автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Полупроводниковые коммутирующие устройства на основе элементов с отрицательным дифференциальным сопротивлением

УЛЬЯНОВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

Рг- на правах рукописи

го ОД

ъ '1 УДК 621.382:681.326

Бакланов Сергей Борисович

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ КОММУТИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА НА ОСНОВЕ ЭЛЕМЕНТОВ С ОТРИЦАТЕЛЬНЫМ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ

Специальность 05.13.05 Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ульяновск, 1994

Работ" выполнено на кайедре "Микроэлектроника и технология электронной аппаратуры", в проблемной научна-исследовательской лаборатории ПНИЛ-1/1 "Оптоэлектраника" Ульяновского политехнического института, а также в лаборатории микроэлектроники и но ка-фе'дре микроэлектроники филиала Московского государственного'университета ии. У.В.Ломоносова в -г.Ульяновске.

Научный руководитель - кандидат физико-математических ноун

доцент Н.Т.Турин

Официальные оппоненты: доктор технических наун, профессор,

лауреат Государственной премии, заслуженный изобретатель УССР И.П.Гринберг,

донтор технических наук, профессор ■Л.И.Волгин

Ведущая организация - научно-производственное объединение

"Каре", г.Ульяновск

Зацита состоится " % " MQpfflG 199» г. в _ч.на

заседании Специализированного Совета 064.021.01 в Ульяновском политехническом институте по адресу: 43270Q, г.Ульяновск, ул. Сев. Бенец, 32. ■

С диссертацией иоино ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан " 1994 г.

Ученый секретарь

специализированного совета,

к.т.н. . -—С _^ЫЫ1др$ьев

ОБЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Антуольность роботы. На прошении ыногих'лет наряду со стремительным развитием и широкий внедрением прак-ически во все сферы деятельности человека вычислительной техники, автоматизированных систем управления, информационных и измерительных устройств и приборов происходит непрерывное совершенствование одних из их состозных частей - средств отобравения информации (СОИ), включающих в себя индикаторы, коммутирующие и управляющие устройства и призванных обеспечивать элективное взаимодействие

человека с техникой. При этом из известных плоских аналогов эле-

в

нтронно-лучевых трубок (ЗЯТ) наиболее прогрессирующий хсрантер развития имеют тонкопленочные (ТП) элентролминесцеитные индикаторы (ЭЛИ), способные по своим параметрам составить достойную конкуренцию ЭЛТ. При этом, судя по имеющимся публикациям, вытеснение ТП ЗЛИ традиционных индикаторов сдернизается значительным отставанием в развитии устройств управления и, в первую очередь, эффективных коммутирующих устройств (КУ), осуществляющих подключение излучающих элементов индикатора в цепь относительно высокого знакопеременного напряжения питания (100-300 Б).

В связи с условным делением индикаторов СОИ по функциональному назначении*и использованию но'две большие группы (малоформатные и иногоэлементные), характеризующиеся определе"ными способами адресации индикаторных элементов, в области разработки подобных КУ обозначились два основных направления исследований.

Первое направление ориентируется на разработку эффективных дискретных коммутирующих элементов (НЭ) с отрицательным дифференциальным сопротивлением (ОЛС). имеющих хорошую схемотехническую совместимость с малоформатными ТП ЭЛИ и микроэлектронными схема-

ми управления.

Второе направление исследований связано с решением вопросов коммутации многоэлеиентных индикаторов с матричной или многоуровневой адресацией. Достаточно больное число внешних выводов таких индикаторов затрудняет применение дискретных КЗ и обусловливает необходимость использования КУ 'с внутренниии функциональными связями, среди которых наиболее перспективны полупроводниковые КУ с соиосканированиеи (КУСС) на основе элементов с ОДС, такие, кок нейристоры и сдвиговые регистры.

Таким образом, рассмотренные в диссертации задачи исследования полупроводниковых КУ на основе элементов с ОДС является весь-ис актуальными.

Поставленные задачи решались в роикох госбюдиетных и хоздоговорных научно-исследовательских работ (НИР) Ульяновского политехнического института и филиала Московского государственного университета ни. Ы.В.Ломоносова в г.Ульяновске, проводимых в соответствии с: .

координатный плонои АН СССР по проблеме "Измерительные процессы и системы" на 1986-1990 г.г. (шифр 1.12.8), .планом вашней-еих работ вузов страны пс фундаментальным проблемам микроэлектроники не 1986-1990 г.г., координационным планом НИР секции физики радиоэлектроники Поволвсного регионального координационного и ноучно-незЕОДического совета АН СССР и Минвуза РСФСР, нсучно-техничесной программой Гособразования СССР "Оптические процессы" на 1989-1592 г.г., неивузовсноВ ноучно-тех нической программой Комитета по еысией вколе Российской Федерации "Оптические процессоры* н& 1593 год. •

Цель рабств. Розроботно и исслег:аание двух групп НУ, ориен тированных для'управления ЭЛИ и использования в других узлах вы-

числительной техники и систем управления:

- новых маломочных дискретных КЗ на базе полупроводниковых приборов синисторного типа для упрощения малоформатными индикаторами; -

- исследование полупроводниковых КУСС на основе элементов с ОДС, предназначенных для управления многоэлементными индикаторами, и разработно их новых вариантов.

Для достижения указпнной цели в работе поставлены и решены следующие задачи:'

1. Анализ известных типов индикаторов с точки зрения наилучшей совокупности их светотехнических, эргономических и эксплуатационных характеристик, с одной стороны, и оценки оснащенности сравниваемых индиноторов устройствами управления (номмутацгл),

их эффективности и степени освоенности в производстве для наиболее перспективных типов индинаторов различной информационной емкости, с другой стороны.

2. Анализ известных дискретных НЭ и КУСС на основе элементов с ОДС для определения эффективности управления с их помощью индикаторами.

3. Разработка и исследование новых дискретных полупроводниковых КЗ с ОДС, имеющих*высокую эффективность при управлении малоформатными 3/111. Экспериментальное исследование данных КЗ при сопряжении с ЗЛИ с целью внедрения их в промышленность.

4. Теоретический анализ ыеханизмо распространения волны возбуждения в известных и неисследованных ранее полупроводниковых

И У СС на основе элементов с ОДС с объемной и опто'электронной связями ивкду ключевыми элементами и различными режимами питония посредством разработки их математических моделей с последующим расчетом параметров моделей на ЭВМ для. определения оптимальных реки-

мое роботы КУСС, о такие автоматизированного проектирования дан ных устройств с оптимальной конструкцией.

5. Экспериментальное исследование моделируемых КУСС ¿ля со поставления теоретических и экспериментальных результатов с цель оценки адекватности разработанных математических моделей КУСС pi альным процессам, протекающий при распространении в них волны возбуждения.

6. Экспериментальное исследование известных полупроводнико вых КУСС на основе элементов с ОДС в составе шкальных измеритель них приборов (13ИП) повышенной точности измерения с целью подтвер мдения эффективности использования данных КУСС для управления многозлементными индикаторами.

7. Разработка новых полупроводниковых КУСС на основе злеме! тоз с ОДС с улучшенными эксплуатационными характеристиками и pai ширенными функциональными возможностями.

Методы исследования. Методы исследования основаны но испол! зовании матеыотического аппарата теории дифференциального и иН' тегрального исчисления, а также аппарата логических схем алгори'

MOB.

Научная новизна

1. Проведен анализ качество известных индикаторов в сочетании с анализом эффективности управления индикаторами с помощью различных КУ.

2. Разработаны физические и математические модели механизм! распространения волны возбуждения в известных и ранее неисследо венных полупроводниковых КУСС; разработаны алгоритмы расчета Н' ЭВМ оптимальных рвкивов работы исследуемых КУСС,.обеспечивающие проведение автоиотизирсьонного проектирования донных устройств.

3. Проведены экспериментальные исследования моделируемых • КУСС, подтверждающие правильность разработанных математических моделей. ________. ■ - •

4. Разработаны и экспериментально исследованы новые типы малогабаритных полупроводниковых двунаправленных КЗ - маломощные планарно-диффузионные симисторы,, фотосимисторы и оптопары но их основе, обеспечивающие эффективность-управления малоформатными ЗЛИ.

5. Проведены экспериментальные исследования вариантов применения КУСС 8 ШИП,- обеспечивающих высокую ^точность измерения и эффективность управления ;днагозлементными индикаторами.

6. Разработаны новые варианты КУСС с улучшенными эксплуатационными характеристиками за счет пониженного знергопатребчения и упрощенной конструкции, а томе с расширенными функциональны-; ми возможностями за счет способности выполнения ими функции запоминания информационного сигнала.

Перечисленные новые научные результаты составляют содержание основных положений, выносимых на защиту.

Практическая ценность роботы состоит:

а) в разработке оригинальных физических и математических моделей механизма распространения волны возбуждения в КУСС;

б) в разработке оригинальной методики реиения-линейного дифференциального уравнения в частных производных второго порядка с неоднородными граничными условиями при проведении математического моделирования КУСС с объемной связью;

в) в (Эазоаботке математической модели режима йотовозбужде-иия полупроводниковых эпоментоз под действием светового импульса с энслоненциально изменяющимся передним фронтом при проведении математического моделирования КУСС с оптоэлектронней емзыо;

г) а разроботке алгоритмов росчето на ЭВМ оптимальных режимов роботы исследуемых -НУСС; '

д) в розроботне оригинальных дискретных КЗ - пленарных си-мисторов, $отосимисторов и оптопор на их основе, обеспечивающих элективное управление малоформатными ЭЛй;

е) в подтверждении зй^ективности роботы КУСС в ШИП повышенной, точности измерения при управлении многозлементными индикото-рами;

н) в разработк-е новых вариантов.КУСС с улучшенными эксплуатационными характеристиками и расширенными функциональными возможностями. •

Реализация результатов роботы. Робота выполнена в соответствии с планами госбюджетных и хоздоговорных НИР .по-разработке устройств отображения информации. Внедрение результатов работы осуществлено на Ульяновском родиоламповои заводе.

Апробация работы. Основные результаты работы были представлены и доложены на республиканской научно-технической конференции "Автоматизация проектирования и управление качеством" (Моси-во, 1983), Всесоюзной научно-технической конференции "Теория и практика конструирования и обеспечения надежности и качества электронной аппаратуры и приборов" {Воронен, 1984), республиканской научно-технической конференции "Новые элентронныв приборы и устройства" (Москва, 1991), Всесоюзной научно-технической конференции "Пути развития электронных средств и задачи высшей школы в подготовке специалистов соответствующей квалификации" (Ульяновск, 1991), научно-технической конференции СНГ "Микроэлектронике в машиностроении" (Ульяновск, 1992), Мевдунородной конференции "Оптико-электронные приборы и устройства в системах распознавания образов, обработки изображений к символьной информации" (Курск*

у

1993), научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Ульяновского политехнического института в 1950-1593 годах.

Публикации. Основные положения диссертации изложены в 5 научных' статьях, опубликованных в центральной печати, в 7 тезисах докладов международных, всесоюзных, республиканских научно-технических конференций и конференций СНГ, в 8 отчетах о НИР. Оригинальность разработок подтверкдена 1 патентом Российской Федерации и 2 реиениями о выдаче патента.

Структура к объем работы. Диссертация -состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений, содержит 170 страниц текста, 4 7 страниц иллюстраций и таблиц, списка литературы из 163* наименований но .17 страницах й приложений на 52 страницах.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ: РАБОТЫ

Во вве^нии дано обоснование актуальности темы диссертационной работы, с^орм'/лированы ее цель и задачи, указаны методы ис- . следования, отмечены новые научные результаты, полученные в работе, и основные полояения, выносимые на гэциту, раскрыта практическая ценность работы, указаны формы апробации и структура диссертации. - —

Глава первая "Анализ электронных коммутирующих устройств для средств отображения иЯ§ормоцтГ носит обзорно-аналитический характер. В ней предварительно лрозедено сравнение характеристик известных индикаторных элемент (ИЗ) иск по злектрооптическим параметрам, ток и з сочетании с оценкой зООек'^зности их устройств управления (коь«уташ<й).'-''В результате анализа используемых в • СОИ ИЗ зуязлено, что наилучшей созокупностьэ светотехнических,

эргономических и эксплуатационных характеристик обладают ЭЛИ. Вместе с тем, их широкое внедрение сдернивйется отсутствием про( тих и элективных схем управления, в создании которых основную трудность представляет экономичная реализация схемы высоковольтного КУ знакопеременного напряиения.

Анолиз известных дискретных КЗ позволил установить, что нш большую эффектность при управлении ЗЯИ могли бы иметь КЗ с ОД' такие, как сииисторы г оптопары на их основе. Однако в известны литературных источниках отсутствуют какие-либо сведения о мало мощных симисторах, совместимых по параметрам с условиями работ ЭЛИ.

Для управления ЭЛИ большой информационной емкости ноисолее перспективны, исходя из критериев эффективной коммутации при но ■иноныиих аппаратурных и стоимостных затратах, а тонне числа свя зей с другими устройства«» управления, КУСС на основе элементе с ОДС, такие, как нейристоры и сдвиговые регистры. Однако, кап показал анализ, известные КУСС применительно к сопряиению с мне ' гоэлементныви ЗЛИ характеризуются относительной сложностью и п< вьшенньш энергопотреблением, а такие ограниченными функциональш ми возыонностяш;.

Из известных КУСС наиболее эффективными и приемлемыми дл практической реализации являются нейристоры и сдвиговые регист на основе тиристорких струнтур, выполненные но базе дискретны элементов с оптоэлектронной связью и полураспределенных интегральных структур с объемной'связьо иевду элементами с ОДС. Су цествувдие подходи к"исследованио данных механизмов связи и п строению их тематических моделей базируются но использовании различных упрощений в приближений,'«« позволявших'в полной ие

отразить физическую сущность протекающих процессов, и не учитывают 'особенностей всех возможных рзвимов работы КУСС.

На основе результатов анализа били сформулированы основные задачи исследований.

Глава вторая "Моделирование механизма распространения волны возбуждения в полупроводниковых' коммутирующих устройствах с самосканированием на базе элементов с отрицательным дифференциальным сопротивлением" посвяцено теоретическому исследований) механизма распространения волны возбуждения в КУСС и расчету на этой основе с помоиью ЭВМ" их оптимальных реяичоз работы.

На первом этапе было проведено обоснование алгоритма решения задачи и разработаны физические модели распространения волны возбуждения в цепочках связанных последовательно по возбуждению элементов с ОДС с объемной и оптоэлентронной связями в НУСС, базирующиеся на феноменологической теории полупроводников, а ходе построения которых рассмотрены физические процессы д полупроводниковой структуре и определен уровень их описания, то есть их приближение. Основываясь на реальных геометрических размерах струнтур, было использовано ди$$узмонна~дрейфовое приближение. В результате моделирования были сфорцулирозаны особенности пространственно-временного распределения подеияных-носителей заряда и электрического поля з полупроводниковой структуре.

3 качестве осноэных параметров, хсронтеризукчих данные модели, 'использованы времена задержки включения и\выключения связон-ньх последовательно по возбуждению соседних элементов с ОДС. При этом■ процесс., формирования 'времен задержки представлен в виде нескольких модельных.обяас;е8,' характеризующихся.'специфичностью физических процессов образования соответствующих составляющих зре-

иен эадервки. Использование в-каждой модельной области ди^узи-онно-дрейфового механизма распространения неравновесных носителей заряда (при обьеиной связи).и принципа двойного преобразования энергии "электрический сигнал - световой сигнал - электрический сигнал" (при оптоэлектронной связи) позволило формализовать задачу о распространении волны .возбуждения в виде математических моделей.

На втором этапе были разработаны математические модели работы нейристоров и сдвиговых регистров с обьеиной и оптоэлектрог-ной связями при постоянном (для нейристоров) и импульсном (для'* нейристоров и сдвиговых регистров) напряжении питания. При этом впервые проведен анализ однотактного импульсного рекима работы нейристоров с обьеиной и оптоэлектронной связями, а также трехтактного импульсного режима работы сдвигового регистра с оптоэлектронной связью, позволяющий значительно расширить нлосс моделируемых КУСС.

Математические модели КУСС основаны на решениях фундаментальных уравнений переноса норителей заряда в полупроводнике. В частности, учитывая ди$$узионно-дрей{)овый хороктер двикения носителей заряда, анализ протекающих процессов 8 полупроводниковой структуре проведен с помощью решения уравнений непрерывности.

Лля иошдого исследованного КУСС конечные математические соотношения были следующие:

1. Интегральный нейристор с объемной связью при однотактном импульсном рекиме питания:

где , - длительность и моксимольное. время задерики иа-'

пульсов напряжения питания, соответственно; время.дости-

кения-критической концентрации носителей заряда в базе выключенного тиристора, зависящее от скорости нарастания концентрации не-равнозесных носителей заряда и определенное в диссертации соот-ввтствуюцими аналитическими воронениями; *Ср - время жизни дырок; Тц - постоянная нарастания-

2. Интегральный ней;истор с объемной связью при постоянном напрятении питания:

Ъзап. ^хр > • (2)

где ¿зол - время запаздывания мекду амплитудными значениями ней-ристорного импульса.

3. Нейристор с оптоэлектронной сзязыз при однотоктном импульсном режиме питания:

Величино Ьт^д определяется соотношением (1).

4. Нейристор с оптоэлектронной связыз при постоянном напря-вении питания:

"¿20П я Ъкр . (3)

5. Интегральный сдвиговой рагистр с объемной связыз при трехтактном импульсном решав питания.:

■ ~ л (4)

.. • ' > ¿грбр 'V ■ "-Л . ьр V ..

6. Сдвиговый регистр с оптсэлектрокнсй сзлзьи при трзхтскт-

.ной импульсной'ревнив, питания:

При разработке математических моделей работы устройств с объ--еуной связью решение линейных дифференциальных уравнений в частных производных второго порядно проведено по нестандартной методике, обусловленной неоднородными граничными условиями, и предоставлено б виде суммы общего решения уравнения в однородными граничными условиями и некоторого частного решения -уравнения с заданны;,:п неоднородными граничными условиями. Это позволило расширить математический аппарат решения подобных задач.

При разработке математических моделей работы устройств с оп-тозлектр.онной связью впервые проведен анализ фотовозбуидения полупроводниковых элементов под действием светового импульса с экспоненциально изменяющимся передним фронтом, соответствующего реальным условиям работы излучаыцвго полупроводникового прибора в оптоэлектронной поре. Полученные аналитические соотношения могут быть такие использовоны при анализе ботогенероционных явлений в любых полупроводниковых фотсприемниксх.

Разработанные модели характеризуются наиболее полным рассмотрением дикйкики протекающих процессов, проведенным в каждой модельной области с использованием иинимольного числа допущений и позволяющим глубке понять физическую сущность протекаюцих в НУСС процессов.

На третьем этапе на основе результатов математического моделирования и с учетом пре.делов вариации различного рода парамет-

ров физических моделей был проведен расчет на ЗВ?Л оптимальных ренинов работы исследуемых КУСС.

Глава третья. "Экспериментальное исследование полупроводниковых коммутирующих устройств с самосканиразанием" посзяцена экспериментальному исследованию КУСС с различными видами связи и режимами питания, направленному на сопоставление результатов эксперимента с данными проведенных в главе 2 теоретических исследований.

Экспериментальные исследования КУСС проводились на макетах, реализованных на основе интегральной линейки об'-емно-связанных тиристоров (КУСС с объемной связью) и на основе .тиристорных апт-роков А0У103 (КУСС с гптоэлектронной связью) с навесными ЯС-элементами. .

Полученные энспериментильные зависимости хорошо согласуются с теоретическими кривыми, что подтверждает правильность разработанных математических моделей и их адекватность р&алгным физический процессам б исследуемых устройстве:;.

Глава четвертая "Разработка и исследование коммутирующих элементов на базе планарных сииисторных структур и оптопар на их основе". В ней описаны результаты- разработки, изготовления и экспериментального исследования новых типов дискретных КЗ симистор-

» '

ного Т"па - малогабаритных маломощных планарно-диффузионных си-мисторов, имеющих хорошую совместимость по основным электричес- -ким параметрам (диапазону рабочих токов и напряжений) с ренимом возбуждения ТП ЗЛИ. :

Планарное расположение диффузионных областей структур разработанных симисторов обусловило создание эффективных фотссиыис-торов, характеризующихся максимально высокой фоточувствительнос-тья, и простотой управления с помоцыо светового потока. Зто до-

стигнуто тем, что конструктивные особенности п.юнарных фотосимш торов позволили разместить участок для доступа'светового потока на поверхности наиболее доточуастпительной области объемного за> ряда коллекторных переходов, а управление приборами осуцествлят от одного источника с постоянной интенсивностью светового потою при разных полярностях коммутируемого напряйения. Динные преиму' щества выгодно отличают конструкции разработанных §отосимисторо: от известных конструкций.

Но основе пленарных ¡ротосммисторов разработаны, изготовлен: и исследованы маломочные симисторные оптопары, управляемое уров нямк екгйалов серийно выпускаемых микросхем. Исследование стати ческих и динамических параметров оптопор подтвердило их способность выполнять роль элективных дискретных КЗ для управления ы ло^орматными ТП ЭЛИ. Надежная коммутация и устойчивая работа та ке отпеченв ходе проверки функционирования сииисторных оптопа при сопрянеиии с малоформатным ТП ЭЛИ ¿олызой площади (0,81 см*

Результаты разработки и исследования сииисторных оптопар внедрены на Ульяновском радиоламповом заводе, где изготовлены и опытные образцы. •'.'•;'

Глава пятая "Применение полупроводниковых коммутирующих ус ройств с ссшоснонировоикеи" посвящено вопросам применения КУСС конкретных СОИ при управлении многоэлеиентными индикаторами, в таких, как ШИП повысенной точности измерзкия, проведению их не следования, а такие разработке нсаых видов КУСС с улучшенными эксплуатационными характеристиками г. росвирсчныки ^ункциональнь с,и, возможностям, орие.нт1!ровгннах для управления 'индикаторами ' большой мн&орыациснноЯ емкости.

V результате экспериментального ксследовсния Ш на основе

светоизлучатщего нейристоро (СИН) понозоио, что в ШИП но 'основе СИН с делительной виной по сровнению с известным ШИП с имплитуд-но-временным преоброзователем (АВП) погрешность измерения уменьшено за счет исключения ее зависимости от нестабильности скорос-тираспространения нейристорнрго импульса вдоль СИН.^Однако в таком ШИП сохраняется погрешность измерения за счет неполной стабилизации амплитудных параметроа нейристорного импульса. Минимальную погрешность, независящую от технологического разброса параметров элементов С1!Н и определяемую только количеством его ячеек и погрешностью схемы управления, имел ШПно основе СИН, работающего в режиме однотактного импульсного напряжения тщания.

Предлоиены три нгзых варианта реализации КУСС. Причем впервые з полупроводниковых КУСС, ориентированных для коммутации ЭЛИ в цепь источника знакопеременного напряжения, применены двунаправленные КЗ с ОДС симисторногр типа, связанные между собой последовательно по возбуждению. Это позволило сократить число внешних выводов и конструктивных элементов КУСС и, тем самым, упростить устройства, а за счет исключения паразитного заряда конденсаторов - уменьшить потребляемую КУСС мощность. В качестве таких двунаправленных КЗ с ОДС м^гут быть применены разраиотанные в главе 4 пленарные симисторы и оптопары на их основе.

Разработаны новые виды КУСС с расширенными функциональными возможностями, позволяющие выполнять функцию запоминания информационного сигнала на время до обновления информации. При этом возможно осугзствлять произвольный выбор комбинации коммутируемых ИЗ, производить регулировну времени их коммутсии и амплитуды питающих напрякений независимо от амплитудно-временных характеристик фазного нопрянения питания КУСС.

В прилоиениях приведены распечатки программ вычислений на ЭВЦ, результаты расчета и список идентификаторов, используемых I программах, а такке "акт о внедрении результатов роботы.

Основные результаты теоретических и экспериментальных иссл! дований, проведенных автпром в настоящей работе, заключаются в следующей.

/1. В результате анализа качества известных индикаторов в с

четании с оценкой эффективности их устройств коммутации установ . ■ • -лено, что наиболее перспективными являются ТП ЭЛИ, а наилучшей

эффективностью обладают КЗ с ОДС и КУСС на их основе. Показано, .что перспективным'является применение двунаправленных КЗ симис-торного 'типа. Следует отметить, что сравнительный а.нал.чз эффективности упривления индикаторами с помощью дискретных КЗ в лите ратуре не проводился и является оригинальным.

2. Разработаны |изическме и математические модели механизм распространения волны возбуждения в КУСС - нейристорах исдвиго вых регистрах с объемной и оптоэлентронной связями при постоянном (для нейристоров) и импульсном (для нейристэров и сдвиговых регистров) напрявении питания. На их оснозе выполнен расчет на ЭБК оптимальных реиимав работы исследуемых устройств, результат ногорого Клвют полное качественное согласование с фиэичреной с) ностью протекавших з этих устройствах процессов. При этом мо^ лиросание однотонтного импульсного режима работы нейристсра с с

емной и оатозлектронной связями, а также трехтактного импульа го рекима работы сдвигового регистра с оптоэлектронной связью проведено впервые". . . ..

3. Б ходе математического моделирования КУСС с объемной связью разработана и применена оригинальная методика решения л нейного дифференциального уравнения в частных производных втор

го порядка с неоднородными граничными условиями, позволяющая расширить математический аппарат решения подобных задач.

4. При теоретическом анализе КУСС с оптоэлектронной связью разработана и использована математическая модель неисследованного ранее реиима фотовозбуидения полупроводниковых элементов под действием светового импульса с экспоненциально изменяющиеся передним фронтом, позвгляющая расширить класс анализируемых фотоге-нерацио^ных явлений в полупроводниковых £'отоприеиника;: в реальных условиях работы полупроводниковых излучавцих элементов.

5. Экспериментальное исследование моделируемых КУСС, результаты которого по качественный и количественны« показателям имеют хорошее согласование с данными теоретического анализа, подтверждает правильность разработанных математических моделей и их адекватность реальным физическим процессам в исследуемых устройствах.

6. Разработаны, изготовлены и экспериментально исследовоны новые типы малогабаритных полупроводниковых двунаправленных КЗ -маломощные планарно-диффузионные сииисторы, фотосиыисторы и оптопары на их основе, ориентированные для управления малоформатными ЭЛИ. Разработанные симисторные оптопары па выходныи параметрам совместимы с ревииои работы ЭЛИ, а по входным параметрам - с логическими уровням» сигналов серийно выпускаемых иикросхев. Проверка функционирования симисторных оптопар при сопрякении с реальными ЭЛИ подтвердила высокую эффективность работы таких КЗ, что■послужило.основанием для внедрения их 8 промыаленность.

7. В результате экспериментального исследования КУСС - ией-ристоров с обьзмчой и олтоэлектронной'связями при постоянном и икпульснок нопрякении питания в составе ИИ!) повышенной точности измерения подтэерадена высокая зддэятиаиость управления многозле-ментними индикаторами данных приборов с помощью КУСС.

. 20

8. Разработаны новые варианты КУСС с улучшенными функциональным!! характеристиками: поникенным энергопотреблением, -упрощеннои-конструкцией и способностью выполнения яки функции запоминания информационного сигноло, обеспечивающие создание экономичных,ком-псктных и многофункциональных СОИ.

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в следующих работах: •

"i. Гурин Н.Т., Бакланов С.Б. Шкальный индикатор на основе . светоизлучакщего нейристора с делителем напряжения// Изв.вузов. Приборостроение. - 1S84. - Т.27, Кг3. - С. 18-23.

2. Гурин Н.Т., Наклонов С.Б. Шнальный индикатор напрявения

с улучшенными метрологическими характеристиками//. Вопросы теории и проектирования анологовых измерительных преобразователен. Аналоговая информационно-измерительная'техника: 1'еивуз.ноуч.сб. -Изд-во Сарат.ун-та, 1985. - Вып.4. - С.53-57.

3. Бакланов С.Б., Гурин Н.Т. Моделирование механизма распространения возбуждения в лветоизлучаацих нейристорах на основе интегральных линеек тиристоров// Электрон.моделирование. - 1S91. -Т.13. - С. 59-64.

4. Бакланов С.Б., Гайтон В.Б., Турин К.Т., Никояова A.B. Си-мисторные оптопари// Электрон.промышленность. - 1992. - ¡"1. -С.51.

5. Бакланов С.В., Гурин Н.Т. Моделирование работы сдвигового регистра на осноыз интегральных линеек объемно-связанных тиристоров// Злектион.моделирование.-1993.- Т.15, !°4. - С. 63-68.

£. Бакланов С.Б., Гурин Н.Т, Скальный индикатор на .-базе све-тоизлучаоцего неКристоро с делителе!:, напрянения// Автоматизация проектирования и управление качество«: Тез.докл.респ.науч.-техн. конф., ноябрь 1ГЗЭ, Косква. - П.: Изд.-во ЦНГИТЭ'ИП, 1SS3. -С.86.

7. Гурчн Н.Т., Ряпосов В.б., Боклоноз С.Б.■Нейристоры с импульсным напряжением питания в устройствах оптоэлектрончки// Теория и практике конструирования и обеспечения надемности и качество электронной аппаратуры и приборов: Тез.докл.Всесогаз.нпуч.-техн.нон*., февраль 1S84, Воронеж. - К.: Радио и связь, 1S34. - С. 42.

8. Бакланов С.Б., Гурин Н.Т. Исследование светаизлучагацих устройств с самосканированием// Новые электронные приборы и устройства: Тез.докл.респ.,конф., йевраль 1931, Москва. - (.'.: Изд-во КДНТП, 1991. - С.89-94.

■■-'-■ 9-. Бакланов C.S., Гурин ПЛ., Гайтан 8-В. Перспективные коммутаторы в"сэетоизлучаюцих устройствах с самосканированием// Пути развития электронных средств и задачи высшей школы 8 подготозке специалистов соответствующей квалификации: Тез. дснл.Всесоюз.науч.-техн,нон$., мой 1991, Ульяновск. - Изд-во КАТИ, 1991. - С. 40.

10. Бакланов С.Б., Гурин Н.Т. Оптопоры симисторные для средств автоматики и индикаторной техники// Микроэлектроника в машиностроении: Тез.докл.науч.-техн.кон||. СНГ, март 1992, Ульяновск.

- Ульяновск: Изд-во ИГП "Кгмпос" УР, 1992. - С.14.

11. Боклоноз С.Б., Гурин Н.Т., Гайтан В.В., Ряпосов В.Б. Исследование возможности создания шкального индикатора не основе интегральных линеек тиристоров// Разработка телевизионного устройство визуального контроля рабочей зоны для лазерных, технологических устоновок "Кзснт-12,15" и устройств на базе серийно выпускаемых приборов: Отчет о НИР. Науч.рук. к.ф.-м.н. Гурин Н.Т. Ульяновск.политехи.ин-т; :?ГР 0182.0023264, инв.??028-' .00242S7. - Ульяновск. -1933. - С.11-52.

12. Бакланов С.В., Гурин Н.Т-., Гайтан В.В., Ряпосов В.Б. Нейристоры с импульсным напряжением питания и их применение// Разработка «-исследование »икреэяектроиных и оптозлектр.онных устройств и технологии их изготовления: Отчет о НИР. -Науч.рук. к.{.-м.н. Гурин Н.Т. Ульяновск.политехи.ин-т; !ТР 0181.4012S10, инв. "0284. 0011723. - Ульяновск. - 1383. - С.6-20.

13. Зокланоз С.Б., Гурин Н.Т., Гчйтан В.В., Сторожев E.D. Оп-тоэлектроиные шкальные индикаторы повышенной точности с нейристор-ными отсчетными-устройствами// Разработка и исследование микроэлектронных и оптоэлектронних.устройств и технологии 'их изготовления: Отчет о НИР. Науч.рук. к,$.-и.н. Гурин. Н.Т. Ульяновск.политехи.ин-т; УТР 0181 .4012910, инв. ;?0285.00104С5. - Ульяновск. -1984. - С.7-15.

14. Бакланов С.Б., Гурин Н.Т, Анализ механизма связи соседь я ;еек в устройствах с саиосканировонием на базе линеек интеграл них тиристоров// Проведение теоретич-эских и экспериментальных и следовоний физических процессов, протекающих в самоснанирующих оптоэлектронных устройствах и микрозлектронных средствах отобр мекия и регистрации информации: Отчет о НИР. Неуч.рук. к,ф.-м. Турин Н.Т. Ульяновск.политехи.ин-т; Î.TP C18S.0040947, инв."^291 0015370. - Ульяновск. - 1589. - С.14-29.

15. Бакланов С.6., Гурин Н.Т. Моделирование механизма распр странения возбуидения в светоизлучакщих устройствах с самошм еонием// Теоретические и экспериментальные исследования микроэ ктронных средств отобравения и регистрации информации но основе сомоскснируюцих.оптоэлектронных устройств и рнализ их эффектив ности: Отчет о НИР. Науч. рук. к.ф.-м.н, Гурин Н.Т. Ульяновск.пол техн.йн-т; :,ТР 010S.0040947, иле.Т0291.0020703. -Ульяновск.-139Ü.- С.38

16. Бакланов С.Гурин Н.Т., Гайтан B.D. Разработка и иссле вание коммутирующих устройств с самосканированием для электрод минесцентных индикаторов// Теоретические и экспериментальные исс до8Сния г,;инроэлектронных средств отображения и регистрации инф кации на основе самоснанирующих ептоэлектронных устройств и ан их эффективности: Отчет о НИР. Науч.рук. к.ф.-м.н. Гурин Н.Т. Уль новск.политехн.ин-т; ¡РГР 0188.0040947, инз.)? 0291.0020703. - 1 янозск. - 1990. - С. 63-77.

17. Боклтнов С.Б., Гурин Н.Т. Оптопары симистфные для упр ления электролюминесцентными индикаторами// Разработка, теорет1 «ие и экспеоимектальные исследования структур, конструкций и т norm изготовления одноцветных электролюмкнгсценткых кндикаторо схзм упрозления для них, в том числе на основа самоскони^ующих ■^электронных устройств: Отчет о НИР. Науч. рук. к.ф.-м.н. Гурин Улыновск.политехи.ин-т; ¡¡TP 018S.0Û4u947, инв.Г? 0292.000842?. Ульяновск. - 1991. - C.53-60.v; '

13. Бакланов С.Б , Гурии Н.Т., ТсКтан D.B., Липатов А.Ю. Pc боткс и исследование устроГ1Ств; управления тонноплзночными эле реяюминес.центнымя индикаторами// Разработка ¡1 исследование пр цзвов cxer,'oTe"Kîi43CK0i1 к конструктивно-технологической .стыков электсолйминесцентных индикаторных устройств и встроенных схем рав :еиия, s лом числе с ссмоскинированием: Отчет о НИР. Hovm. р к.ф.-м.н. Гурин Н.Т. Ульяновск.политекк.цн-т; ГГР 0188.0040947

инв. ¡F Ü293.0002375. - Ульяновск. - 19S2. - С. 30-53.

19. Бакланов С.6."Моделирование работы сптоэлектронных коммутаторов с самосканирсзсние«// Материалы конференции "Оптикозло-ктронные приборы и устройства в системах распознавания образов, обработки изображений и символьной информации: Катер.меядунар. конф., октябрь 1993, Нурск, Россия. - Курск: Изд-во Курск.поли-техн.ин-та, 1993. - С. 87.

20. Бакланов С.Б., Гурин Н.Т. Оптоэлектронные ко ^мутирующие устройства для злектролюминесцентных устройств отображения информации// Материалы конференции "Оптико-элект'роиые приборы и устройства в системах распознавания образов, обработни изображений

и символьной информации: Мстер.мв.ждунар.нонф., октябрь 1993, Курск, Россия. - Курск: Изд-во Курск.политехи.ин-та, 1993. - С. 03-89. ' '

21. Пат. РФ !?1827050. Коммутирующее устройство/ С.Б.Бакланов, В.В.Гайтан, Н.Т.Гурин. - Опубл. з Б.И., 1993. - ?25.

22. Пат.- РФ по зоявке ИОНЗЗ?^ от 3.07.91. Pea.о выдаче пат. от 8.07.92. Коммутирующее устройство/ С.Б.Бакланов, В.В.Гай-тан, Н.Т.Гурин.

23. Пат. РФ по заявка Р5017А23/25 от 19.12.91 г. Pea. о выдаче пот. от 2.07.93. Оотосимистор/ С.Б.Бакланов, В.В.Гайтан, Н.Т.Гурин.