دانلود مقاله بهینه سازی پارامترهای باتری بتاولتائیک سیلیکونی مبتنی بر دیود سد شاتکی

word قابل ویرایش
8 صفحه
21700 تومان


مقدمه

باتري بتاولتائیک به دلیل دارا بودن چگالی انرژي بالا، طول عمر بالا، قابلیت مجتمعسازي آسان، کوچکسازي و ...

گزینهي بسیار مناسبی براي مقاصد توان پایینی از قبیل شبکههاي بیسیم، حسگرهاي دمایی و سیستمهاي میکرو الکترومکانیکی میباشدi]، .[ این باتريها از قرار دادن یک چشمهي رادیوایزوتوپی بتازا در مجاورت یک نیمههادي پیوندي مناسب (اتصالات p-n، p-i-n و یا شاتکی) تشکیل میشود .[iii] اساس کار باتريهاي بتاولتائیک مشابه سلولهاي خورشیدي، جمعآوري حاملهاي تولیدشده (الکترون-حفره) توسط میدان الکتریکی ذاتی شکل گرفته در اتصال است.

در این مقاله، با استفاده از چشمهي نیکل-63 و براساس شبیهسازيهاي مونتکارلو با کد MCNP4C و معادلات حالت درون نیمههادي سیلیکون، پارامترهاي بهینهبه منظور طراحی یک باتري بتاولتائیک مبتنی بر دیود سد شاتکی تعیین شدهاند. لازم به ذکر است که در این مطالعه برخلاف برخی از کارهاي اخیر صورت گرفته در این حوزه، بهجاي استفاده از انرژي متوسط، از طیف انرژي ذرات بتا استفاده شده است iv]،v و .[vi

مواد و روشها


21st Iranian Nuclear Conference 25-26Feb 2015 University of Isfahan


_ ت و ی_ ن ا س _ ه _ی ان


۶و۷ ا" د ماه ۳۹۳۱ دا+ گاه ) هان


Error! Unknown switch argument. سطح مقطعی از باتري بتاولتائیک طراحیشده را نشان میدهد که در آن β ذرات بتاي گسیلی از چشمهي 63Niمیباشد. همچنین W عرض ناحیهي تخلیه و Lp طول پخشحاملهاي اقلیتی حفره درون شبهلایه یسیلیکون نوع-n با داپت پایین میباشند که به ترتیب از روابط 1 و 2 بهدست میآیند

]Error! Unknown switch argument.، .[vi i


شکل :1 سطح مقطعی از باتري بتاولتائیک طراحیشده مبتنی بر دیود سد شاتکی (ابعاد واقعی نیست)

(1)
2 s i w
qN D


(2) 1 .( 370 (130 kT Lp
2 7.8E 13N D 1.8 E 31N D )1.25 N D 1 ( q

8E 17

در روابط اخیرs q ND k وTبه ترتیب ثابت ديالکتریک، بار الکتریکی، چگالی ناخالصی دهنده، ثابت بولتزمنو دماي مطلق بر حسب کلوین میباشند. همچنین φi پتانسیل شکلگرفته در عرض ناحیهي تخلیه بوده که از رابطهي3 محاسبه میشود:
(3) ( N C V t Ln( B i

N D

که در آن Vt ولتاژ حرارتی (0/025 eV) ، NC چگالی موثر حالتها در نوار رسانش نیمههادي و φB ارتفاع سد شاتکی است که با توجه به تابع کار فلز شاتکی (φM) و الکترون افینیتی نیمههادي (χ) مطابق رابطهي Error!
Unknown switch argument. تعیین می شود.

B M (4)

براي یک باتري بتاولتائیک مبتنی بر دیود سد شاتکی، چگالی جریان اتصالکوتاه (JSC) از حل معادله ي پخش حاملها درون نیمههادي و از مجموع چگالیهاي جریان در نواحی تخلیه (JD) و شبهلایه نوع-(JN) N به دست
میآید .]Error! Unknown switch argument.[ یعنی:

21st Iranian Nuclear Conference 25-26Feb 2015 University of Isfahan


_ ت و ی_ ن ا س _ ه _ی ان

۶و۷ ا" د ماه ۳۹۳۱ دا+ گاه ) هان
}) (5) exp( L La ) ) ] exp( w Lp ) L w {[coth( Lp La ) ) qN (1 exp( w qN J J J

( L w sinh( La La Lp L a 2 L p 2 e h La e h N D SC

Lp

که در آنφ، La و L به ترتیب بیانگر اکتیویته، برد توقف ذرات بتا و ضخامت ناحیه فعال (نشان داده شده در

(Error! Unknown switch argument. می باشند.هم چنین براي یک باتري بتاولتائیک ولتاژ مدار باز (VOC) و بازدهی (η) به ترتیب از روابط Error! Unknown switch argument. و Error!
Unknown switch argument.تعیین می شوند.
(6) ( Jsc ln(1+ nkT = V oc

J0 q
(7) 100 FF V oc I sc (%)

Pin

که در آنPin توان کل ورودي به قطعه توسط چشمهي رادیوایزوتوپی است.همچنین J0 چگالی جریان نشتی و FF فاکتور پرکننده میباشند که به ترتیب مطابق روابطه.Error! Unknown switch argument و Error!
Unknown switch argument. تعریف می شود.

( ) q B 2 *
( exp( J0 A T
nkT

( ) Jsc kT V oc
( ln(1+ =
J0
q

بحث و نتیجهگیري

براساس روابط تحلیلی بخش قبل، عملکرد باتري بتاولتائیک مبتنی بر سد شاتکی، متأثر از فلز شاتکی (جنس و ضخامت)، تعداد حاملهاي تولیدي (Ne-h)، برد توقف ذرات بتا (La)، ضخامت ناحیهي فعال (L)، عرض ناحیهي تخلیه (W) و طول پخش حامل اقلیتی حفره در شبهلایهي نوع-(Lp) N است. بنابراین براي محاسبهي بازدهی تبدیل، این پارامترها باید بررسی و تعیین شوند.

با توجه به روابط بخش قبلی، ولتاژ مدار باز بهشدت، تابع فلز شاتکی است لذافلزات شاتکی با تابع کار بالا باید انتخاب شوند. از طرفی دیگر، بواسطهي تضعیف ذرات بتا در فلز، ضخامت فلز شاتکی باید کمینه باشد. بنابراین نیکل با ضخامت 100 نانومتر بهعنوان فلز شاتکی انتخاب شد.
براساس شبیهسازي با کد )MCNP4Cشکل (2، متوسط تعداد حامل هاي تولیدي درون سیلیکون (Ne-h) از تقسیم متوسط انرژي بهجاي گذاشته شده توسط یک ذره بتا درون سیلیکون (Edep ) بر متوسط انرژي یونش ( )، برابر با 2200 حامل محاسبه شد. همچنین با توجه به اینکه بیش از %95 از انرژي ذرات بتا در ضخامتهاي کمتر از 9/5

21st Iranian Nuclear Conference 25-26Feb 2015 University of Isfahan


_ ت و ی_ ن ا س _ ه _ی ان

۶و۷ ا" د ماه ۳۹۳۱ دا+ گاه ) هان


میکرومتربهجاي گذاشته میشود، این ضخامت بهعنوان برد توقف ذرات بتاي گسیلی از چشمهي نیکل-63 درون سیلیکون تعیین شد.


350
300
250 (#)
200 particleper
150
100 EHPs

50
0
18 16 14 12 10 8 6 4 2

depth within silicon (µm)

شکل :2 متوسط انرژي بهجايگذاشته شده در سیلیکون به ازاي یک ذره بتاي گسیلی از چشمهي نیکل-63

همچنین وابستگی عرض ناحیهي تخلیه و طول پخش حفره در سیلیکون با چگالی ناخالصی (ND) در Error!

Unknown switch argument. نشان داده شده است. همان طور که از این شکل پیداست این مقادیر با افزایش ND کاهش مییابند. شایان ذکر است که وقتی ND برابر با 1e13 (#/cm3)باشد، عرض ناحیه تخلیه تقریباً برابر با 9/5 میکرومتر (برابر با برد توقف ذرات بتا) خواهد بود.

21st Iranian Nuclear Conference 25-26Feb 2015 University of Isfahan


ب)

_ ت و ی_ ن ا س _ ه _ی ان

۶و۷ ا" د ماه ۳۹۳۱ دا+ گاه ) هان

14000
12000
10000
8000 الف)((µm
6000 Lp

4000
2000
17 16 10 15 10 14 10 13 0
10 10
ND (#/cm3)
10
X: 1e+013
Y: 9.696
8
6 (µm)w
4

2
17 10 16 10 15 10 14 10 13 0
10
ND (#/cm3)

شکل :3 الف)عرض ناحیهي تخلیه و ب) طول پخش حفره در سیلیکون برحسب ND

در انتها نیز عملکرد الکتریکی باتري بهازاي اکتیویتهي10mCi/cm2از چشمهي نیکل-63 در Error!

Unknown switch argument. نشان داده شده است

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
word قابل ویرایش - قیمت 21700 تومان در 8 صفحه
سایر مقالات موجود در این موضوع

دانلود مقاله تحقیق پارامترهای بهینه در شبیه سازی تولید اشعه ایکس ترمزی حاصل از الکترون های تولید شده لیزری به عنوان چشمه های فوتونوترونی

word قابل ویرایش
6 صفحه
21700 تومان
دسته بندی : مقالات رشته شیمی
مقدمه:در سالهای اخیر از برخورد پالس لیزرهای توان بالا با پلاسما برای شتاب ذرات از جمله الکترون ها استفاده شده است. از برخورد الکترون های پر انرژی با هدف جامد با Z بالا می توان برای تهیه منابعی از ذرات مانند پروتون، پوزیترون، فوتون های با انرژی در حد مگا الکترون ولت استفاده نمود . [1] شتاب دهنده های ذرات کاربر ...

دانلود مقاله بهینه سازی پارامترهای دستگاه پلاسمای کانونی با استفاده از نرم افزار MINITAB

word قابل ویرایش
6 صفحه
21700 تومان
-1 مقدمهیکی از دستگاههای پالسی همجوشی هستهای، دستگاه پلاسمای کانونی است . این دستگاه میتواند یک لایه پلاسما تولید کند، و به کمک نیروی الکترومغناطیسی این لایه را شتاب دهد و فشرده کند. پلاسمای فشرده شده (پینچ) عمر خیلی کوتاهی دارد اما به اندازه کافی داغ و چگال است که انجام واکنشهای گداخت، حتی با انرژی آستانه با ...

دانلود فایل پاورپوینت مسئله ی بهینه سازی با چند تابع هدف

PowerPoint قابل ویرایش
43 صفحه
23700 تومان
--- پاورپوینت شامل تصاویر میباشد ---- اسلاید 1 : مسئله ی بهینه سازی با چند تابع هدف معرفی کلیات روش های تکاملی بررسي روش SPEA بررسی روش NSGA اسلاید 2 : معرفی بهینه سازی توابع مختلف و گاه متضاد به طور همزمان ترکیب مقادیر توابع هدف مختلف و به دست آوردن یک مقدار برازندگی (Fitness) مسئله به یک تابع ...

مقاله استفاده از الگوریتم بهینهسازی دسته میگوها جهت بهبود ساختار شبکه عصبی مصنوعی

word قابل ویرایش
15 صفحه
27700 تومان
دسته بندی : مقالات گوناگون
*** اين فايل شامل تعدادي فرمول مي باشد و در سايت قابل نمايش نيست *** استفاده از الگوریتم بهینهسازی دسته میگوها جهت بهبود ساختار شبکه عصبی مصنوعی خلاصه توانایی دستهبندی شبکههای عصبی به میزان زیادی به ساختار آن بستگی دارد. تاکنون روش های متعددی جهت تنظیم معماری شبکههای عصبی پیشنهاد شده است. از آن جهت که تنظی ...

مقاله بررسی الگوریتم های بهینه سازی مبتنی بر هوش گروهی

word قابل ویرایش
8 صفحه
27700 تومان
دسته بندی : مقالات گوناگون
بررسی الگوریتم های بهینه سازی مبتنی بر هوش گروهی چکیده بهینه سازی، یکی از حوزه های تحقیقاتی مهم در دهه های اخیر بوده است که نتیجه آن طراحی انواع مختلفی از الگوریتم ها بوده است. در بسیاری از مسائل مهندسی معمولاً با تابع هدفی روبه رو هستیم که میخواهیم آن را بهینه کنیم. در روشهای گروهی، عاملها با هم همکاری مین ...

مقاله امکان سنجی بهینه سازی یک نمونه نیروگاه دودکش خورشیدی

word قابل ویرایش
20 صفحه
27700 تومان
دسته بندی : مقالات گوناگون
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست *** امکان سنجی بهینه سازی یک نمونه نیروگاه دودکش خورشیدی چکيده دودکش خورشيدي ساخته شده در شهر کرمـان يـک نيروگـاه الکتريکـي در مقياس کوچک است . دودکش اين نيروگاه ٦٠ متر ارتفاع و ٣ متر قطـر دارد و کلکتور آن مربعي و به ضلع ٤٠ متر ميباشد. براي ...

مقاله کاربرد انفیس مبتنی بر خوشه بندی کاهشی در مدل سازی پارامترهای مهندسی سنگ

word قابل ویرایش
9 صفحه
27700 تومان
دسته بندی : مقالات گوناگون
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست *** کاربرد انفیس مبتنی بر خوشه بندی کاهشی در مدل سازی پارامترهای مهندسی سنگ چکیده در این مقاله الگوریتم انفیس (ANFIS) مبتنی بر خوشه بندی کاهشی (Subtractive Clustering) جهت مدل سازی چندمتغیره پارامترهای مهندسی سنگ استفاده شده است. برای این منظ ...

مقاله کنترل غیرمتمرکز بهینه PID مبتنی بر مقادیر ویژه ماتریس مشخصه و تابع لیاپونف برای کنترل فرکانس بار

word قابل ویرایش
19 صفحه
27700 تومان
دسته بندی : مقالات گوناگون
***  این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست  *** کنترل غيرمتمرکز بهينه PID مبتني بر مقادير ويژه ماتريس مشخصه و تابع لياپونف براي کنترل فرکانس بار چکيده : يکي از مهمترين مسائل در سيستم هاي قدرت الکتريکي، مسأله کنترل فرکانس بار (LFC) است . عموما در عمل ، سيستم هاي LFC از کنترل کننده هاي ...