CC BY
16
19. Ageev O.A., Il'in O.I., Kolomiytsev A.S., Konoplev B.G., Smirnov V.A. Modifikatsiya zondovykh datchikov-kantileverov dlya atomno-silovoy mikroskopii metodom fokusirovannykh ionnykh puchkov [Modification of probe sensors-cantilevers for atomic force microscopy by focused ion beams], Nano- i mikrosistemnaya tekhnika [Nano- and microsystem technique], 2011, No. 4, pp. 4-8.
20. Bykov A.V., Kolomiytsev A.S., Polyakova V.V., Smirnov V.A. Profilirovanie zondov dlya skaniruyushchey zondovoy nanodiagnostiki metodom fokusirovannykh ionnykh puchkov [Profiling of probes for scanning probe nanodiagnostics by the method of focused ion beams], Izvestiya YuFU. Tekhnicheskie nauki [Izvestiya SFedU. Engineering Sciences], 2014, No. 9 (158), pp. 133-140.
Статью рекомендовал к опубликованию д.т.н., профессор Е.А. Рындин.
Громов Александр Леонидович - Южный федеральный университет; e-mail: adn13@gmail.com; 347922, г. Таганрог, ул. Шевченко, 2, корп. Е; тел.: +78634371611; НОЦ «Нанотехнологии» ЮФУ; к.т.н.; н.с.
Коломийцев Алексей Сергеевич - e-mail: askolomiytsev@sfedu.ru; тел.: 88634680890 (доб. 30105); кафедра нанотехнологий и микросистемной техники; к.т.н.; доцент; зав. кафедрой.
Котосонова Алена Витальевна - e-mail: alena.kotosonova@gmail.com; тел.: 88634371940; кафедра нанотехнологий и микросистемной техники; студент.
Панченко Иван Викторович - e-mail: iv-pan4encko2014@yandex.ru; кафедра радиотехнической электроники; студент.
Шандыба Никита Андреевич - e-mail: vip.shandyba@mail.ru; кафедра радиотехнической электроники; студент.
Gromov Alexandr Leonidovich - Southern Federal University; e-mail: adn13@gmail.com; 2, Shevchenko street, build. E, Taganrog, 347922, Russia; phone: +78634371611; REC «Nano-technologies» SFedU; cand. of eng. sc.; researcher.
Kolomiytsev Alexey Sergeevich - e-mail: askolomiytsev@sfedu.ru; phone: +78634680890 (add 30105); the department of nanotechnologies and microsystems technology; cand. of eng. sc.; associate professor; head of department.
Kotosonova Alena Vitalievna - e-mail: alena.kotosonova@gmail.com; phone: +78634371940; the department of nanotechnologies and microsystems technology; student.
Panchenko Ivan Viktorovich - e-mail: iv-pan4encko2014@yandex.ru; the department of electronics in radioengineering; student.
Shandyba Nikita Andreevich - e-mail: vip.shandyba@mail.ru; the department of electronics in radioengineering; student.
УДК 621.369.9 DOI 10.23683/2311-3103-2018-7-16-24
Н.Н. Горбатенко, Д.В. Семенихина
ХАРАКТЕРИСТИКИ РАССЕЯНИЯ ИДЕАЛЬНО ПРОВОДЯЩЕГО ЦИЛИНДРА С НЕЛИНЕЙНЫМИ НАГРУЗКАМИ ПОКРЫТОГО СЛОЕМ
МЕТАМАТЕРИАЛА
На данный момент актуальной задачей исследования является изучение нелинейных эффектов при облучении монохроматической волной искусственных объектов. В литературе данный эффект получил название эффекта нелинейного рассеяния (ЭНР). Практическое применение ЭНР охватывает все более обширную область радиотехники. ЭНР широко используют для создания сенсоров, поиска насекомых, для поиска людей, попавших в природные катастрофы. Одним из главных направлений практического применения ЭНР также является расшире-
ние класса нелинейных рассеивателей, создание генераторов помех, создания скрытых каналов связи. Ранее полученные результаты для плоской микрополосковой структуры с нелинейными включениями на подложке из double-negative (DNG) материала, подтвердили целесообразность использования метаматериала (ММ) для увеличения уровня гармонических составляющих рассеянного поля. Однако, более предпочтительным методом внедрения ЭНР было бы использование конформных структур с нелинейными элементами. В данной статье рассматривается задача излучение нитью магнитного тока идеально проводящего цилиндра с нелинейными нагрузками (НН), покрытого слоем ММ. В качестве ММ был выбран материал с отрицательными значениями диэлектрической и магнитной проницаемостями на частоте падающей волны. Задача решается методом интегральных уравнений с применением леммы Лоренца, нелинейных граничных условий (НГУ) на поверхности НН, граничных условий на цилиндре и условия излучения на бесконечности. Нелинейные нагрузки описываются полиномиальной вольт-амперной характеристикой. С помощью разработанной программы на С++, в основе которой лежит алгоритм Бройдена-Флетчера-Гольдфарба-Шанно (BFGS), были вычислены диаграммы рассеяния для различных положений нелинейных нагрузок. Было показано, что использование покрытия из ММ с отрицательными значениями диэлектрической и магнитной проницаемости, позволяет повысить уровень отраженного поля 3-ей гармоники при определенных параметрах нелинейных нагрузок на 10 дБ в сравнении с диэлектриком из материала FR-4. Предложенная структура может быть использована в системах нелинейной радиолокации, для поиска насекомых, а также для мониторинга физических показателей человека, создания портативных генераторов помех.
Нелинейная нагрузка; нелинейные рассеиватели; нелинейные граничные условия; ме-таматериал.
N.N. Gorbatenko, D.V. Semenikhina
A SCATTERING CHARACTERISTIC OF PERFECT CONDUCTED CYLINDER WITH NON-LINEAR LOADS COVERED WITH A LAYER
OF METEMATERIAL
At the moment, the urgent task is to study the nonlinear effects of artificial objects arising under irradiation with a monochromatic wave. In the literature, this effect is called the nonlinear scattering effect (NSE). The practical application of the ENR covers a wider area of radio engineering. NSE is widely used to create sensors, tracking insects, searching for people. One of the main domain of the practical application of NSE is also the expansion of the class of nonlinear diffusers, the creation of noise generators, the creation of hidden communication channels. Previously obtained results for a flat microstrip structure with nonlinear inclusions on DNG substrates of the material have confirmed the feasibility of using metamaterial (MM) to increase the level of harmonic components of the scattered field. However, a more preferred method for introducing NSE would be the use of confor-mal structures with nonlinear elements. This article deals with the problem of excitation of a magnetic current a filament of a perfect conducting cylinder with non-linear loads (NLs) coated with a MM. The material with negative dielectric and magnetic permeability's at the excitation frequency was chosen as the MM. The problem is solved by the method of integral equations using the Lorentz Lemma, nonlinear boundary conditions (NBC) on the surface of the NLs, the boundary conditions on the cylinder and the conditions of radiation on infinity. Nonlinear loads are described by a polynomial current-voltage characteristic. Using the developed C ++ program, which is based on the Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno algorithm (BFGS), scatterplots were calculated for various positions of non-linear loads. It was shown that the use of a coating of MM with negative values of dielectric and magnetic permeability, allows you to increase the level of the reflected 3rd harmonic field, with certain parameters of nonlinear loads, on 10 dB compared to a dielectric of FR-4 material. The proposed structure can be used in non-linear radar systems, as well as for monitoring human physical parameters, creating portable jammers.
Nonlinear load; nonlinear tags; nonlinear boundary conditions; metamaterial.
Введение. В последние годы всё более актуальными становятся задачи распространения волн в средах с нелинейными включениями. Интерес связан с развитием высокомощных широкополосных приемопередающих систем, при использо-
вании которых появляются нелинейные эффекты, заключающиеся в появлении в спектральном составе рассеянного поля дополнительных гармонических и комбинационных составляющих.
Эффект нелинейного рассеяния (ЭНР) носил сначала паразитный характер [1], однако, перспективным представляется использование гармонических составляющих в качестве полезного сигнала. Так, ЭНР используется при поисках насекомых [2-5], для предотвращения аварий на дорогах [6], для измерения медицинских показателей [7, 8], в устройствах обнаружения людей, попавших в природные катастрофы [9], в общем, - при проектировании нелинейных радаров [10-16]. Одним из перспективных направлений является использования ЭНР для создания портативных недорогих генераторов помех.
Недостатком таких устройств является по-прежнему относительно низкий уровень гармонических составляющих в спектре отраженного поля и, как следствие, низкое отношение сигнал / шум (SNR) на входе приемника на частотах гармоник.
Ранее, в [17] была показана возможность получения существенных уровней гармонических составляющих при рассеянии волн на метаповерхности, состоящей из микрополосковой структуры с диодами на подложке из материала DNG. Материал DNG имел отрицательные значения магнитной и диэлектрической проницаемости на основной частоте падающей волны.
Однако, использование таких метаповерхностей с нелинейными нагрузками имеет ограниченные возможности применения из-за своих конструктивных особенностей (требуется большая периодическая решетка микрополосковых элементов). В связи с этим представляет большой интерес изучение конформных метаповерхностей с нелинейными нагрузками. Использование таких структур позволит расширить диапазон применения ЭНР для решения задач как военного, так и гражданского назначения.
Постановка задачи. Пусть имеем бесконечный цилиндр радиусом И1. На поверхности 5Х цилиндра расположены W нелинейных элементов параллельных оси цилиндра в цилиндрической системе координат (Д1( Дф^ (рис. 1) ш = 1...Ш, где Дфш - угловая ширина нагрузки. Предположим, что нагрузки будут узкими нелинейными щелями. Параметры нагрузки определяются следующей полиномиальной вольтамперной характеристикой (ВАХ) [20]:
где ВАХ параметры ау Ьу тока i который течёт через нелинейную нагрузку с напряжением и на краях щели. Цилиндр покрыт слоем ММ с параметрами диэлектрической и магнитной проницаемостей с радиусом Д2
(1)
Z
Рис. 1. К постановке задачи
На структуру падает волна электромагнитная волна с амплитудой Н на и частотой со, которая излучается сторонним источником находящимся в объеме В качестве стороннего источника примем нить магнитного тока с которая находится на расстоянии Я0 от цилиндра.
Необходимо найти комплексные амплитуды полного поля на частотах
со и 3 о, которые удовлетворяют уравнениям Максвелла, граничному условию ЕМ = 0 на поверхности S, и условию излучения на бесконечности.
Решение данной задачи было получено в [18]. Задача решается с помощью системы интегральных уравнений, которые преобразуются в систему нелинейных алгебраических уравнений с помощью метода Крылова-Боголюбова. Для решения СНАУ и нахождения неизвестных значений магнитного поверхностного тока на нагрузках и на ММ была разработана программа на С++. В основе программы лежит алгоритм Бройдена - Флетчера - Гольдфарба - Шанно (BFGS). Также программа позволяет учесть потери в диэлектрике (ММ) возникающие при прохождении ЭМВ через материал покрытия цилиндра.
Тестирование программы. Для тестирования программы и верификации полученных результатов была выбрана задача, описанная в [19] - цилиндр с нелинейными нагрузками покрытый диэлектриком с проницаемостью £а= 7,928. Цилиндр возбуждался нитью тока на частоте 3,125 ГГц. Рис. 2 показывает хорошее совпадение результатов. Разница в результатах расчёта полного поля цилиндра составила менее 3 % при вычислении основной гармоники и менее 1% при вычислении поля 3-ей гармоники. |Н^|, п - номер гармоники.
0 50 100 150 200
рЫ, дед
Рис. 2. Сравнения диаграмм рассеяния: а - полученных в [2], б - полученных в результате расчёта в программе на С+ +
Полученный результат свидетельствует о том, что разработанная программа может быть использована для дальнейшего расчёта полного поля нелинейно-нагруженного цилиндра.
Численные результаты. Используя программу на С++ были вычислены характеристики рассеяния идеально проводящего цилиндра радиусом , покрытого слоем ММ . Структура возбуждается нитью маг-
нитного тока с амплитудой Н, которая расположена на расстоянии Я о = 0 . 2 5 м от цилиндра. В качестве модели ММ был взят DNG-материал, представленный в [20] с параметрами диэлектрической и магнитной проницаемости е1(с1) = -2,35,^(с) = -1,27,^(2^) = 1,^(2^) = 1,^(3^) = 1,^(3^) = 1. Коэффициенты ВАХ нагрузок были выбраны из соображения максимизации отраженного поля на гармониках и равнялись аг = 0 . 3 7 , а 2 = 0 . 6 3 , а3 = 0. 5 7 5. ВАХ НЭ показана на рис. 3.
i,A
-
-1 - 0-6 - 0-2 и,Е 0.2 0.6 5
Рис. 3. ВАХ нагрузки
Магнитная нить тока расположена на расстоянии Д0 от цилиндра. Амплитуда падающего поля Н. Первый расчёт производился для структуры с 4-мя нелинейными нагрузками (рис. 4,а), результаты приведены для основной и третьей гармоники поля (рис. 4,б,в).
Источник Н
Ф 1
гх
Метаматериал (диэлектрик)V
«о
I — Нелинейная нагрузка
90=
270°
180°
-200 -150 -100 -50
РЫ, градусы
50 100 150 200
б
-200 -150 -100 -50
50 100 150 200
РЫ,градусы
в
Рис. 4. Положение нелинейных нагрузок и источника поля (а); диаграммы рассеяния на основной и 3-ей гармониках: при покрытии ММ (б); при покрытии
диэлектриком ЕК-4 (в)
Можно заметить, что при использовании ММ, на основной частоте уровень поля на 10 дБ ниже, чем при использовании диэлектрика. Это связано с тем, что на основной частоте ММ имеет высокие значения диэлектрической и магнитной про-
а
-30
-40
-50
-60
-70
ницаемостей, а также возбуждением поверхностной волны на 3-ей гармонике. Высокий уровень гармонических составляющих обусловлен интерференцией полей и самовозбуждением контактов на поверхности цилиндра. При использовании ММ в качестве покрытия цилиндра, диаграмма полного поля на 3-ей гармонике имеет средний уровень, примерно одинаковый по ф, и типична для случаев возбуждения поверхностных волн на цилиндре, покрытом слоем диэлектрика.
Второй расчёт производился для структуры с 2-мя нелинейными элементами (рис. 5,а), на основной и 3-ей гармонике поля (рис. 5,б,в). ВАХ применялась как на рис. 3. Амплитуда падающего поля Н= 0.8.
-90-100-
1-ая гармоника 3-я гармоника
\ ^
V
-200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 РЫ,градусы
— 1-ая гармоника
30- ""ч
4050-
6070-
8090-
90 V ЛГ '\Г Г
2030-
-200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 РЫ,градусы
20
-30
-40
50
-60
70
-80
б
в
Рис. 5. Положение нелинейных нагрузок и источника поля (а); диаграммы рассеяния на основной и 3-ей гармониках: при покрытии ММ (б); при покрытии
диэлектриком FR-4 (в)
Как видим, такое расположение нелинейных элементов приводит к резкому уменьшению амплитуды отраженного поля на гармонических частотах. Однако, при использовании ММ уровень поля также выше, чем при использовании обычного диэлектрика. Уменьшение уровня поля связано с уменьшением амплитуды падающего поля на 0.2 А/м, а как следствие и со сдвигом рабочей точки нелинейной нагрузки.
Рассмотрим третий случай, при котором структура будет иметь одну нелинейную нагрузку (рис. 6,а). Амплитуда падающего поля Н=0.8 А/м. Диаграммы рассеяния для такого случая представлены на рис. 6,б,в).
1
1-ая гармоника - 3-я гармоника
т
-200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 РЫ,градусы
-50 0 50 РЫ,градусы
-30
60
200 -150
150 200
б
в
Рис. 6. Положение нелинейной нагрузки и источника поля (а); диаграммы рассеяния на основной и 3-ей гармониках: при покрытии ММ (б); при покрытии
диэлектриком FR-4 (в)
Из рис. 6 видно, что использование ММ в структуре одной нелинейной нагрузки не дает прироста к амплитуде отраженного поля на гармонических составляющих. Однако, уровень -100 дБ уже различимый современными радиоприемными устройствами.
Заключение. В ходе данной работы были исследованы характеристики рассеяния идеально проводящего цилиндра с нелинейными нагрузками покрытого слоем ММ. С помощью программы на С++ были получены диаграммы рассеяния цилиндра на основной и 3-ей гармониках для покрытий в виде обычного диэлектрика FR-4 и ММ. Расчёт показал, что использование ММ может, при определенных условиях, повысить относительный уровень гармонических составляющих за счёт частотно-избирательных свойств ММ. Также было показано, что увеличение количества нелинейных элементов позволяет повысить уровень гармонических составляющих в спектре отраженного поля, а также изменить характер диаграммы рассеяния. Использование таких структур в будущем позволит расширить область применения эффекта нелинейного рассеяния.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Arazm F. and Benson F.A. Nonlinearities in metal contacts at microwave frequencies, IEEE Trans. Electromagn. Compat., Aug. 1980, Vol. 22, No. 3, pp. 142-149.
2. Aumann H.M. and Emanetoglu N.W. A wideband harmonic radar for tracking small wood frogs, in Proc. IEEE Radar Conf., May 2014, pp. 108-111.
3. Jau P.-H. et al. Signal processing for harmonic pulse radar based on spread spectrum technology, IETRadar, Sonar Navigat, Mar. 2014, Vol. 8, No. 3, pp. 242-250.
4. Milanesio D., Saccani M., Maggiora R., Laurino D., and Porporato M. Design of an harmonic radar for the tracking of the Asian yellow-legged hornet, Ecol. Evol., Mar. 2016, Vol. 6, No. 7, pp. 1-9.
5. Tsaiet Z.M. al. A high-range-accuracy and high-sensitivity harmonic radar using pulse pseudorandom code for bee searching, IEEE Trans. Microw. Theory Techn., Jan. 2013, Vol. 61, No. 1, pp. 666-675,
6. Min K.-S. and Kim J.-W. Circularly polarized triple band patch antenna for non-linear junction detector, in Proc. IEEE Int. Symp. Antennas Propag., Jul. 2012, pp. 1-2. V. Viikari et al., "Technical solutions for automotive intermodulation radar for detecting vulnerable road users," inProc. IEEE Veh. Technol. Conf., Apr. 2009, pp. 1-5
7. Singh A. and Lubecke V. Respiratory monitoring and clutter rejection using a CW Doppler radar with passive RF tags, IEEE Sensors, Mar. 2012, Vol. 12, No. 3, pp. 558-565,
8. Chioukh L., Boutayeb H., Deslandes D., and Wu K. Noise and sensitivity of harmonic radar architecture for remote sensing and detection of vital signs, IEEE Trans. Microw. Theory Techn, Sep. 2014, Vol. 63, No. 9, pp. 1847-1855.
9. Aniktar H., Baran D., Karav E., Akkaya E., Birecik Y.S., and Sezgin M.Getting the bugs out: A portable harmonic radar system for electronic countersurveillance applications, IEEE Microw. Mag, Nov. 2015, Vol. 16, No. 10, pp. 40-52.
10. Harger R.O. Harmonic radar systems for near-ground in-foliage nonlinear scatterers, IEEE Trans. Aerosp. Electron. Syst., Mar. 1976, Vol. 12, No. 2, pp. 230-245.
11. Tahir N. and Brooker G. Recent developments and recommendations for improving harmonic radar tracking systems, in Proc. 5th European Conf. Ant. Propagat., EUCAP, Apr. 2011, pp. 1531-1535.
12. Li C., Lubecke V.M., Boric-Lubecke O., Lin J. A review on recent advances in Doppler radar sensors for noncontact healthcare monitoring, IEEE Trans. Microw. Theory Tech., 2013, Vol. 61 (5), pp. 2046-2060. Doi:10.1109/TMTT. 2013.2256924.
13. Cabria L., Garcia J.A., Malaver E., Tazon A. A PHEMT frequency doublingactive antenna with BPSK modulation capability. IEEE Antennas Wireless Propag. Lett., 2004, No. 3 (1), pp. 310-313. Doi:10.1109/LAWP.2004.83882.
14. Rong L. and Hai-Yong W. The re-radiation characteristics of nonlinear target in harmonic radar detection, in Proc. China-Jpn. Joint Microw. Conf., Sep. 2008, pp. 661-664.
15. Mazzaro G.J., Martone A.F., McNamara D.M. Detection of RF electronics by multitone harmonic radar, IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, 2014, Vol. 50, No. 1, pp. 477-490.
16. Dardari D. Detection and accurate localization of harmonic chipless tags, EURASIP J. Adv. Signal Process., Aug. 2015, Vol. 77, pp. 1-13.
17. Semenikhina D.V., Chikov N.I., Semenikhin A.I., Gorbatenko N.N. Experimental studies of nonlinear metasurface with metamaterial substrate, 24th Telecommunications Forum (TELFOR), 2016.
18. Semenikhina D.V., Gorbatenko N.N. Analysis of excitation of nonlinear loaded perfectly conducting cylinder coated with the layer of metamaterial using method of integral equations, Radiation and Scattering of Electromagnetic Waves (RSEMW), 2017.
19. Semenikhina D.V. Radiation and Scattering patterns of two-dimensional nonlinear loaded circular cylinder coated with dielectric layer, Antenna Theory and Techniques, 2003. 4th International Conference 9-12 Sept. 2003, Vol. 2, pp. 837-841.
20. Lee H.-M., and Lee H.-S. А metamaterial based microwave absorber composed of coplanar electric-field-coup-led resonator and wire array, Progress In Electromagnetics Research C, 2013, Vol. 34, 111 {121}.
Статью рекомендовал к опубликованию д.т.н., профессор Д.Д. Габриэльян.
Горбатенко Николай Николаевич - Южный федеральный университет; e-mail: nickrussia93@gmail.com; 347928, г. Таганрог, пер. Некрасовский, 44; кафедра антенн и радиопередающих устройств; аспирант.
Семенихина Диана Викторовна - e-mail: d_semenikhina@mail.ru; г. Ростов-на-дону, ул. Скачкова, 64; тел.: +79281895931; кафедра антенн и радиопередающих устройств; профессор.
Gorbatenko Nikolay Nikolaevich - Southern Federal University; e-mail: nickrussia93@gmail.com; 44, Nekrasovskiy, Taganrog, 347928, Russia; the department of antennas and radio transmitters; postgraduate student.
Semenikhina Diana Viktorovna - e-mail: d_semenikhina@mail.ru; 64, Skachkova street, Rostov-on-Don. Russia; phone: +79281895931the department of antennas and radio transmitters; professor.
УДК 681.2 DOI 10.23683/2311-3103-2018-7-24-32
А.В. Саенко, Д.А. Бондарчук
РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ДАТЧИКА ДАВЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ СТРУКТУРЫ САПФИР-СТЕКЛОВИДНЫЙ ДИЭЛЕКТРИК-КЕРАМИКА
Актуальность. Рассматривается задача проектирования конструктивных решений датчика давления с применением структуры сапфир-стекловидный диэлектрик-керамика. Приводится описание основных недостатков в разработанных полупроводниковых датчиках давления. В датчиках давления для присоединения чувствительного элемента (например, структуры «кремний-на-сапфире») к корпусу изделия (подложке-держателю) применяются компаунды или стеклопорошки. Рассмотрена модель расчёта термического напряжения структуры сапфир-стекловидный диэлектрик с применением метода конечных элементов на базе пакета Coventor Ware Turbo 2012. Научная новизна. Для улучшения качества надёжности работы полупроводниковых датчиков давления на основе структуры сапфир-стекловидный диэлектрик-керамика в условиях с повышенной температурой, высоким уровнем радиации или химически агрессивной средой был разработан стекловидный неорганический диэлектрик системы PbO - B2O3 - ZnO. При расчёте в модели термического напряжения структуры сапфир-стекловидный диэлектрик компонентами служили неорганический диэлектрик (толщиной 5 мкм) и сапфировая подложка, изготовленная методом горизонтальной направленной кристаллизации (ГНК) (толщиной 0,5 мкм). Принципиальное отличие. Применяемый для разработки датчика давления стекловидный диэлектрический материал отвечает комплексу физико-химических требований и согласованности по коэффициентам линейных термических расширений (КЛТР) с такими материалами как сапфир, изготовленный методом горизонтальной направленной кристаллизации (ГНК) и керамика. Разработанный стекловидный неорганический диэлектрик имеет температуру плавления менее 560 С, что значительно для ускорения работы изготовления и экономии процессорного времени прибора. Модель расчёта термических напряжений структуры сапфир-стекловидный диэлектрик для датчиков давления позволяет получать величины термических напряжений, а также дать рекомендацию разработчикам датчика давления для использования стекловидного диэлектрика в качестве «связующего» элемента конструкции. Представлен вариант применения структуры сапфир - стекловидный диэлектрик - керамика для изготовления разрабатываемой конструкции полупроводникового датчика давления на основе структуры «кремний-на-сапфире». К основным этапам изготовления разработанного датчика давления можно отнести: подготовка сапфировой и керамической поверхности, изготовление чувствительного элемента (на базе «кремний-на-сапфире»), присоединение чувствительного элемента (структуры «кремний-на-сапфире») к керамической подложке (корпусу изделия), испытание и отбраковка. Полученная конструкция датчика давления с применением структуры сапфир-стекловидный диэлектрик-керамика характеризуется улучшенными эксплуатационными параметрами датчика давления такими как: интервал измерения (от 0,1 до 120,0 МПа) и рабочая температура (-50 до +250 °С).
Датчик давления; конструкция; модель расчёта; термические напряжения; сапфир; стекловидный диэлектрик; керамика; чувствительный элемент.
