Представляет Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”

National Research Nuclear University MEPhI presents

ПРЕДСТАВЛЯЕТ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЯДЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ “МИФИ” … 3

NATIONAL RESEARCH NUCLEAR UNIVERSITY MEPHI PRESENTS

Родин А. С., Першенков В. С., Бакеренков А. С., Фелицын В. А., Телец В. А.

ФИЗИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ РАДИАЦИОННЫХ ЭФФЕКТОВ В ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРАХ БИПОЛЯРНОЙ ТЕХНОЛОГИИ … 4

Аннотация: Проведен обзор физических моделей эффекта низкой интенсивности в биполярных приборах, и проанализирована степень согласования данных моделей с экспериментальными данными.

Ключевые слова: радиационная стойкость, эффект низкой интенсивности, биполярные приборы.

Rodin A. S., Pershenkov V. S., Bakerenkov A. S., Felitsyn V. A., Telets V. A.

PHYSICAL MODELS OF RADIATION EFFECTS IN BIPOLAR DEVICES

Abstract: Physical models of the ELDRS in bipolar devices are considered. An analysis of correspondence of the physical models with experimental data is presented.

Keywords: radiation hardness, ELDRS, bipolar devices.

Родин А. С., Першенков В. С., Бакеренков А. С., Фелицын В. А., Телец В. А.

МОДЕЛИРОВАНИЕ РАДИАЦИОННОЙ СТОЙКОСТИ ИМС КОМПАРАТОРА НАПРЯЖЕНИЯ В УСЛОВИЯХ КОСМИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА … 11

Аннотация: Представлены данные численного моделирования радиационной деградации входного тока биполярного компаратора напряжения LM111 при воздействии низкоинтенсивного излучения с учётом фактического профиля изменения температуры при эксплуатации.

Ключевые слова: радиационная стойкость, LM111, компаратор напряжения, температура эксплуатации.

Rodin A. S., Pershenkov V. S., Bakerenkov A. S., Felitsyn V. A., Telets V. A.

EVALUATION OF RADIATION HARDNESS OF THE BIPOLAR VOLTAGE COMPARATOR IN THE SPACE CONDITIONS

Abstract: The data of numerical simulation of the input current radiation degradation of the bipolar voltage comparator LM111 are presented.The simulation results consider the real dependence of temperature on time for the device operating conditions.

Keywords: radiation hardness, LM111, voltage comparator, operating temperature.

Барбашов В. М., Трушкин Н. С.

МОДЕЛИРОВАНИЕ КАЧЕСТВА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЦИФРОВЫХ БИС ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ РАДИАЦИИ … 15

Аннотация: Рассмотрены методы моделирования функциональных отказов цифровых БИС при воздействии радиации, основанные на топологических вероятностных моделях с учетом нечеткой вероятности и зон неопределенности состояния логических элементов.

Ключевые слова: топологические вероятностные модели, нечеткие вероятности, зоны неопределенности.

Barbashov V. M., Trushkin N. S.

MODELING THE QUALITY OF FUNCTIONING OF DIGITAL VLSI WITH EXPOSURE TO RADIATION

Abstract: Methods for modeling the functional failures of digital LSI when exposed to radiation, based on topological probabilistic models based on fuzzy probability and uncertainty zones state logic elements.

Keywords: topological probabilistic models, fuzzy probability, uncertainty zone.

Куликов Н. А., Попов В. Д., Фелицын В. А.

РАДИАЦИОННАЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ Р-КАНАЛЬНЫХ МОП-ТРАНЗИСТОРОВ ПРИ ДОЗИМЕТРИИ ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ И РЕНТГЕНОВСКИХ ЛУЧЕЙ … 20

Аннотация: Проведено сравнение результатов экспериментов по облучению р-канальных  МОП-транзисторов гамма-лучами и рентгеновскими лучами с мощностью дозы 0,1 рад/с. При облучении рентгеновскими лучами наблюдалось более интенсивное образование поверхностных дефектов.

Ключевые слова: МОП-транзистор, р-канал, гамма-излучение, рентгеновские лучи, поверхностные дефекты.

Kulikov N. A., Popov V. D., Felitsyn V. A.

RADIATION SENSITIVITY OF P-CHANNEL MOP TRANSISTORS DURING GAMMA RADIATION AND X-RAY BEAMS

Abstract: The results are compared experiments on irradiation of p-channel MOSFETs transistors, gamma rays and X-rays with dose rate 0,1 rad/s. At X-ray irradiation was observed more intensive formation of surface defects.

Keywords: MOSFET, p-channel, gamma radiation, X-rays, interface traps.

Родин А. С., Першенков В. С., Бакеренков А. С., Фелицын В. А., Телец В. А.

ОБОБЩЕННАЯ МОДЕЛЬ РАДИАЦИОННО-ИНДУЦИРОВАННОГО ТОКА ПОВЕРХНОСТНОЙ РЕКОМБИНАЦИИ В БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ … 23

Аннотация: На основе учета зарядового состояния радиационно-индуцированных поверхностных ловушек, положения эффективного уровня Ферми, определяющего сечение захвата ловушек, и данных о накоплении объемного заряда и поверхностных состояний проведен расчет тока поверхностной рекомбинации в биполярных транзисторах при накоплении полной дозы ионизирующего излучения.

Ключевые слова: эффективный уровень Ферми, радиационно-индуцированный ток поверхностной рекомбинации, биполярные приборы.

Rodin A. S., Pershenkov V. S., Bakerenkov A. S., Felitsyn V. A., Telets V. A.

SYSTEMATIC APPROACH TO THE CALCULATION OF RADIATION-INDUCED SURFACE RECOMBINATION CURRENT IN BIPOLAR TRANSISTORS

Abstract: The calculation of the surface recombination current in bipolar transistors during the accumulation of the total dose of ionizing radiation is carried out based on consideration of the charge state of radiation-induced interface traps, the position of the effective Fermi level determining the trap capture cross-section, and data of the accumulation of the volume charge and interface states.

Keywords: effective Fermi level, radiation-induced surface recombination current, bipolar devices.

Зебрев Г. И.

ПРИМЕНЕНИЕ СТАТИСТИКИ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ СОБЫТИЙ ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ КАТАСТРОФИЧЕСКИХ ОДИНОЧНЫХ ОТКАЗОВ В ЭЛЕМЕНТАХ БОРТОВЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ … 28

Аннотация: Предложен новый метод оценки вероятности безотказной работы интегральных схем при воздействии одиночных ионизирующих частиц космического пространства. В отличие от традиционного метода, основанного на концепции среднего сечения, предлагаемый подход базируется на статистике экстремальных событий, более соответствующей природе разрушающих отказов.

Ключевые слова: одиночные радиационные эффекты, ЛПЭ, вероятность безотказной работы, статистика экстремальных событий, отказ.

Zebrev G. I.

APPLICATION OF EXTREME VALUE STATISTICS FOR PREDICTION OF CATASTROPHIC SINGLE EVENT FAILURE PROBABILITY IN ON-BOARD ELECTRONICS

Abstract: A new method for the survival probability estimating of the integrated circuits under impacts of the heavy ions in space environment is proposed. In contrast to the traditional methods, based on the concept of the average cross section, the new approach is based on the statistics of extreme events, which more closely corresponds to the destructive mechanisms of failures.

Keywords: single event effects, LET, survival function, extreme value statistics, failure.

Бутузов В. А., Назаренко А. Е., Бочаров Ю. И., Кусь О. Н., Прокопьев В. Ю., Дмитриев Н. Ю., Смирнов Е. А., Смирнова Т. В., Трофимов А. В., Салынский Н. А.

МИКРОСХЕМА С ТРАНСФОРМАТОРНОЙ РАЗВЯЗКОЙ ЦИФРОВЫХ СИГНАЛОВ ДЛЯ ПОМЕХОУСТОЙЧИВЫХ ДАТЧИКОВ … 33

Аннотация: Описана микросборка гальванической развязки цифровых сигналов, содержащая кристаллы передатчика и приемника, изготовленные по стандартному КМОП процессу с проектной нормой 180 нм, а также интегральный микротрансформатор, изготовленный по специальной технологии с проектной нормой 90 нм. Скорость передачи сигналов составляет не менее 30 Мбит/с и напряжение изоляции не менее 1 кВ.

Ключевые слова: датчик, цифровой изолятор, микротрансформатор, интегральная схема, модуляция, КМОП технология.

Butuzov V. A., Nazarenko A. E., Bocharov Yu. I., Kus O. N., Prokopyev V. Yu., Dmitriev N. Yu., Smirnov E. A., Smirnova T. V., Trofimov A. V., Salynsky N. A.

DIGITAL SIGNALS ISOLATOR IC FOR HIGH NOISE IMMUNITY SENSORS

Abstract: The paper presents a multi-chip module for galvanic isolation of digital signals, that containing transmitter and receiver chips manufactured by standard CMOS technology with a design rules of 180 nm, as well as an integrated microtransformer manufactured by special technology with a design rules of 90 nm. The digital isolator provides a signal transfer rate of at least 30 Mbps and an isolation voltage of at least 1 kV.

Keywords: sensor, digital isolator, micro-transformer, integrated circuit, modulation, CMOS technology.

Волков Ю. А., Осипов А. К.

СИНТЕЗ СТРУКТУР ДЕТЕКТОРНЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ С МИНИМАЛЬНЫМ ВЛИЯНИЕМ МЕЖКАСКАДНЫХ РЕАКТИВНОСТЕЙ … 39

Аннотация: Обоснована целесообразность построения быстродействующих усилителей, между каскадами которых осуществляется режим рассогласования импедансов. Этот режим позволяет заметно уменьшить чувствительность характеристик усилителя к паразитным (конструктивным) емкостям и индуктивностям между каскадами. Предлагается процедура синтеза структур таких усилителей, эффективность и наглядность которой обеспечивается использованием метода сигнальных графов.

Ключевые слова: быстродействующий усилитель, межкаскадные реактивности, синтез структур, сигнальные графы.

Volkov Yu. A., Osipov A. K.

SYNTHESIS OF DETECTORAMPLIFIERSTRUCTURESWITH A MINIMAL INFLUENCE OF INTERSTAGE REACTANCES

Abstract: The expedience of building high-speed detector amplifiers, between the stages of which there is realized the mode of mismatched impedances, is justified. This mode allows us to reduce noticeably the sensitivity of amplifier characteristics to stray (pertaining to construction) capacitances and inductances of interstageconductors. The procedure of synthesizing the structure of such amplifiers is suggested. The efficiency and visuality of this procedure is provided by using the technique of signal graphs.

Keywords: high-speed amplifier, interstage reactance, structure synthesis, signal graphs.

Краснюк А. А.

КОНЦЕПЦИЯ ЗЕРКАЛЬНЫХ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ В ПРИЛОЖЕНИИ К АВТОНОМНЫМ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМ СИСТЕМАМ … 42

Аннотация: Автономные и мобильные измерительные системы, находящиеся в недетерминированных заранее условиях эксплуатации, требуют не только эффективного обучения (настройки) измерительной системы, но и высокой производительности обработки данных, получаемых от систем различных датчиков.  Рассмотрена возможная реализация концепции нейронной зеркальности как элемента ускорения и оптимизации процесса обработки данных и принятия решений на основе эффекта зеркального отражения регистрируемых данных.

Ключевые слова: интеллектуальные измерительные системы, зеркальные нейронные системы, нейронные сети, глубокое обучение.

Krasnyuk A. A.

THE CONCEPT OF MIRROR NEURAL NETWORKS IN APPLICATION TO AUTONOMOUS MEASURING SYSTEMS

Abstract: The possible implementation of the concept of neural mirror as an element of acceleration and optimization of decision-making process based on the mirror reflection of the registered data is considered.  For autonomous and mobile measuring systems in non-deterministic operating conditions, the question of data speed processing in the system with various sensors is one of the most important means of ensuring the longlife and reliability of the equipment.

Keywords: smart sensors, mirror neuron system, neural networks, deep learning.

Самотаев Н. Н., Литвинов А. В., Подлепецкий Б. И., Этрекова М. О., Филипчук Д. В., Михайлов А. А., Бухаров Д. Г., Демидов В. М.

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ВЫХОДНЫХ СИГНАЛОВ ГАЗОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ДАТЧИКОВ НА ОСНОВЕ МДП-КОНДЕНСАТОРОВ … 47

Аннотация: Проанализированы три метода измерения емкости (амплитудный с делителем, амплитудный мостовой и импульсный) с целью подбора оптимальных режимов измерения выходных сигналов МДП-конденсаторных датчиков, используемых в газоанализаторах.

Ключевые слова: МДП-структура, вольт-фарадная характеристика, газочувствительный МДП-конденсатор, выходной сигнал.

Samotaev N. N., Litvinov A. V., Podlepetsky B. I., Etrekova M. O., Philipchuk D. V., Mikhailov A. A., Bukharov D. G., Demidov V. M.

METHODS OF MEASURING THE OUTPUT SIGNALS OF THE GAS-SENSITIVE SENSORS BASED ON MOS-CAPACITORS

Abstract: The paper analyzes three methods of capacitance measurement (amplitude with divider, amplitude bridge and pulse) in order to select the optimal modes of measurement of the output signals of MIS-capacitor sensors used as components of gas analysis.

Keywords: MIS structure, capacitance-voltage characteristic, gas-sensitive MIS capacitor, the output signal.

Самотаев Н. Н., Облов К. Ю., Иванова А. В., Горшкова А. В., Этрекова М. О.

ЛАЗЕРНАЯ МИКРОФРЕЗЕРОВКА В МЕЛКОСЕРИЙНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ МЕТАЛООКСИДНЫХ ДАТЧИКОВ НА ОСНОВЕ КЕРАМИЧЕСКИХ МЕМБРАННЫХ СТРУКТУР ПО МЭМС-ТЕХНОЛОГИЯМ … 54

Аннотация: Рассмотрена гибкая технология лазерной микрофрезеровки для производства керамических МЭМС-микронагревателей в SMD-корпусах для металооксидных датчиков. Представлены ключевые технические факторы, влияющие на возможность использования металлооксидных датчиков в различных областях применения. Показано, что описанная технология позволяет производить все части металоокидных газовых датчиков в SMD-корпусе типа SOT-23.

Ключевые слова: SMD-корпус, металооксидный газовый датчик, керамика, МЭМС-технология.

Samotaev N. N., Oblov K. Yu., Ivanova A. V., Gorshkova A. V., Etrekova M. O.

LASER MICROMILLING TECHNOLOGY AS A KEY FOR RAPID PROTOTYPING SMD CERAMIC MEMS DEVICES

Abstract: The flexible laser micromilling technology for ceramic MEMS producing of microhotplate in the surface mounted device (SMD) package for the metal oxide (MOX) gas sensors is describing. The main technical factors affecting on using MOX sensors in various applications are presented. Current results demonstrate that using described technology possible to manufacturing all parts of MOX gas sensor in the SMD form-factor SOT-23 package type.

Keywords: SMD-package, MOX gas sensor, Ceramics, MEMS.

Ранабхат Киран, Лапшинский В. А., Патрикеев Л. Н.

ЭЛЕМЕНТЫ СОЛНЕЧНЫХ БАТАРЕЙ С ПОВЫШЕННЫМ КПД … 58

Аннотация: Рассмотрен инновационный тип солнечных элементов – сенсибилизированные красителем солнечные элементы (СКСЭ), так называемые ячейки Гретцеля. Интерес к таким СКСЭ возрастает, поскольку можно использовать большое разнообразие красителей, включая натуральные, в качестве абсорбирующих солнечный свет элементов, генерирующих носители заряда, которые в итоге преобразуются в электрическую энергию. В статье дается краткий обзор и классификация элементов СКСЭ с точки зрения используемых материалов, частности, наночастиц, и технологических аспектов реализации.

Ключевые слова: фотовольтаика, сенсибилизированные красителем солнечные элементы, классификация, материалы, натуральные красители, металлические и биметаллические наночастицы.

Ranabhat Kiran, Lapshinsky V. A., Patrikeev L. N.

SOLAR CELLS WITH HIGH EFFICIENCY

Abstract: Dye-sensitized solar cells (DSSCs), which also called as Graetzel cells, are emerging type of solar cells. DSSCs become more and more interesting since a huge variety of dyes including natural dyes can be used as light harvesting elements, which provide the charge carriers, and finally convert into electrical energy. In this paper we giving a brief overview, taxonomy and classification of emerging DSSC elements in terms of materials used, in particular, nanoparticles, and technological aspects of implementations.

Keywords: photovoltaic, emerging Dye-sensitized solar cells, taxonomy, materials, natural pigments, metallic and bimetallic nanoparticles.

Першенков В. С., Беляков В. В., Малкин Е. К., Головин А. В., Иванов И. А., Васильев В. К., Громов Е. А., Матуско М. А., Шалтаева Ю. Р.

ДВУХПОЛЯРНЫЙ СПЕКТРОМЕТР ИОННОЙ ПОДВИЖНОСТИ … 63

Аннотация: Представлены результаты исследования, разработки и улучшения характеристик элементов и узлов усовершенствованного варианта спектрометра ионной подвижности с быстрым переключением полярности дрейфового поля для реализации попеременного, непрерывного обнаружения положительных и отрицательных ионов с нерадиоактивным источником ионизации и с малыми массогабаритными параметрами для оперативного обнаружения полного спектра веществ в различных областях применения. Ускорена стабилизация напряжения на защитной сетке и решена проблемы диэлектрической абсорбции на коллекторе.

Ключевые слова: спектрометрия ионной подвижности, стабилизация напряжения, диэлектрическая абсорбция, коллектор ионного тока.

Pershenkov V. S., Belyakov V. V., Malkin E. K., Golovin A. V., Ivanov I. A., Vasilyev V. K., Gromov E. A., Matusko M. А., Shaltaeva Yu. R.

DUAL MODE ION MOBILITY SPECTROMETER

Abstract: The paper presents the results of research, development and improvement of the characteristics of elements and nodes of ion mobility spectrometer with a fast switching of the polarity of the drift field to implement alternate, continuous detection of positive and negative ions from non-radioactive active ionization source and with small weight and size parameters, for the rapid detection of the full spectrum of substances in various applications. The voltage stabilization on the protective grid was accelerated and the problems of dielectric absorption on the collector were solved.

Keywords: ion mobility spectrometry, ion source chamber, modeling of gas flows, protection of airflow, sensors.

Громов Е. А., Матуско М. А., Шалтаева Ю. Р., Першенков В. С., Беляков В. В., Головин А. В., Малкин Е. К., Иванов И. А., Васильев В. К.

ИСТОЧНИК ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ ДВУХПОЛЯРНОГО СПЕКТРОМЕТРА ИОННОЙ ПОДВИЖНОСТИ … 68

Аннотация: Рассмотрены различные варианты реализации источника высокого напряжения с быстрым переключением полярности. Проведено моделирование схемы динамического формирования синусоидального сигнала. Рассмотрены умножитель высокого напряжения и несколько вариантов сглаживающего фильтра напряжения.

Ключевые слова: спектрометрия ионной подвижности, источник высокого напряжения с быстрым переключением полярности, схемы формирования синусоидального сигнала, умножитель напряжения, фильтр напряжения.

Gromov E. A., Matusko M. А., Shaltaeva Yu. R., Pershenkov V. S., Belyakov V. V., Golovin A. V., Malkin E. K., Ivanov I. A., Vasilyev V. K.

HIGH-VOLTAGE SOURCE FOR DUAL MODE ION MOBILITY SPECTROMETER

Abstract: The paper discusses various options for the implementation of a high-voltage source with fast polarity switching. It is carried out the simulation of the dynamic formation of a sinusoidal signal. It is described the simulation of the dynamic formation of a sinusoidal signal. A high voltage multiplier and several variants of a voltage smoothing filter are considered.

Keywords: ion mobility spectrometry, high voltage source with fast polarity switching, sinusoidal signal shaping circuit, voltage multiplier, voltage filter.