Імітаційне моделювання інформаційно-вимірювальних систем характеристик при-строїв мікросистемної техніки

Анотація

Доведена необхідність проведення імітаційного моделювання інформаційно-вимірювальних систем фізичних характеристик пристроїв мікросистемної техніки та показані особливості такого моделювання. Показано, що застосування методів математичного моделювання для пристроїв мікросистемної техніки не є коректним через невідповідність класичних фізичних законів для мікро- та нанорозмірних об‘єктів. При цьому встановлено, що саме застосування імітаційних моделей та сучасних комп‘ютерних засобів, які можуть якісно реалізувати ці методи, дозволяє провести високоякісне моделювання пристроїв мікросистемної техніки на якісно новому рівні в режимі реального часу. З‘ясовано, що перевагами таких імітаційних моделей (реалізованих на базі математичного процесору MatLab Simulink) є можливість урахування процесів та явищ, що мають місце на мікрометричному рівні (мікрокапілярні явища, поверхневий мікрострум та трибозаряд, екзодифузія електронів з поверхні, міжмолекулярна взаємодія тощо). В процесі проведеного моделювання, побудовані та досліджені імітаційні моделі інформаційно-вимірювальних систем різних фізичних характеристик (поверхневого заряду, мікронерівностей, мікротвердості, зносостійкості, градієнту температур), що можуть виникати на стаціонарних та динамічних поверхнях мікросистемних компонентів пристроїв. Проведена верифікація отриманих результатів моделювання показала високу їх збіжність з результатами експерименту (розбіжність між результатами моделювання та експериментально отриманими даними не перевищувала 8,5%), а також точність (відносна похибка при визначенні таких характеристик становила 4,5-11,2%) та надійність (ймовірність отримання адекватних результатів, не менше 0,996) отриманої моделі. Авторами запропоновано використовувати отримані внаслідок імітаційного моделювання результати при проєктуванні інформаційно-вимірювальних систем фізичних характеристик пристроїв мікросистемної техніки різного призначення.