نشریه مهندسی برق و الکترونیک ایران (انجمن مهندسین برق و الکترونیک ایران)
سال:1398 | دوره:16 | شماره:2 |تعداد مقالات:15

در این پژوهش، نانوساختارهای اکسید روی (ZnO) به روش ارزان قیمت هیدروترمال سنتز گردیدند. نانوساختارهای ZnO رشد یافته توزیع پراکنده با ریخت نانو سیم و سطح ویژه ی حدود m2. gr-1 7 داشته که در ساختار کریستالی وورتزیت شش گوشی کریستاله شده است. شبکه ی نانوسیم های ZnO/پلی وینیل الکل (ZP) بر روی بستر اپکسی گلس با الکترودهای دندانه شانه ای لایه نشانی شد و بعنوان حسگر حالت جامد گاز دی اکسید کربن (CO2) در شرایط محیطی استفاده گردید. خصوصیات حسگری گاز در حسگر ZP تحت حجم های مختلف CO2 (037/0 الی 15/0 درصد حجمی) و نیز درصد رطوبت های متفاوت، در دمای اتاق بررسی گردید. بالاترین پاسخ و پایین ترین زمان پاسخ 2/2 و 58/5 ثانیه به ترتیب در %30 و %90 رطوبت نسبی محیطی و 0/15 درصدحجمی CO2 بدست آمده است. ارزیابی اثر رطوبت نسبی روی پاسخ حسگر نشان داد که پاسخ حسگر ZP با افزایش رطوبت نسبی در دمای اتاق کاهش می یابد. همچنین بررسی عملکرد گزینشی حسگر به اجزای گازی موجود در هوا، نشان داده حسگر تولیدی انتخاب پذیری مناسبی به حضور گاز CO2 نسبت به سایر گازها دارد.

در این مقاله طراحی و شبیه سازی یک حسگر گاز نوین حساسیت بالا، مبتنی بر ساختاری ترکیبی از بلورهای فوتونی با ضرایب شکست مثبت و منفی ارائه شده است. نشان داده می شود که استفاده از بلور فوتونی با ضریب شکست منفی، با متمرکز کردن توان نوری عبوری در قسمت ورودی موج بر حاوی مواد مورد سنجش، منجر به افزایش مقدار عبوردهی حسگر می شود. نتایج حاصل از شبیه سازی عددی با استفاده از روش FDTD دو بعدی نشان دهنده آن است که حسگر پیشنهادی از حساسیتی برابر با nm/RIU 876 و نیز عبوردهی حدود 0. 7 برخوردار است. ساختار اصلاح شده حسگر که حاصل از تعبیه یک کاواک در مرکز کانال حسگری است، حساسیت nm/RIU 880، ضریب کیفیتی برابر با 3920 و عبوردهی حدود 0. 6 فراهم می آورد که حسگر پیشنهادی را مناسب برای سنجش مواد گازی می سازد.

در این مقاله یک آشکارساز نوری فرابنفش با استفاده از نانوساختارهای اکسید روی ساخته شده است. مراحل ساخت ارزان، کیفیت بالای نانوساختارها و نتایج مطلوب آشکارساز نوری از ویژگی های مهم روش پیشنهادی می باشد. نانوساختارهای اکسیدروی با استفاده از روش سل-ژل رشد یافته اند. جهت افزایش حساسیت حسگر، ناخالصی کلسیم به آنها افزوده شده است. نتایج حاصل از XRD نشان می دهد که نانوساختارهای بدست آمده عاری از هرگونه ناخالصی و فاز اضافی هستند. تصاویر SEM نیز بیانگر آن است که افزودن آلاینده کلسیم سبب کاهش اندازه نانوساختارهای اکسید روی می گردد. طیف EDS نشان می دهد عنصرکلسیم در نمونه آلاییده شده موجود است. به منظور بررسی ویژگی های نوری نانوساختارها از طیف نگاری فوتولمینسانس (PL) استفاده گردید. نتایج حاصل از آزمایش PL دلالت بر کاهش انرژی شکاف باند نانوساختارهای اکسید روی در طی فرآیند آلایش با کلسیم دارد. همچنین نتایج حاصل از رامان و XRD حاکی از کاهش کریستالینگی نانوساختارها با افزایش میزان غلظت آلاینده کلسیم می باشند. نتایج اندازه گیری جریان نوری حسگر ماورابنفش در حالت گذرا بیانگر آنست که جریان در معرض روشنایی بسیار بیشتر از جریان در حالت تاریکی است، آشکارساز حساسیت خوبی دارد و همچنین با افزودن ناخالصی کلسیم حساسیت آن افزایش می یابد.

سنتز نانوساختار پنتاکسید وانادیم با استفاده از روش رفلاکس و بدون استفاده از مواد افزودنی مانند واکنش دهنده های سطحی ارائه می شود. رشد نانوساختارها در شرایط واکنش مختلف مانند دما و غلظت های مختلف مورد بررسی قرارگرفته است. مورفولوژی نانوساختارها، نانوصفحه های شش ضلعی میکرومتری است که از هسته ای مشترک رشد می کنند. قطر شش ضلعی ها در حدودmm 5 و ضخامت نانوصفحه ها کمتر ازnm 250 است. نتایج پراش اشعه ایکس بیانگر این است که در مرحله رفلاکس نانو ذرات وانادات آمونیوم هیدراته تشکیل می شود. میکرو ساختار پنتاکسید وانادیم از کلسینه کردن وانادات آمونیوم هیدراته در دمای° C 400 به دست می آید. این نانوساختار به عنوان ماده ی فعال الکترود کاتد در باتری نیم سل یون لیتیم با یک پیک آندی و کاتدی ازنظر الکتروشیمیایی فعال است و واکنش برگشت پذیر انجام می دهد.

در این مقاله طراحی و تحلیل فیلتر پهن باند قابل تنظیم میان گذر و میان نگذر مبتنی بر گرافین در باند تراهرتز ارائه شده است. این فیلترهای مسطح پلاسمونیک پهن باند در نوع خود منحصربه فرد هستند. با استفاده از این روش، می توان فیلترهایی با ویژگی های عملکردی موردنظر در قالب استاب های رزونانسی مدارباز طراحی کرد. اثر ناپیوستگی انتهای استاب مدارباز مورداستفاده در این نوع فیلتر موردبررسی قرارگرفته و طول لازم برای جبران سازی به دست آمده است. همچنین، به منظور تحلیل فیلترهای طراحی شده، از روش ماتریس انتقال بر اساس مدل خط انتقال ساختار استفاده می شود. یک نمونه از فیلترهای میان گذر و میان نگذر با توجه به روند ذکرشده مورد تحلیل و طراحی قرار می گیرد. پاسخ فرکانسی به دست آمده فیلتر میان گذر و میان نگذر، به ترتیب پهنای باند نسبی 30٪ و 32٪ به همراه باند گذار مطلوب، سطح تضعیف قابل قبول و تاخیر گروه ثابت را نشان می دهد. نتایج شبیه سازی تمام موج، نتایج تحلیلی را تائید می کند. این نوع فیلترها به علت ساختار فشرده و طراحی ساده، انتخاب مناسبی برای استفاده در مدارهای مسطح تمام فشرده سیستم های تراهرتز پهن باند هستند.

در این مقاله یک تقویت کننده توان باند X مبتنی بر فناوری مدار مجتمع یکپارچه مایکروویو برای زیرسامانه های مخابراتی ماهواره های سنجشی طراحی، شبیه سازی و نهایتا جانمایی شده است. جهت تحقق طرح، از پروسه ترانزیستورهای گالیم نیترید با قابلیت تحرک الکترون بالا با فناوری حداقل طول گیت 500 نانومتر استفاده شده است. ولتاژ تغذیه درین در این فناوری 40 ولت و ولتاژ تغذیه گیت 2-ولت می باشد. با توجه به اهمیت بهره وری در زیرسامانه های مخابرات فضایی، برای معماری مداری تقویت کننده پیشنهادی، از دوطبقه در کلاس E استفاده شده است. بهره توان تقویت کننده حدود dB 25 و حداکثر توان خروجی آن dBm 49. 3 در فرکانس 10 گیگاهرتز با در نظر گرفتن پهنای باند 2 مگاهرتز و بهره وری 49% حاصل شده است. برای کاهش اثر حافظه یک فیلتر میان گذر در خروجی تقویت کننده طراحی شده است. مساحت نهایی اشغالی در سطح تراشه برای جانمایی به ابعاد 4. 3×8. 2 میلی متر حدود mm235 به دست آمده است، که فضای عمده جانمایی متعلق به فیلترمحدودکننده طیف توان خروجی می باشد. مقدار AM/PM و AM/AM در بدترین شرایط به ترتیب حدود deg/dB3. 8-و dB/dB1 حاصل شده است. تقویت کننده دارای پایداری نامشروط در محدوده فرکانسی مطلوب بوده و مقدار تداخل تخریبی هارمونیک سوم نسبت به هارمونیک اول حدود dBc 21-به دست آمده است.

در این مقاله یک تقویت کننده کم نویز (LNA) جدید با بهره متغیر برای کاربردهای فراپهن باند ارائه می شود. در طبقه ورودی سورس مشترک، خنثی سازی جزئی نویز و تطبیق امپدانس ورودی با اعمال فیدبک فعال موازی-موازی انجام می شود. استفاده از طبقه خروجی کسکود با بهره افزایش یافته، باعث جابه جایی قطب تشدید بالا به فرکانس های بالاتر و درنتیجه دستیابی به بهره مسطح بالا می شود. مدار استفاده شده برای کنترل بهره در خروجی، تنها باعث تغییر پیوسته بهره توان مستقیم (S21) شده و تغییری در تلف بازگشتی ورودی (S11) و عدد نویز در بهره های مختلف ایجاد نمی کند. تقویت کننده کم نویز پیشنهادشده براساس فناوری µ m 0. 18 CMOS RF-TSMC طراحی و با استفاده از نرم افزار ADS شبیه سازی شده است. نتایج شبیه سازی مداری نشان می دهد که LNA پیشنهاد شده دارای تلف برگشتی ورودی (S11) کمتر از dB 10-و بهره توان (S21) dB 14 و عدد نویز کمتر از dB 3. 6 در بازه فرکانسی وسیع GHz 3. 5 تا 13. 5 است. همچنین مصرف توان LNA پیشنهاد شده از منبع تغذیه پایین V 0. 9 در حدود mW 12 و بازه تغییرات بهره توان مستقیم آن نیز از dB 7 تا dB 14 است.

در این مقاله برای اولین بار رابطه ی تحلیلی ولتاژ آستانه در یک ترانزیستور ماسفت سیلیکون روی الماس با یک لایه عایق اضافی و طول کانال کوتاه ارائه گردیده است؛ در این ساختار لایه ی عایق اول الماس است که بر روی زیرلایه ی سیلیکونی قرار دارد و لایه ی عایق دوم دی اکسیدسیلیکون می باشد که بر روی الماس قرار گرفته و از دو طرف به سورس و درین محدود شده است. رابطه ی تحلیلی برای محاسبه ی ولتاژ آستانه با محاسبه ی خازن های موجود در عایق مدفون استفاده شده است. نتایج بدست آمده از روابط تحلیلی و شبیه سازی افزاره برای ولتاژ آستانه در ترانزیستورهای سیلیکون روی الماس دولایه، سیلیکون روی عایق و سیلیکون روی الماس با ابعاد و طول کانال مشابه، مقایسه شده است. همچنین تاثیر ابعاد افزاره نظیر ضخامت اکسید گیت، ضخامت بدنه ی سیلیکونی، ضخامت عایق دوم و طول این عایق را بر روی ولتاژ آستانه ی افزاره ی سیلیکون روی الماس با عایق دولایه بررسی کرده ایم و نتایج حاصل از روابط تحلیلی را با نتایج بدست آمده از شبیه سازی افزاره مقایسه نمودیم و به تطبیق مناسبی بین نتایج حاصل دست یافته ایم.

در این مقاله، ابتدا برای درک مفهوم تزویج به تبیین چگالی حالات مولکول های تزویج شده به الکترودهای فلزی خواهیم پرداخت و برمبنای این مفهوم، تزویج ضعیف و قوی را برای مولکول های متصل شده به الکترودهای فلزی شرح می دهیم. در ادامه از توصیف مدل خازنی برای کشف ارتباط انرژی افزودن[i] یا آستانه (انرژی لازم برای اضافه کردن الکترونی به مولکول) به الکترون خواهی[ii] و انرژی یونش[iii] مولکول در محیط ترانزیستور تک الکترونی، SET[iv]، استفاده خواهیم کرد و نشان می دهیم برای محاسبه جریان ترانزیستور تک الکترونی با جزیره مولکولی باید از رژیم انسداد کولنی کوانتومی بهره بگیریم. رابطه نرخ تونل زنی در رژیم انسداد کولنی کوانتومی را با جایگزین کردن یک تابع لورنسی (به عنوان عبارت احتمال عبور تونلی) در رابطه نرخ تونل زنی در نظریه ارتدکس، استنتاج خواهیم کرد. درنهایت، برمبنای رابطه نرخ تونل زنی بدست آمده برای رژیم انسداد کولنی کوانتومی و به کمک نرم افزارSIMON به محاسبه منحنی جریان (نوسانات کولنی) SETها با جزیره مولکولی خواهیم پرداخت. مولکول های مورد مطالعه، بنزن و کربن 60 هستند.

در این مقاله، با استفاده از نظریه تونن و همچنین تابع غیرخطی لمبرت، مدل دو دیود نوینی برای سلول های خورشیدی به صورت رابطه صریح ریاضی ارائه می گردد. در مقایسه با مدل های صریح موجود در منابع که در حالت های خاص ضرایب انتشار n2=n1 و n2=2n1 ارائه شده اند، مدل این مقاله، طیف گسترده ای از سلول های خورشیدی سیلیکونی را با ضرایب انتشار دلخواه دیودها در برمی گیرد. با بدست آوردن پارامتر تنظیم کننده (a) مدل و با استفاده از داده های واقعی، قابلیت مدل پیشنهادی در برازش مدل کلاسیک در شرایط استاندارد دما و تابش با خطای کمتر از 5-10 صحه گذاری شده است. همچنین با شبیه سازی تغییرات شرایط محیطی، عملکرد مدل پیشنهادی در گستره تابش های 50 تا 1100 وات بر مترمربع بررسی شده است. در پایان با ترکیب سری و موازی سلول ها و ارائه تحلیلی نقطه توان بیشینه با استفاده از مدل پیشنهادی، مدل دو دیود ماژول های خورشیدی در محیط SimPowerSystems جهت استفاده در کاربردهای تحقیقاتی و صنعتی به طور جامع شبیه سازی شده است.

در این کار ما با استفاده از نرم افزار Atlas Tcad Silvaco اثر اضافه کردن یک لایه اضافه همنام BSF را بر عملکرد سلول خورشیدی دو پیوندی InGap / GaAs با پیوند تونلی ناهمگون Al0. 7Ga0. 3As-In0. 49Ga0. 51P بررسی نمودیم. این تحلیل ها نشان می دهد اضافه کردن یک لایه BSF به سلول پایین و افزایش ضخامت لایه BSF سلول بالا موجب کاهش بازترکیب و افزایش جریان اتصال کوتاه و درنتیجه افزایش راندمان می شود. ضخامت و غلظت بهینه لایه BSF اضافه شده بیشترین بازده سلول را به % 83/56 می رساند. در مرحله بعد برای به دست آوردن ولتاژ مدارباز بالاتر نیمه هادی های با پهنای باند بالا از گروه ш-ѵ را موردبررسی قراردادیم و نیمه هادی In 0. 5(Al 0. 7Ga 0. 3) 0. 5P را برای ساختن پیوند ناهمگون با GaAs در سلول پایین یک سلول خورشیدی دو پیوندی InGap / GaAs انتخاب نمودیم. نتایج به دست آمده از بررسی میزان فوتون های تولید شده و واکنش طیفی نشان می دهد پیوند ناهمگون InAlGap-GaAs باعث انتقال بیشتر الکترون ها و حفره های تولیدشده در سلول بالا و بازترکیب کمتر در سلول پایین می شود. برای این ساختار تحت تابش (1sun) AM1. 5 مقادیر بهینه V 44/2VOC =، mA/cm2 5/28Jsc =، % 25/87FF= و % 89/60η = به دست آمده و درنهایت سلول ارائه شده با مدل های دیگر مقایسه شد.

در این مقاله یک طراحی جدید از مقایسه گر تحمل پذیر خطا ارائه شده که با افزودن یک یدکی بدون خطا می تواند بدون اثرگذاری و ایجاد وقفه بر روی عملکرد عادی مقایسه گر، آن را به یک سیستم تحمل پذیر خطا تبدیل کند. مدار برای راحتی عملیات تست به بخش های کوچکتری تقسیم شده و یک یدکی برای پیکربندی جدید به آن اضافه شده است. ما از روند بازیابی پویا و روش hot-standby در عیب یابی و تصحیح استفاده کرده ایم که این قابلیت را دارد که بدون اعمال وقفه به روند عادی سیستم، آن را تست و خطا را آشکار و پیکربندی مجدد انجام دهد. این روش در پارامترهای مساحت، تاخیر و پیچیدگی مدار بسیار کارآمد است.

در این مقاله یک ساختار جدید برای مدولاتور دلتا-سیگمای دیجیتال پیشنهاد شده است، که علاوه بر کاهش سخت افزار مبتنی بر روش تودرتو، سطح توان نویز کوانتیزه خروجی و شاخک های موجود در آن نسبت به معماری های قبلی کاهش یافته است. به منظور کاهش تاخیر مدار، توان مصرفی و افزایش فرکانس بیشینه از جمع کننده های پایپ لاین و پرش رقم نقلی استفاده شده است. شبیه سازی ساختار پیشنهادی نشان می دهد که نویز کوانتیزهdB 15 نسبت به معماری مرسوم کاهش می یابد. همچنین نتایج پیاده سازی دیجیتال کاهش 20% سخت افزار، 15% توان مصرفی و افزایش 3 برابری فرکانس کاری بیشینه را گزارش می دهد.

در این مقاله، توابع α و β و متغیرهای گیت مربوط به معادلات متغیرهای گیت سلول عصبی هاجکینگ هاکسلی بررسی می شود. متغیرهای گیت سلول عصبی هاجکینگ هاکسلی، نرخ باز و بسته شدن یون های کلسیم و پتاسیم را نشان می دهد. توابع متغیر α و β ، توابعی نمایی بر حسب پتانسیل پوسته u می باشند که توسط هاجکینگ و هاکسلی برای تنظیم و تطبیق معادلات مربوط به سلول عصبی به طور تجربی بدست آمده اند. در این مقاله، این معادلات توسط ترانزیستور FGMOS طراحی شده اند که هزینه، پیچیدگی، ولتاژ و توان کمتر را به دنبال دارد. این ترانزیستورها در ناحیه ی زیرآستانه دارای ولتاژ و توان بسیار پایین هستند، از این رو توان مصرفی مدارهای پیشنهادی بسیار پایین می باشد. شبیه سازی توسط نرم افزار Hspice با تکنولوژی 0. 18 میکرومتر انجام شده است و مساحت اشغال شده ی سیلیکون برای مدار متغیر های گیت طراحی شده برابر 115μ m×60μ m می باشد.