В соответствии со специализацией кафедры электроники и наноэлектроники научно-исследовательская работа кафедры проводится по следующей основной теме – «Разработка электротехнических комплексов на основе информационно-измерительной, преобразовательной и управляющей техники». При этом работа ведётся по следующим направлениям.

1.1. Исследование и разработка методов и аппаратно-программных комплексов (АПК) для обеспечения качества и надежности силовых полупроводниковых приборов и преобразователей на их основе.

1.2. Исследование и применение ультрафиолетовых, аэроионизационных и озонаторных технологий в промышленности, сельском хозяйстве, быту и медицине.

1.3. Разработка и исследование АПК для очистки воздуха и воды.

1.4. Разработка АПК для испытания силовых полупроводниковых приборов на предельные токи до 5 кА и предельное напряжение до 5 кВ.

1.5. Разработка электронной аппаратуры различного назначения на основе промышленных контроллеров.

1.6. Исследование свойств полупроводниковых материалов и структур.

1.7. Моделирование электрических и тепловых процессов в полупроводниковых приборах, электронных устройствах и системах.

1.8. Исследование процессов в электроприводах и системах их управления.

1.9. Разработка и исследование микроконтроллерных устройств.

В настоящее время кафедра участвует в стратегическом проекте «Фотоника, функциональная электроника, цифровые решения и искусственный интеллект – драйверы роста экономики региона» по программе ПРИОРИТЕТ 2030, реализуемой в университете (Мероприятие Б. – Развитие и реализация прорывных научных исследований и разработок, в том числе получение по итогам прикладных научных исследований и (или) экспериментальных разработок результатов интеллектуальной деятельности, охраняемых в соответствии с Гражданским кодексом Российской Федерации).

В настоящее время кафедрой выполнены следующие разработки и исследования по пунктам программы Б 2.6 и Б 3.3.

Б 2.6 Разработка аппаратно-программные комплекса для бактерицидного обеззараживания воздуха помещений на базе ультрафиолетовых и ионо-озоновых технологий.

1. Проведено моделирование в программной среде Multisim датчиковой системы, и прибора для определения осаждения пыли на пластинах в среде дутьевого воздуха.

2. Разработана структурная схема малогабаритного высокопроизводительного очистителя воздуха рециркуляторного типа с электростатическим фильтром.

3. Разработана новая схема высоковольтного генератора постоянного тока для ионизатора эффлювиального типа высокопроизводительный метод быстрого нагрева силовых полупроводниковых приборов при испытаниях.

4. Разработана новая схема электронного пускорегулирующего аппарата для амальгамных бактерицидных ламп.

5. Разработана схема аппаратно-программного комплекса для управления гидропонной установкой, используемой для очистки воздуха в среде выращивания растений.

Б 3.3 Разработка современных автоматизированных аппаратно-программных комплексов для испытания силовых полупроводниковых приборов на предельные токи до 5 кА и напряжение до 10 кВ

1. Проведено моделирование в программной среде Synopsys TCAD и экспериментальные исследования электротепловых процессов в силовых диодах при внешнем нагреве.

2. Разработан высокопроизводительный метод быстрого нагрева силовых полупроводниковых приборов при испытаниях.

3. Разработаны и получены два свидетельства на программы ЭВМ для управления с помощью ПЛИС (программируемая логическая интегральная схема) источниками испытательного тока для силовых полупроводниковых приборов напряжением с полусинусоидальной и синусоидальной с постоянным смещением формами.

4. Разработан источник испытательного тока для силовых полупроводниковых приборов модульного типа.

5. В программной среде COMSOL Multiphysics проведено моделирование силового высокочастотного импульсного трансформатора для питания источников испытательного тока для силовых полупроводниковых приборов. Проведена экстракция параметров эквивалентной схемы трансформатора.

6. Проведено моделирование работы мощного импульсного источника питания на основе модели силового высокочастотного импульсного трансформатора. Проведена оценка потерь и распределения температуры в трансформаторе при работе в высокочастотном режиме.

7. Разработан линейный стабилизированный источник питания со сверхмалыми пульсациями для измерительных частей автоматизированных аппаратно-программных комплексов для испытания силовых полупроводниковых приборов.

8. Разработано схемотехническое решение комбинированного режима заряда ионисторной батареи, на базе которой возможно осуществление автономного источника импульсного питания источника тока для испытания полупроводниковых приборов.

8. Разработан новый метод определения параметров силовых полупроводниковых приборов в состоянии низкой проводимости.

9. Разработан новый способ определения теплового сопротивления силовых полупроводниковых приборов паянной конструкции.

Сотрудниками кафедры разработаны аппаратно-программные комплексы АПК-АДИП, предназначенные для испытания и диагностики качества силовых полупроводниковых приборов (СПП) различной мощности и конструкций на основе карбида кремния, кремния, арсенид галия и нитрида галия, рассчитанных на предельные токи от 1 А до 5 кА и напряжение до 5 кВ.

В настоящее время АПК-АИП применяются:

1) на предприятиях, эксплуатирующих преобразователи на основе СПП, следующих отраслей экономики:

– Российские железные дороги и метрополитены;

– атомные и гидро- электростанции;

– цветная и чёрная металлургия;

– нефтяная и газовая промышленность;

– на нефте- и газопроводы;

– на иных предприятиях, где используется преобразовательная техника на основе СПП;

2) на предприятиях электротехнической промышленности при производстве СПП и электрических преобразователей на их основе.

Устройства АДИП применяют более 40 крупных предприятий России. Ссылка на сайт с информацией об АПК-АДИП в интернете:

https://www.youtube.com/watch?v=F-6rHGtP12E

https://www.youtube.com/watch?v=23AUmqArPUQ

https://www.youtube.com/watch?v=ZKhLwMcZnYI

https://cloud.mail.ru/public/k3uy/gqaUeGT11

Преподавателями кафедры по информации, представленной на сайте  eLibrary, опубликованы свыше 950 статей, учебников, учебных пособий. В это число также входит информация о патентах на изобретения и свидетельствах о регистрации программы для ЭВМ.

В таблице 1 представлена информация о публикациях преподавателей кафедры индексированные в РИНЦ

На кафедре ежегодно участвует во всероссийской с международным участием научной конференции «Огарёвские чтения» и в научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов Национального исследовательского Мордовского государственного университета им. Н.П. Огарёва.

Также преподаватели и студенты участвуют в работе других всероссийских и международных конференциях, проводимых в университетах России (Новосибирск, Чебоксары, Томск, Пенза, Ульяновск, Саратов, Курск) и за рубежом (Бишкек).

На кафедре действует секция интернет-журнала «Огарев-online». Под рубрикой «Элементная база, аппаратные и программные средства технических систем», ответственным редактором которой является к.т.н., доцент кафедры О. В. Шишов (https://journal.mrsu.ru/tech). В этом журнале публикуются преподаватели, студенты и аспиранты кафедры.

На кафедре регулярно проводится региональная конференция-семинар «Современные технологии промышленной автоматизации»  с участием представителей компании ОВЕН, конкурс по соревнованию студентов МГУ им. Н. П. Огарёва со студентами иногородних вузов по программированию промышленных контроллеров, интеллектуальная олимпиада (номинации «Робототехника») Приволжского федерального округа студентов Руководитель О. В. Шишов.

Профессор кафедры И. В. Гуляев участвует в редакционном комитете ВАКовского журнала «Интеллектуальная электротехника» (Нижний  Новгород), а также является:

– членом диссертационных советов по защите кандидатских и докторских диссертаций Самарского государственного  технического университета (Председатель Стариков А.В.) и Национального исследовательского технологического университета МИСиС экспертный совет (Председатель Ляхомский А.В.);

– членом оргкомитета АЭП 2022. г. Тула

– членом-корреспондентом Международной инженерной Академии (Corresponding Member of International Academy of Engineering);

– членом эксперной комиссии ВАК.

При кафедре действует малое инновационное предприятие – ООО НИЦ «РАДИОЭЛЕКТРОННАЯ ТЕХНИКА – МГУ, директором которого является заведующий кафедрой Н. Н. Беспалов. Основной тематикой работы НИЦ РЭТ–МГУ является реализация различных электронных устройств и комплексов.

При кафедре также действуют:

– СКБ «Прибор-МГУ» по руководством заведующего кафедрой Н. Н. Беспалова (в работе СКБ «ПРИБОР – МГУ» участвует до 10 человек из числа студентов, магистрантов и аспирантов);

– студенческая научно-исследовательская лаборатория «Современные технологии промышленной автоматизации» (Шишов О. В.)в работе которой  участвует до 15 человек из числа студентов и магистрантов.

Тематика работ СКБ – «Разработка и исследование различных электронных устройств и аппаратно-программных комплексов».

Тематика работ студенческой научно-исследовательской лаборатории «Современные технологии промышленной автоматизации»т – «Разработка и исследование электронных устройств на основе промышленных контроллеров»

По программе развития деятельности студенческих объединений СКБ «ПРИБОР–МГУ» проходят  мероприятия по темам:

– «Разработка интеллектуальной системы управления светодиодным осветительным комплексом»;

– «Разработка лабораторных аппаратно-программных комплексов по электронике и приборостроению»;

– «Разработка систем очистки воздуха на основе ультрафиолетового облучения, озонации и аэроионизации»;

– «Разработка линейных источников питания для измерительных устройств».

В рамках выполнения мероприятия созданы новые и модернизированы ранее разработанные следующие макетные образцы:

– лабораторных стендов для изучения аналоговых блоков и узлов электроники;

– ряд маломощных линейных источников питания;

– маломощный источник питания для люминесцентных бактерицидных ультрафиолетовых ламп;

– мощный ионизатор воздуха;

– автоматизированный комплекс для проращивания зерна;

– электронный таймер для управления электронной аппаратуры;

– новый аэроионизатор воздуха для применения в медицинских целях;

– мощный очиститель воздуха для производственных помещений.

На грантовый конкурс У.М.Н.И.К. ежегодно подаётся 1– 3 проекта студентов и аспирантов. Победителями конкурса были Ильин М. В., Капитонов С. С., Попов А. Григорович С., Перков А.

В очередной раз грант фонда Потанина получен доцентом Шишовым О. В. на  разработку программы дисциплины магистратуры по профилю «Компьютерные технологии в промышленной электронике».