Розглянуто методи контролю вологості газів, твердих речовин та рідин на основі мікроелектронних сенсорів вологості, зокрема, базових конструкцій ємнісних мікроелектронних плівкових сенсорів, вторинних перетворювачів, оптичних та оптоелектронних сенсорів. Описано фізико-хімічні властивості води, проаналізовано вплив вологості на параметри інтегральних схем та методи її контролю.

Рассмотрены методы контроля влажности газов, твёрдых веществ и жидкостей на основе микроэлектронных сенсоров влажности, в частности, базовых конструкций ёмкостных микроэлектронных плёночных сенсоров, вторичных преобразователей, оптических и оптоэлектрических сенсоров. Описаны физико-химические свойства воды, проанализировано влияние влажности на параметры интегральных схем и методы её контроля.

Нові методи вимірювального перетворення та нове покоління спеціалізованих твердотільних інтегральних схем, які розроблено в останні роки, зумовили кардинальні зміни в сенсорній техніці на базі ємнісних первинних перетворювачів. Наведено результати розроблення контролера ємнісних сенсорів на базі безпосереднього перетворення ємності з сенсора у цифровий код. Контролер реалізовано на сигма-дельта модуляторі "ємність - цифровий код", який є основою анонсованих в 2005 році серії спеціалізованих інтегральних схем AD77XX (Analog Devices, США). За своїми функціональними параметрами - висока точність вимірювання та завадостійкість, термокомпенсація функції перетворення, універсальний шинний цифровий інтерфейс, мінімальне енергоспоживання та габарити тощо, розроблений контролер відповідає вимогам інтелектуальних сенсорних пристроїв.

Запропоновано структурну схему мікроелектронного вимірювача вологості на базі ємнісного первинного перетворювача вологості.

Досліджено особливості застосування операційних підсилювачів rail-to-rail типу у сигнальних перетворювачах мікроелектронних синхронних пристроїв ємнісного типу. Зазначено, що такі сенсорні пристрої є одними з найбільш складних щодо схемної реалізації, що обумовлено необхідністю вимірювати з високою точністю електричну ємність первинного перетворювача сенсорного пристрою. Вперше у процесі побудови rail-to-rail операційних підсилювачів використано інтегрування у вхідному колі двох каскадів на взаємно протилежних за типом провідності низькопорогових метал-діелектрик-напівпровідник-транзисторах, що дозволяє вирішити проблему розширення амплітуди вхідного та вихідного сигналів практично до величини напруги живлення схеми. Створено математичну модель rail-to-rail операційного підсилювача, проаналізовано стабільність таких операційних підсилювачів в схемах ємнісних драйверів, розроблено та досліджено вузли сигнальних перетворювачів мікроелектронних сенсорних пристроїв ємнісного типу.

Розглянуто принципи побудови сигнальних перетворювачів на базі синхронного детектора (СД), що характеризуються високою завадостійкістю та відповідають вимогам щодо сучасної низьковольтної електроніки. Наведено принцип роботи СД, математичний опис та результати модельного дослідження вузлів його схеми. На прикладі результатів експериментальних досліджень продемонстровано ефективність заглушення завад.

Розглянуто програмні засоби для моделювання керуючих пристроїв безпровідних мереж ZigBee на базі 8-бітних мікроконтролерів сімейства 8051. Запропоновано методику відлагодження основних режимів роботи мікроконтролера та периферійних пристроїв в програмному середовищі PROTEUS. Показано особливості використання цього програмного пакета в процесі проектування керуючого пристрою на базі мікроконтролера СС2530.

Запропоновано методику вимірювання яскравості органічної світловипромінювальної структури та розроблено схемотехнічне рішення для автоматичного регулювання яскравості свічення органічного світлодіода залежно від освітленості приміщення. Змодельовано та оптимізовано схему електричну принципову у програмному середовищі Proteus. Запропонована схема надає можливість оптимізувати роботу світловипромінювального пристрою та за рахунок використання органічних світлодіодів і системи їх регулювання знизити енергоспоживання.

Висвітлено основи квантової хімії, необхідні для визначення основних геометричних, енергетичних та спектральних властивостей молекул, їх електрохімічних і напівпровідникових властивостей з погляду потреб електронної техніки. Розглянуто базові структури елементів, пристроїв органічної електроніки, фізичні основи їх функціонування. Розкрито фізичні властивості базових органічних матеріалів, зокрема напівпровідників та інтерфейсів на їх основі, а також контактні явища. Увагу приділено методам дослідження їх кінетичних та інтерфейсних властивостей. Наведено принципи роботи та чинники, що впливають на функціонування органічних фотовольтаїчних елементів, починаючи від одношарових електронних структур та завершуючи тандемними і барвниково-сенсибілізованими сонячними елементами. Детально розглянуто природу електролюмінесценції в органічних напівпровідниках. Описано принцип роботи та особливості конструкцій світловипромінювальних структур.

Наведено основні постулати квантової хімії для органічної електроніки. Розглянуто методи визначення рухливості носіїв струму органічних напівпровідників (ОН). Подано інформацію про контактні явища в ОН, зокрема висвітлено особливості механізмів інжекції заряду в гетероструктурах на основі ОН. Описано базові структури й особливості функціонування нанорозмірних елементів, пристроїв електронної техніки: сонячних фотоелементів, світловипромінювальних структур, транзисторних структур, сенсорів тощо. Розглянуто фізико-хімічні основи технології створення електронних структур органічної електроніки.

Наведено результати дослідження параметрів органічних світловипромінювальних структур на основі SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) модельних досліджень. Розроблено SPICE модель діодної структури, яку реалізовано у вигляді схеми заміщення на основі базових компонентів симулятора. Дана модель може бути розширена шляхом введення додаткових компонентів схему заміщення, що забезпечує вищу точність представлення специфіки структури. Наведено графічні результати досліджень моделі OLED структури за зміни внутрішніх параметрів. Отримані дані є параметрами реальних структур і характеризуються достатньо ефективною адаптацією до експериментальних даних конкретних взірців.

Запропоновано електричну принципову схему приладу тестування органічної світлодіодної матриці максимальним розміром 16 x 16 триколірних пікселів, з діапазоном струмів керування 5 - 30 мА, дискретним шістнадцятирівневим регулюванням напруги живлення в діапазоні від 2 до 6 В з кроком 0,25 В. Прилад розроблений з метою дослідження надійності напрацювання на відмову органічної світлодіодної матриці за різних режимів експлуатації, граничних електричних та динамічних характеристик, часу втрати яскравості свічення від 100 до 70 %. Запропонований прилад тестування спроєктований на двох платах (два модулі) задля гнучкої модернізації в разі необхідності. Основним модулем є контролер світлодіодної панелі. Він побудований на восьмибітному мікроконтролері ATMega8515. Оскільки розміри тестового поля панелі малі, швидкодії такого мікроконтролера цілком достатньо. Мікроконтролер здійснює динамічне керування драйвером дисплею, напругою живлення дисплею, також обмін даними з комп'ютером через інтерфейс USART з використанням перетворювача шини USB-USART. Внутрішньої оперативно запам'ятовуючої пам'яті (ОЗП) мікроконтролера недостатньо, тому дані для виведення на панель дисплею зберігаються у зовнішній пам'яті типу SRAM, яка підключена до мікроконтролера. Підлеглим модулем є плата драйвера світлодіодної матриці. Живлення світлодіодів здійснюється від окремого регульованого джерела напруги, що додатково дозволяє регулювати загальну яскравість дисплея, дослідити його роботу в різних діапазонах напруг живлення. Комутація напруги живлення по рядках здійснюється через електронні ключі на мікросхемі TD62783. Вибір рядка матриці проводиться 4-на-16 дешифратором 74HC4514. Для керування яскравістю світлодіодів по стовпцях використані спеціалізовані мікросхеми WS2801. Вони забезпечують розрядність керування по 8 бітів на колір, разом 24 біти, що більше 16 млн відтінків. Двопровідна схема запису даних та можливість каскадування зменшує кількість дротів в схемі. Можливість підключення резисторів оберненого зв'язку (RFB, GFB, BFB) стабілізатора струму світлодіода, дозволяє компенсувати розкид параметрів світлодіодної матриці підбором номіналів цих резисторів. Окремий модуль живлення забезпечує стабілізацію напруг живлення цифрових мікросхем та світлодіодної матриці.

Розроблено високоефективні багатошарові нанорозмірні органічні структури білого кольору випромінювання на основі міжмолекулярних і внутрішньомолекулярних ексиплексутворюючих матеріалів та розроблено мікросхемотехніки нового покоління контролерів для керування режимами роботи WOLED та світлодіодної матриці на їх основі. Досліджено сполуки донорно-акцепторного типу з внутрішньомолекулярними станами перенесення заряду у яких вперше виявлено явище уповільненої термоактивованої флуоресценції (TADF). На основі інтерфейсних ексиплексів розроблено OLED відповідно синього та зелено-жовтого кольору. Запропоновано новий підхід до створення ефективних WOLED, що полягає у використанні комбінації фосфоресцентного синього випромінювання іридієвого комплексу та широкого високоефективного TADF випромінювання ексиплексного типу. Запропоновано нову концепцію формування WOLED на основі ширококолірних ексиплексів і подвійного TADF. Розроблено високоефективну структуру білого кольору випромінювання шляхом поетапного осадження синьої та помаранчевої компонент. Досліджено характеристики OLED методом імпедансної спектроскопії для визначення рухливості носіїв заряду. Розроблено методику визначення деградації WOLED за часовою зміною імпедансних характеристик під час функціонування. Наведено результати моделювання систем керування OLED структур із поєднанням функцій двостадійного підвищення напруги живлення та in-situ. Розроблено метод модельного дослідження та параметричного аналізу мікроелектронних контролерів OLED структур. Розроблено інтелектуальний контролер, який забезпечує поєднання функцій одно- чи двостадійного підвищення напруги живлення; програмного керування режимом живлення OLED структур; мультирежимного вимірювання BAX OLED структур; вимірювання колірної температури; керування режимом роботи та вимірювання OLED структур через універсальну шину USB інтерфейсу; керування режимами роботи OLED структур безконтактним ємнісним сенсором. Контролер реалізовано на програмованій системі на кристалі PSoC 5LP Cypress Semiconductor.

Розглянуто широке коло питань з вивчення та застосування аналогової та цифрової схемотехніки для реалізації сигнальних перетворень. Значну увагу приділено загальним підходам побудови мікроелектронних функціональних пристроїв. Викладено особливості побудови елементів аналогової мікросхемотехніки - від елементарних транзисторних схем на дискретних елементах і до сучасної інтегральної схемотехніки на перемикальних конденсаторах. Розглянуто основні типи підсилювачів - операційні, диференційні, з цифровим та аналоговим керуванням, з компенсацією напруги зміщення, а також сигнальні перетворювачі імпедансного типу, формувачі опорної напруги та стабілізатори живлення, логарифмічні сигнальні перетворювачі, аналогові перемножувачі, детектори та вимірювальні випрямлячі, фільтри тощо. Значну увагу приділено сучасній цифровій схемотехніці. Розглянуто основи систем числення та бульової алгебри, базові логічні елементи, характеристики та різновиди цифрових мікросхем, схемний синтез логічних функцій, комбінаційні пристрої кодування та комутації, арифметичні пристрої, тригери, регістри, лічильники, пристрої пам'яті та генератори імпульсних сигналів. Викладено інформаційні, арифметичні, логічні та схемотехнічні основи сигнальних конвертерів та інтерфейсів, зокрема цифро-аналогових перетворювачів, аналого-цифрових перетворювачів, перетворювачів типу "ємність - цифра", цифрових інтерфейсів, інтерфейсів з гальванічним розділенням та мікроконвертерів. Розглянуто питання моделювання та розроблення сигнальних перетворювачів імпедансу, зокрема представлено задачі схемотехнічного моделювання, методики дослідження. Висвітлено узагальнені структурні схеми та елементну базу, особливості моделювання функціональних вузлів - підсилювальних каскадів, вхідних кіл, синхронних детекторів, інтеграторів. Детально розглянуто параметричний аналіз пристроїв імпедансної спектроскопії та шляхи модифікації сигнальних перетворювачів імпедансу.

Розглянуто теорію та принципи молекулярної люмінесценції та її застосування в органічних світловипромінювальних структурах, базові структури та принцип роботи. Описано електрофлуоресцентні органічні світловипромінювальні структури синього та зеленого кольорів свічення, електрофосфоресцентні органічні світловипромінювальні структури із випромінюванням у високоенергетичній ділянці оптичного випромінювання, синього, оранжевого та червоного кольорів свічення із випромінюванням у синьо-зеленій області видимого спектра, органічні світловипромінювальні структури жовтого, оранжевого та теплого білого кольорів свічення. Наведено схематичні рішення мікроелектронного керування органічними світловипромінювальними структурами.

Проаналізовано сучасний стан створення елементів, пристроїв на основі органічних матеріалів. Розглянуто теоретичні основи функціонування органічних світловипромінювальних, фотовольтаїчних структур, польових транзисторів та інші. Описано базову технологію їх створення. Наведено методи запобігання деградації органічних нанорозмірних плівок і структур на їх основі. Описано основні методи дослідження їх структурних і морфологічних параметрів. Зазначено, що наведені загальні основи квантової хімії для органічної електроніки забезпечують визначення основних, енергетичних і спектральних властивостей органічних матеріалів. Обговорено фізичні властивості функціональних органічних напівпровідників та інтерфейсів на їх основі, включно з контактними явищами. Увагу приділено методам дослідження їх кінетичних та інтерфейсних властивостей. Акцентовано на фізико-хімічних основах функціонування пристроїв органічної електроніки, найсучасніших досягненнях у технології їх створення, представлено теоретичні й експериментальні методи аналізу властивостей органічних матеріалів і структур на їх основі. Описано базові структури органічної електроніки, на яких ґрунтується їх функціонування, представлено основні технологічні методи створення пристроїв органічної електроніки. Наведено принципи роботи та фактори, що впливають на функціонування органічних одношарових, тандемних і барвниково-сенсибілізованих фотовольтаїчних елементів для сонячних елементів. Розглянуто природу електролюмінісценції в органічних напівпровідниках і принцип роботи ОСВС. Подано новітні результати дослідження високоефективних світловипромінюючих структур. Наведено принцип роботи та конструктивно-технологічні рішення різноманітних транзисторних структур. Поряд з описом технологічних органічних напівпровідникових структур розглянуто методи дослідження структурних і морфологічних властивостей тонких органічних плівок.