А.Г. Гудков1, В.Г. Тихомиров2, С.В. Чижиков3

1,3 МГТУ им. Н.Э. Баумана (Москва, Россия)

2 Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)
Санкт-Петербург, Россия)

3 ООО «НПИ ФИРМА «ГИПЕРИОН» (Москва, Россия)

Постановка проблемы. Микроволновая радиотермометрия (МР) - один из методов исследования внутренних органов человека, активно применяемый в медицине. Однако к параметрам радиометрических приемников, являющимся основными элементами радиотермографа, предъявляются высокие требования, обеспечить которые можно, применяя технологии микроэлектроники и современной полупроводниковой СВЧ компонентной базы различного назначения. Перечисленные технологии позволяют создавать приемно-передающие тракты в виде монолитно-интегральных схем (МИС), обеспечивающих как снижение коэффициента шума приемного тракта, так и уменьшение потери мощности сигнала от антенн к усилителю. Усилительный тракт радиотермографа на основе имеющихся на рынке транзисторов потребляет недопустимо большое количество энергии, что ведет к повышению тепловыделения и, как следствие, к внесению дополнительных ошибок в измерения. Следовательно, для повышения надежности радиотермографа необходим новый вариант базового транзистора для МИС-усилителя с пониженным энергопотреблением.

Цель. Разработать базовый транзистор для МИС-усилителя с пониженным энергопотреблением для повышения надежности радиотермографа.

Результаты. Проведена оптимизация конструкции транзистора, которая позволила получить расчетную характеристику крутизны, наглядно показывающую возросшие усилительные свойства предложенного транзистора в области малых токов, что обеспечивает существенное снижение токопотребления всей микросхемы.

Практическая значимость. Значительное повышение крутизны передаточной характеристики предложенной конструкции транзистора указывает на возможность применения данной перспективной элементной базы в составе микроволновых радиометров.

Гудков А.Г., Тихомиров В.Г., Чижиков С.В. Гетероструктурный транзистор для энергоэффективного малошумящего усилителя радиотермографа на основе монолитных интегральных схем // Радиотехника. 2023. Т. 87. № 3. С. 166−173.
DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202303-16

1. Гуляев Ю.В., Леушин В.Ю., Гудков А.Г., Щукин С.И., Веснин С.Г., Кубланов В.С., Порохов И.О., Седанкин М.К., Сидоров И.А. Приборы для диагностики патологических изменений в организме человека методами микроволновой радиометрии // Нанотехнологии: разработка, применение. 2017. № 2. Т. 9. С. 27-45.
2. Vesnin S., Sedankin M., Leushin V., Skuratov V., Nelin I., Konovalova A. Research of a microwave radiometer for monitoring of internal temperature of biological tissues // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2019. V. 4. № 5. Р. 6-15.
3. Гудков А.Г., Веснин С.Г., Леушин В.Ю. и др. Микроминиатюризация многоканальных многочастотных радиотермографов // Медицинская техника. 2022. № 4. С. 4-7.
4. Gudkov A.G., Leushin V.Y., Vesnin S.G., et al. Studies of a Microwave Radiometer Based on Integrated Circuits // Biomed. Eng. 2020. V. 53. Р. 413–416.
5. Александров Р.Ю. Монолитные интегральные схемы СВЧ: взгляд изнутри // Компоненты и технологии. 2006. № 9. С. 174-182.
6. Шахнович И. Твердотельные СВЧ-приборы и технологии. Невоспетые герои беспроводной революции // Электроника. 2005. № 4. С. 12-19.
7. Чижиков С.В., Тихомиров В.Г., Гудков Г.А. Исследование влияния топологии базового транзистора на статические характеристики с целью определения оптимальной конструкции транзистора в составе МИС для микроволновой радиотермометрии // Нанотехнологии: разработка, применение – XXI век. 2020. Т. 12. № 4. С. 46–52. DOI: 10.18127/j22250980-202004-04.
8. Чижиков С.В., Соловьёв Ю.В. Элементная база МИС СВЧ для микроволновой радиотермометрии // Нанотехнологии: разработка, применение – XXI век. 2020. Т. 12. № 2. С. 48-57. DOI: 10.18127/j22250980-202002-06.
9. Громов Д.В., Краснюк А.А. Материаловедение для микро и наноэлектроники: Учеб. пособие. М.: МИФИ. 2008. 156 с.
10. Шур М. Современные приборы на основе арсенида галлия: Пер. с англ. М.: Мир. 1991. 632. 96 с.
11. Бойко К.В., Нойкин Ю.М., Нойкина Т.К. Тостолуцкий С.И. Твердотельная электроника СВЧ: Учеб.-методич. пособие. Ростов-на-Дону: ЮФУ. 2008. Ч. 12. С. 35.
12. Абгарян К.К., Ревизников Д.Л. Численные методы в моделировании электронных свойств наноразмерных гетероструктур: Учеб. пособие. МАИ. 2017. 109 с.
13. Sentaurus™ Device User Guide. Version K-2015.06. 1494 с.
14. Nandha Kumar Subramani. Physics-based TCAD device simulations and measurements of GaN HEMT technology for RF power amplifier applications. 2017. 321 c.
15. Tikhomirov V.G., Gudkov A.G., Agasieva S.V., Dynaiev D. D., Popov M.K., Chizhikov S.V. Increasing efficiency of GaN HEMT transistors in equipment for radiometry using numerical simulation // Journal of Physics Conference Series. 2019. 1410:012191.