устройства. Тезисы докладов Межотраслевой научн.-техн. конференции "Проектирование и изготовление МЭА, проблемы и перспективы". М.:ЦНИИ "Электроника". -1983. -Вып.2(190). -ч.2. -С.43-44.

54.Gotra Z., Wygoda L., Grigoriev V., Smerklo L. Automatization of design of control program in resistor laser trimming process // Proceedings of the 20-th conference of the International Society for Hybrid Microelectronics Poland Chapter. -Wroclaw: 1997. -p.149-152.

55.Волохин С.А., Папенко Л.А., Смеркло Л.М., Сенишин Я.М. Исследование возможностей различных методов подгонки пленочных резисторов // Электронная техника. Сер.10. Микроэлектронные устройства. Тезизы докладов Межотраслевой научн.-техн. конференции "Технология изготовления МЭА".М.:ЦНИИ "Электроника". -1981. -Вып.1(162). -С.50.

56.Смеркло Л.М., Сенишин Я.М. Електрохімічний метод підгонки плівкових резисторів // Зб.доповідей Міжнародної наук.-техн. конференції "Сучаснi проблеми автоматизованої розробки i виробництва РЕЗ...". -Львiв. ДУ "ЛП". -1994. -С.24-26.

57.Смеркло Л.М., Сенишин Я.М. Вибiр конструкцiї ударостiйких плiвкових резисторiв // Зб.доповiдей Мiжнародної наук.-техн. конференції "Сучаснi проблеми автоматизованої розробки i виробництва РЕЗ...". -Львiв. ДУ "ЛП". -1994. -С.26-28.

58.Смеркло Л.М. Импульсные модуляторы для генераторов КВЧ-диапазона // Сб.реф. 6-ой Международной Крымской конференции "СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии", г.Севастополь. СГТУ. -1996. -С.25-26.

59.Смеркло Л.М. Автоматизоване проектування конструкторської документацiї i фотошаблонiв гiбридних iнтегральних модулiв // Зб.тезiв доповідей IV Мiжнародної наук.-техн. конференції "Досвiд розробки та застосування приладо-технологiчних САПР мiкроелектронiки". Львiв. ДУ "ЛП". -1997. -ч.2. -С.166-167.

60.Смеркло Л.М. Интегральные формирователи мощных наносекундных импульсов и РЭУ на их основе // Сб.тез. докладов III Международной научн.-техн. конференции "Микроэлектроника и информатика". Москва-Зеленоград. -1997. -С.78-79.

Смеркло Л.М. Iнтегральнi формувачi потужних наносекундних iмпульсiв i радiоелектроннi пристрої на їх основi.-Рукопис.

Дисертацiя на здобуття наукового ступеня доктора технiчних наук за спецiальнiстю 05.12.13.-Пристрої радiотехнiки та засобiв телекомунiкацiй. -Державний унiверситет "Львiвська полiтехнiка", Львiв, 1999.

Дисертацiю присвячено питанням проектування i промислового виготовлення нового класу напiвпровiдникових IС-формувачiв потужних наносекундних iмпульсiв (IС ФПНСI) трапецiїдальної форми iз роздiльним формуванням фронту i спаду, довiльно регульованим нахилом вершини iмпульсу та на їх основi малогабаритних гiбридно-iнтегральних модулiв (ГIМ) iмпульсних модуляторiв пiдвищеної потужностi для генераторiв сучасних бортових спецiалiзованих РЕС мiлiметрового дiапазону хвиль, що працюють в жорстких умовах експлуатацiї, а також можуть широко застосовуватися в iнших галузях науки i технiки. Дослiджено фiзичнi механiзми функцiонування, розробленi математичнi та фiзичнi моделi i запропоновано наукову концепцiю створення IС ФПНСI, якi iнтегрують новi конструкторсько-технологiчнi рiшення високовольтних та швидкодiючих структур n-p-n транзисторiв, МДН транзисторiв з iндукованим p-каналом, дiодiв з бар'єром Шотткi i висока ефективнiсть якої обгрунтована теоретично i пiдтверджена практично. Вирiшено проблему твердотiльної iнтеграцiї ГIМ iмпульсних модуляторiв. Дослiджено вплив конструктивно-технологiчних та експлуатацiйних чинникiв на ударну стiйкiсть, структуру i фазовий склад товстоплiвкових резисторiв на основi серiйних паст. Обгрунтовано їх застосування при виготовленнi мiкроплат потужних ГIМ iмпульсних модуляторiв струму. Розробленi i впровадженi новi конструкцiї, матерiали i технологiї виготовлення структур, активних i пасивних елементiв мiкросхем i мiкрозборок ГIМ, способи вимiрювання параметрiв, якi покращили фiзико-технiчнi характеристики, пiдвищили вихiд придатних i точнiсть виготовлення, стабiльнiсть i надiйнiсть функцiонування, знизили критичнi габаритно-ваговi показники, забезпечили працездатнiсть ГIМ iмпульсних модуляторiв в жорстких умовах дiї пiдвищених клiматичних i механiчних чинникiв. Пропонуються новi програмно-методичнi комплекси для забезпечення наскрiзної автоматизацiї розробки i виготовлення КД ГIМ, зокрема механiчних деталей та вузлiв конструкцiй модулiв МЕА, якi дозволили скоротити обсяг i термiни розробки КД.

Ключовi слова: напiвпровiдникова iнтегральна структура, математичне моделювання, оптимiзацiя, iнтегральна схема, формувач потужних наносекундних iмпульсiв, iмпульсний модулятор, гiбридний iнтегральний модуль, конструкцiя, технологiя, автоматизацiя.

Смеркло Л.М. Интегральные формирователи мощных наносекундных импульсов и радиоэлектронные устройства на их основе.-Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 05.12.13.-Устройства радиотехники и средств телекоммуникаций.-Государственный университет "Львiвська полiтехнiка", Львов, 1999.

Диссертация посвящена вопросам проектирования и промышленного изготовления нового класса полупроводниковых ИС-формирователей мощных наносекундных импульсов (ИС ФМНСИ) трапециидальной формы с раздельным формированием фронта и спада, произвольно регулированным наклоном вершины импульса и на их основе малогабаритных гибридно-интегральных модулей (ГИМ) импульсных модуляторов повышенной мощности для генераторов современных бортовых специализированных РЭС миллиметрового диапазона волн, которые работают в жестких условиях эксплуатации, а также могут широко применяться в других отраслях науки и техники диапазона КВЧ (30 ...300 ГГц). Разработаны математические модели, адекватно описывающие ВАХ мощного интегрального биполярного транзистора при переходе в режим омического квазинасыщения и распределение плотности тока в интегральной диодной структуре с барьером Шоттки в режиме перехода до высокого уровня инжекции неосновных носителей заряда, которые существенно определяют их высокочастотные и импульсные характеристики. Получено ряд аналитических выражений и разработаны методики, программы расчетов и оптимизации мощных импульсных интегральных n-p-n транзисторов и диодов с барьером Шоттки, работающих в активном режиме с большой скважностью коротких импульсов при незначительном тепловыделении и позволяющие определить конструкцию и геометрические размеры структуры транзисторов и диодов, характеризующихся при заданной величине рабочего тока минимальными значениями емкостей переходных процессов переключения. Предложены новые конструктивные решения фиксации режима работы мощных интегральных биполярных транзисторов, позволившие исключить их насыщение. Разработана новая конструкция высоковольтного горизонтального МДП-транзистора с индуцированным p-каналом, которая позволила реализовать в составе полупроводниковой ИС каскады на дополняющих по типу проводимости транзисторах и создать интегральные неинвертируемые усилители мощных наносекундных импульсов. Исследованы физические механизмы функционирования мощных интегральных транзисторных и диодных структур. Обоснована теоретически и подтверждена практически предложенная научная концепция создания ИС ФМНСИ, которые интегрируют новые конструкторско-технологические решения высоковольтных и быстродействующих структур n-p-n транзисторов,