Publication Details:
Լույս է տեսնում 1966 թվականից՝ տարին 4 անգամ։
Journal or Publication Title:
ՀՀ ԳԱԱ Տեղեկագիր: Ֆիզիկա = Proceedings of the NAS RA: Physics
Date of publication:
Volume:
Number:
ISSN:
Official URL:
Additional Information:
Սեմերջյան Բ. Օ., Քանանով Դ. Ա., Ալեքսանյան Մ. Ս., Semerjyan B. O., Kananov D. A., Aleksanyan M. S.
Title:
Трансимпедансный преобразователь для высокоомных сенсоров, использующий МОП-фотоварикап
Other title:
Բարձր դիմադրության սենսորների համար տրանսիմպեդանսային փոխակերպիչ՝ ՄՕԿ-ֆոտովարիկապի միջոցով ; Transimpedance Converter for High-Resistance Sensors Using MOS-Photovaricap
Creator:
Семерджян, Б. О. ; Кананов, Д. А. ; Алексанян, М. С.
Contributor(s):
Պատ․ խմբ․՝ Գ․ Մ․ Ղարիբյան (1966-1992) ; Գլխ․ խմբ․՝ Վ․ Մ․ Հարությունյան (1993-2021) ; Կ․ Մ․ Ղամբարյան (2022-)
Subject:
Coverage:
Abstract:
В работе анализируются основные характеристики нового динамиче- ского конденсатора, являющегося поверхностным МОП-фотоварикапом, который используется в качестве модулирующего элемента при обнаружении сигналов от высокоомных сенсоров. Поверхностные МОП-фотоварикапы были изготовлены на высокоомных кремниевых подложках p-типа с тонким изолиру- ющим слоем SiO₂ и полупрозрачным металлическим электродом. Модуляция емкости при трансимпедансном преобразовании осуществлялась путем освещения светодиодом фотоварикапа в оптроне, что приводило к появлению переменного напряжения на нагрузочном резисторе, которое впоследствии усиливалось и регистрировалось. При увеличении входного напряжения более 0.3 В выходной сигнал усилителя стремится к насыщению. При этом ёмкостью барьера является ёмкость слоя SiO2. Это насыщение объясняется вхождением МОП-фотоварикапа в режим инверсионного канала. Результаты показывают, что МОП- фотоварикапы могут эффективно использоваться при измерении малых постоянных и медленно изменяющихся токов и напряжений от высокоомных сенсоров. Такой подход позволяет использовать этот электрометрический усилитель для регистрации величин: медленно изменяющихся концентраций газа, различных видов излучений и видов пучков частиц и т. д.
Ներկայումս ակտիվորեն մշակվում են բազմաբաղադրիչ սենսորներ, որոնք զգայուն են տարբեր տեսակի ճառագայթման, մասնիկների հոսքերի և գազերի կոնցենտրացիաների նկատմամբ և ունեն բարձր դիմադրություն: Ռեզիստիվ սենսորներից ցածր հոսանքի ազդանշանները գրանցելու համար առաջարկվում է մասնագիտացված ինտերֆեյս՝ էլեկտրամետրիկ ուժեղացուցիչ: Այս ինտերֆեյսն օգտագործում է մետաղ-օքսիդ-կիսահաղորդիչ (ՄՕԿ) կառուցվածք (օպտրօնի դինամիկ կօնդենսատօր), որը գործում է որպես մոդուլացնող սարք: Այս ուսումնասիրությունը վերլուծում է նոր դինամիկ կոնդենսատորի հիմնական բնութագրերը՝ օգտագործելով մակերեսին տեղադրված ՄՕԿ-ֆոտովարիկապ որպես բարձր դիմադրություն ունեցող ռեզիստիվ սենսորներից ազդանշանները հայտնաբերելու ընթացքում մոդուլացնող տարր: Մակերեսին տեղադրված ՄՕԿ- ֆոտովարիկապները պատրաստվել են բարձր օհմականությամբ օժտված p-տիպի սիլիցիումային տակդիրների վրա՝ բարակ մեկուսիչ SiO₂ շերտով և կիսաթափանցիկ մետաղական էլեկտրոդով: Տրանսիիմպեդանսային փոխակերպման ընթացքում ունակության մոդուլյացիան իրականացվել է ֆոտովարիկապի օպտրոնի լուսարձակող դիոդով լուսավորելու միջոցով, ինչը հանգեցնում է բեռի դիմադրության վրա փոփոխական լարման, որը հետագայում ուժեղացվել և գրանցվել է: Արդյունքները ցույց են տալիս, որ ՄՕԿ- ֆոտովարիկապները, մուտքային լարման կրկնիչով կամ առանց դրանց, կարող են արդյունավետորեն օգտագործվել բարձր իմպեդանսային սենսորներից ցածր հաստատուն հոսանքները և լարումները գրանցելու համար: Այս մոտեցումը թույլ է տալիս այս էլեկտրամետրիկ ուժեղացուցիչը օգտագործել դանդաղ փոփողվող առժեքների, օրինակ, գազերի կոնցենտրացիաների կամ տարբեր ճառագայթումների և մասնիկների փնջերի ինտեսիվություների գրանցման համար:
Multielement sensors sensitive to various types of radiation, particle fluxes, and gas concentrations with high resistance are currently being actively developed. To record low current signals from resistive sensors, a specialized interface — an electrometric amplifier — is proposed. This interface utilizes a metal–oxide–semiconductor (MOS) structure, which acts as a dynamic capacitor in an optocoupler as a modulating device. This study analyzes the key characteristics of a new dynamic capacitor using a surface-mounted MOS photovaricap as a modulating element for detecting signals from high-resistance sensors. The surface-mounted MOS photovaricaps were fabricated on high-resistance p-type silicon substrates with a thin insulating SiO₂ layer and a translucent metal electrode. Capacitance modulation during transimpedance conversion was achieved by illuminating the photovaricap optocoupler with a light-emitting diode, resulting in an alternating voltage across a load resistor, which was subsequently amplified and recorded. The results show that MOS-photovaricaps can be effectively used to record low DC currents and voltages from high-impedance sensors. This approach allows this electrometric amplifier to be used for, for example, recording slowly changing value, for example, gas concentrations, several species of radiation, particle beams et cetera.