РАДІОВИМІРЮВАЛЬНИЙ ПЕРЕТВОРЮВАЧ КОНЦЕНТРАЦІЇ ГАЗУ НА ОСНОВІ ТРАНЗИСТОРНОЇ СТРУКТУРИ З NDR ДЛЯ ДІАГНОСТИКИ ШТАМІВ БАКТЕРІЇ HELICOBACTER PYLORI
Ключові слова:
радіовимірювальний частотний перетворювач, від’ємний диференційний опір, реактивні властивості, концентрація газу, Helicobacter PyloriАнотація
В статті розглянуто радіовимірювальний перетворювач концентрації газу для діагностики штамів бактерії Helicobacter Pylori. Одним із перспективних напрямків при побудові перетворювачів концентрації газу для дихальної діагностики є використання частотних перетворювачів концентрації газу на основі реактивних властивостей транзисторних структур з від’ємним диференційним опором (NDR). Даний тип перетворювачів дозволяє розв’язати задачу використання аналогово-цифрових перетворювачів, оскільки реалізовує метод перетворення «інформативний сигнал — частота», який є одним з найкращих для подальшої обробки на комп’ютері. Проведені теоретичні та практичні дослідження показали, що використовуючи реактивні властивості напівпровідникових приладів та транзисторні структури, в яких існує від’ємний диференційний опір, можна значно підвищити чутливість та точність вимірювання концентрації газу, зокрема NH3. Авторами запропонований та досліджений радіовимірювальний перетворювач концентрації газу який побудований на основі транзисторної структури з від’ємним диференційним опором та газочутливим елементом до NH3. При зміні концентрації газу змінюється провідність чутливого елемента який адсорбує молекули NH3, що в свою чергу змінює активну та реактивну складові повного опору транзисторної структури. Реактивна складова повного опору транзисторної структури має ємнісний характер. Ця ємність входить в склад загальної ємності, що виникає на електродах стік двозатворного МДН-транзистора — колектор біполярного транзистора, яка разом з індуктивністю L утворюють резонансне коливальне коло. Розроблена динамічна математична модель частотного перетворювача концентрації газу методом змінних станів. Динамічна модель автогенераторного вторинного перетворювача концентрації газу дозволяє визначити значення частоти вихідного сигналу в залежності від зміни концентрації газу в будь-який момент часу. Отримано аналітичні вирази функції перетворення і рівняння чутливості. Чутливість розробленого пристрою для діагностики штамів бактерії Helicobacter Pylori складає від 2,1 кГц/ppm до 3,4 кГц/ppm.
