25 вересня 2026 року відбулося  засідання наукового гуртка здобувачів вищої освіти «Актуальні проблеми електроніки та електроенергетики» кафедри гідротехнічного будівництва, водної та електричної інженерії факультету архітектури та будівництва.

          Відповідно до плану роботи, тема засідання: «Обговорення тем нових досліджень та огляд літератури за обраними темами», які будуть досліджені членами наукового гуртка при його роботі в 2026-2027 н.р. З доповіддю  по цьому питанню виступив керівник наукового гуртка к.т.н., доцент Литвиненко В.М.

У своїй доповіді доповідач висвітлив основні теми досліджень, які заплановано провести в 2026-2027 н.р. Планується дослідити  наступні теми:

1. Проблеми та перспективи розвитку електроенергетики в Україні.

2. Оптимізація технології виготовлення варикапа з коефіцієнтом перекриття за ємністю К_С ≥ 20.

3. Проблеми забезпечення енергозбереження в побуті.

4. Проблеми забезпечення енергозбереження на виробництві.

5. Керовані випрямлячі та інвертори.

6. Проблеми технології виготовлення імпульсних діодів та шляхи її оптимізації.

7. Дослідження впливу технологічних факторів на зворотні характеристики напівпровідникових приладів.

Сьогодні в Україні існує близько 5 видів електростанцій: АЕС, ТЕС, СЕС, ВЕС, ГЕС, які забезпечують усю країну електроенергією. Основні проблеми електричних станцій, а саме ТЕС і АЕС, полягають у тому, що ресурси, які вони використовують для роботи, є обмеженими та вичерпними у природі. Для роботи ТЕС потрібні: вугілля, газ, мазут. Для АЕС – ядерне паливо. Оскільки на даний час є проблеми з видобутком вугілля на Сході країни ми вимушені купляти його у інших країн. З ядерним паливом ситуація не краща. Паливо для українських АЕС закуповують в інших країнах. Створення власного виробництва ядерного палива є неможливим через його надзвичайно високу вартість. Атомна енергетика може працювати лише за умов державної фінансової підтримки. Тариф на вироблену АЕС електроенергію не покриває цілу низку необхідних витрат, зокрема на видобуток урану, на закриття станцій, на утилізацію відходів. У ГЕС одна із проблем це те, що вони потребують модернізації. Перевагами ГЕС є низька собівартість електроенергії, швидка окупність, висока маневреність, що дуже важливо в періоди пікових навантажень, є можливість акумулювання енергії. Але навіть використання потенціалу всіх річок світу забезпечить тільки приблизно четверту частину необхідної енергії.

Для варикапів без зворотного градієнта концентрації домішки в базі К_С знаходиться в межах 2,0…2,3, а для варикапів зі зворотним градієнтом концентрації (ЗГК) домішки в базі К_С, зазвичай, в межах від 6 до 9, а для деяких типів може досягати 20. З іншого боку, виникла проблема низького виходу придатних варикапів зі ЗГК домішки в базі за рахунок розкиду значень номінальної ємності приладових структур за площею пластини. Як показав аналіз технологічного процесу виготовлення варикапа, основною причиною розкиду значень ємності варикапа є нерівномірність фронту розподілу ЗГК домішки в базі по  площі пластини. Однією з причин є те, що іони фосфору при іонному легуванні потрапляють на пластину з різними швидкостями, які визначають глибину їх проникнення в об'єм кремнієвої пластини. Інша причина пов'язана з тим, що практично всі атоми фосфору після процесу іонного легування знаходяться в міжвузлях і тому електрично не активні, що є однією з причин нерівномірної дифузії атомів фосфору в процесі їхньої подальшої розгонки. У зв'язку з цим була розроблена оптимізована технологія отримання ЗГК домішки в базі. У відповідністю з цією технологією, процес іонного легування варикапних структур фосфором проводився через тонку плівку SiО₂, отриману хімічним окисленням, а також був введений в технологічний маршрут додатковий низькотемпературний відпал перед розгонкою фосфору в процесі формування зворотного градієнта концентрації фосфору в базі варикапу, що  сприяло підвищенню рівномірності значень ємності варикапів за площиною пластини і, як слідство, дало можливість підвищити вихід придатних варикапних структур на контролі їх номінальної ємності. 

          Основними заходами по енергозбереженню в побуті являються:

- заощадження ресурсів: газу, тепла, води тощо;

- утеплення приміщень;

- встановлення сучасних приладів обліку енергоресурсів;

- перехід на більш сучасні, тобто енергозберігаючі та альтернативні джерела енергії.

          Основними заходами по енергозбереженню на виробництві являються:

- оновлення застарілої виробничої техніки;

- оновлення систем зовнішнього та внутрішнього освітлення;

- модернізація виробничих площ;

- впровадження на підприємствах альтернативних джерел енергії.

    Можливість зміни величини постійної напруги на навантаженні за необхідним законом у заданих межах може бути реалізована за допомогою керованих випрямлячів, які будуються на керованих вентилях, наприклад, на тиристорах. Інвертори, ведені мережею - це перетворювальні пристрої, які забезпечують передачу енергії від джерела постійної напруги у мережу змінної напруги, напруга та частота якої обумовлюються стороннім потужним джерелом напруги. Ці пристрої виконуються на основі керованих випрямлячів (до речі, останні також відносять до перетворювачів, ведених мережею). Автономні інвертори – це пристрої, що працюють на автономне навантаження і призначені для перетворення напруги постійного струму в напругу змінного струму заданої або регульованої частоти.

У схемах перемикання імпульсні діоди працюють у режимі насичення, для якого дуже важливо мати мінімальний час перерозподілу накопиченого заряду, що пов’язано з часом життя носіїв заряду. Традиційним методом зменшення часу життя носіїв струму є введення в об’єм кристала діодної структури домішок, які мають великий переріз захоплення носіїв заряду. Найбільш часто в якості такої домішки використовується золото. Атоми золота служать досить ефективними центрами рекомбінації і, отже, процес дифузії золота, що застосовується для зменшення часу життя неосновних носіїв заряду, має істотний вплив на струм витоку діодів. Цей вплив значно підсилюється при наявності високої щільності структурних дефектів у активних областях діодних структур. Для запобігання утворення структурних дефектів необхідно було обрати ефективний метод гетерування. Труднощі вибору полягали в тому, що для імпульсного діода, який виготовляється із застосуванням легування його структури золотом, не можна було використовувати гетер, що функціонує протягом усього маршруту виготовлення діодних структур через поглинання областю гетера атомів золота. Були випробувані кілька методів гетерування дефектів, що пов'язані з передокислювальним і післяокислювальним відпалом в інертному середовищі. Найефективнішим виявився передокислювальний відпал пластин в атмосфері аргону (120 л/год) при температурі 1170°С ... 1180°С протягом 4 год.

Вплив дефектів і домішок, в першу чергу, позначається на зворотній галузі вольт-амперної характеристики (ВАХ) діода, тому що зворотні струми відносно малі. Рівень зворотних струмів кремнієвих діодів визначаються багатьма факторами, а саме: досконалістю епітаксіальної структури, технологічними режимами формування р-n переходу, електричними характеристиками захисних покриттів, матеріалом та режимами отримання омічних контактів, станом поверхні р-n переходу. Багатофакторна залежність зворотного струму діодів робить завдання встановлення механізму проходження струму в них дуже складною, але необхідною, тому що знання останнього дозволяє за допомогою відповідного коригування технологічного процесу суттєво підвищити вихід придатних діодів. Цілий ряд фізичних механізмів (аномальна дифузія нікелю вздовж структурних дефектів, утворення преципітатів нікелю на дефектах тощо) може призводити до деградації зворотних характеристик кремнієвих діодів у процесі відпалу плівки нікелю після її осадження. Незважаючи на використання у виробництві різних методів гетерування, відсоток виходу придатних діодів залишається відносно низьким. Тому важливим завданням являється розробка нових ефективних методів гетерування.

Сонячна енергетика

Енергозбереження в побуті

Гібридні електростанції

У засіданні наукового гуртка та обговорені запропонованих питань прийняли активну участь здобувачі 1-4 курсів та магістри першого та другого року навчання, які навчаються за спеціальностями 141 електроенергетика, електротехніка та електромеханіка та G3 Електрична інженерія.

Автор:  Литвиненко В.М. (25.09.26року)