ELEKTRONIKA, ENERGETYKA, ELEKTROTECHNIKA ›
ELEKTRONIKA - KONSTRUKCJE, TECHNOLOGIE, ZASTOSOWANIA ›
2011-2 |
| |
|
Publikacja: Nieliniowy model pracy lasera z ośrodkiem aktywnym w postaci dwuwymiarowego kryształu fotonicznego
Autor: MARCIN KOBA  PAWEŁ SZCZEPAŃSKI
W niniejszym artykule przedstawiono opis pracy ponad progiem
generacji lasera posiadającego ośrodek aktywny w postaci
dwuwymiarowego kryształu fotonicznego. Model ten jest
oparty na teorii modów sprzężonych i bilansie energetycznym.
Pokazane równania wiążą wzmocnienie progowe z parametrami
struktury laserowej. Na ich podstawie wyznaczono ponadprogowe
charakterystyki struktury laserowej w funkcji współczynnika
sprzężenia i współczynnika wypełnienia dla różnych
poziomów mocy wyjściowej. Wyprowadzone zależności odnoszą
się do struktur o symetrii kwadratowej i trójkątnej, w których
rozważono fale elektromagnetyczne o polaryzacji TM i TE.
Uzyskane charakterystyki pracy struktury laserowej pozwalają
na wskazanie optymalnych wartości parametrów struktury, zapewniających
maksymalną sprawność energetyczną.
Model analityczny ponadprogowej akcji
laserowej
W artykule rozpatruje się układ lasera z ośrodkiem aktywnym
tworzonym przez kryształ fotoniczny o sieci kwadratowej lub
trójkątnej - rysunek 1. Struktura taka jest ograniczona w płaszczyźnie
zmian współczynnika załamania (x - y), natomiast
jest nieograniczona w kierunku prostopadłym do tych zmian
(z). Przyjmuje się również, że układ generuje dzięki rozmieszczonym
jednorodnie w całej objętości lasera atomom dwupoziomowym
o jednorodnie poszerzonej linii widmowej.
Do analizy pracy ponad progiem generacji w tak zdefiniowanej
strukturze wykorzystano zasadę zachowania energii [1]
oraz formalizm modów sprzężonych [2-5].
Poniżej przedstawiono formalne wyprowadzenie zależności
wiążących znormalizowany współczynnik wzmocnienia
z mocą wyjściową lasera, stratami i współczynnikami sprzężenia
lasera.
Sieć kwadratowa
Polaryzacja TM
Punktem startowym dla wyprowadzeń pokazanych w tym artykule
są równania sprzężone (wyznaczone na podstawie teorii
modów sprzężonych [2, 6, 7]), które w rozważanym przypadku
przyjmują postać:
(1)
(2)
(3)
(4)
W równaniach (1) - (4), Rx, Sx, Ry, Sy są rozkładami pol[...]
|
Prenumerata
|
|
12-bitowy przetwornik C/A w technologii CMOS 0,35 μm
|
|
|
ZBIGNIEW JAWORSKI PIOTR KONRAD MIERZWIŃSKI
|
Przetworniki cyfrowo-analogowe (C/A) i analogowo-cyfrowe
(A/C) są powszechnie wykorzystywane we współczesnym
sprzęcie elektronicznym. Stanowią także nieodzowny element
składowy mieszanych (analogowo-cyfrowych) układów
scalonych. Prezentowany tu przetwornik został zaprojektowany
jako element składowy prototypowego układu scalonego
będącego implementacją cyklicznego przetwornika A/C
wykorzystującego nową zasadę konwersji [1]. Układ zaprojektowany
został w standardowym procesie technologicznym
CMOS o wymiarze charakterystycznym 0,35 μm i napięciu
zasilania 3,3 V. Jako metodę realizacji wybrano przetwornik
równoległy ze skalowaniem prądów. Typowa implementacja
takiego przetwornika (rys. 1) polega na zastosowaniu 2N
tranzystorów o tych samych wymiarach, a następnie na połączeniu
ich równolegle w grupy o licznościach od 2 N-1 do 20,
które odpowiadają kolejno bitom od najbardziej do najmniej
znaczącego. Każda grupa złożona z kilku jednostkowych luster
prądowych wytwarza odpowiednią wielokrotność prądu
referencyjnego, który zazwyczaj odpowiada prądowi najmniej
znaczącego bitu.
Przetworniki tego typu umożliwiają rezygnację z drabinek
rezystancyjnych na rzecz tranzystorów. Podstawową wadą jest
jednak większa złożoność projektu - odpowiednie połączenie
2N tranzystorów jest trudniejsze niż wykonanie drabinki R-2 R.
Dodatkowo, przy większych rozdzielczościach liczba tranzystorów
znacząco rośnie. Matryca luster prądowych osiąga
wtedy wymiary liczone w milimetrach. Utrudnia to zachowanie
powtarzalności ich parametrów (ze względu na lokalne rozrzuty
produkcyjne), a to może ograniczać możliwą do uzyskania
rozdzielczość. Dlatego w przypadku większych rozdzielczości
stosuje się techniki segmentacji mające na celu ograniczenie
liczby elementów. Polegają one na podziale przetwornika na
mniejsze części (segmenty) przetwarzające wybrane zakresy
wartości. Przetworniki takie nazywa się segmentowymi. Jedna
z metod segmentacji polega na łączeni[...]
|
|
|
|
Analiza stanów awaryjnych w trójfazowych falownikach z tranzystorami SiC-JFET
|
|
|
JACEK RĄBKOWSKI MARIUSZ ZDANOWSKI ROMAN BARLIK MIECZYSŁAW NOWAK
|
Od kilkunastu lat prowadzone są badania nad nowymi elementami
półprzewodnikowymi, które dzięki lepszym właściwościom
mogłyby wpłynąć na dalszy rozwój energoelektroniki.
Dotychczasowe osiągnięcia wskazują, że obiecującym
materiałem do budowy tego typu elementów półprzewodnikowych
jest węglik krzemu SiC (ang. Silicon Carbide).
Jedną z głównych zalet tego materiału jest jego bardzo wysoka
odporność termiczna, co w perspektywie daje ogromne
możliwości w budowie urządzeń półprzewodnikowych,
stosowanych w miejscach, gdzie zbyt wysoka temperatura
wyklucza zastosowanie łączników bazujących na strukturze
krzemowej. Przyrządy z węglika krzemu wyróżniają się także
bardzo dobrymi właściwościami dynamicznymi (krótkie
czasy załączenia i wyłączenia), wpływającymi na obniżenie
łączeniowych strat mocy. Umożliwia to podwyższenie
częstotliwości przełączeń, zapewniając zarówno poprawę
jakości przekształcanej energii jak i redukcję gabarytów elementów
biernych [7]. Dzięki tym właściwościom urządzenia
przekształtnikowe mogą osiągać wyższe sprawności, co
z kolei umożliwia zmniejszenie systemów chłodzących - istnieje
możliwość uzyskania znacznego zwiększenia wskaźnika
gęstości mocy nawet powyżej 10 kW/dm3. Bardzo
ważną właściwością węglika krzemu jest także wytrzymałość
na duże natężenia pola elektrycznego, blisko dziesięciokrotnie
większa niż krzemu. Pozwala to np. na budowę
diod Shottky`ego o napięciach wstecznych powyżej 1000 V.
Diody te są już oferowane komercyjnie od kilku lat. Spośród
dostępnych elementów półprzewodnikowych mocy z węglika
krzemu na uwagę zasługują tranzystory SiC JFET. Przy
wszystkich zaletach wynikających z właściwości węglika
krzemu tranzystory JFET posiadają istotną wadę polegającą
na tym, że znajdują się w stanie przewodzenia przy braku
polaryzacji złącza bramka-źródło. Aby je wyłączyć należy
doprowadzić ujemne napięcie na bramkę rzędu dwudziestu
woltów. W porównaniu do stosowanych w energoelektronice
normalnie wyłączo[...]
|
|
|
|
Cyfrowy czujnik drgań wykonany w technologii MEMS
|
|
|
GUSTAW MAZUREK
|
Obecnie coraz częściej istnieje potrzeba pomiaru drgań konstrukcji
budowlanych. Dzieje się tak, głównie ze względu na
wymagania zapewnienia bezpieczeństwa mostów, budynków
wysokościowych oraz obiektów użyteczności publicznej. Podstawowe
parametry drgań, jakie należy mierzyć to amplituda
oraz częstotliwość rezonansowa. Obecnie projekty pewnych
konstrukcji budowlanych, oprócz wyliczeń wytrzymałościowych
muszą również zawierać takie dane jak częstotliwości
drgań własnych obiektów. Parametr ten powinien być zweryfikowany
praktycznie, do czego niezbędne są odpowiednie
narzędzia pomiarowe.
Z punktu widzenia wytrzymałości konstrukcji, niezwykle
istotne jest określenie konkretnego rodzaju drgań tak, aby
możliwe było obliczenie odkształceń, jakim ulegają poszczególne
elementy. Na tej podstawie można następnie wskazać
punkty newralgiczne, najbardziej narażone na uszkodzenia.
Ponadto, z biegiem upływu lat należy systematycznie monitorować
amplitudę oraz charakter drgań eksploatowanego
obiektu tak, aby można było kontrolować zmęczenie i stopień
zużycia materiałów. Pozwoli to odpowiednio wcześnie wykryć
niektóre zmiany w strukturze konstrukcji oraz wskazać miejsca
wymagające remontu.
Pomiary drgań konstrukcji budowlanych są szczególnie
istotne w rejonach aktywnych sejsmicznie. Jednak, jak pokazuje
praktyka, kwestia drgań nie może być zaniedbana
również w innych, spokojniejszych lokalizacjach. Powszechnie
znany jest przypadek mostu wiszącego Tacoma Narrows
w Stanach Zjednoczonych, który w 1940 r. uległ katastrofie.
Przyczyną tego zdarzenia nie była aktywność sejsmiczna,
lecz błędy konstrukcyjne prowadzące, do wyjątkowej wrażliwości
na podmuchy wiatru. Wiatr wiejący z odpowiedniego
kierunku z prędkością zaledwie 67 km/h pobudził konstrukcję
do drgań o częstotliwości rezonansowej. Amplituda tych
drgań stopniowo narastała, doprowadzając ostatecznie do
zawalenia się mostu.
Problem pomiaru drgań w budownictwie nie jest zagadnieniem
nowym. [...]
|
|
|
|
Efektywny operator inwersji w algorytmie genetycznym
|
|
|
ZBIGNIEW PLISZKA OLGIERD UNOLD
|
Algorytmy genetyczne (AG) należą do zbioru tzw. metaheurystyk
[8], umożliwiających rozwiązywanie zadań optymalizacyjnych
trudnych dla innych algorytmów. Są metodami stochastycznymi,
przeszukującymi przestrzeń możliwych rozwiązań naśladując
naturę, to jest symulując dziedziczenie i walkę o przetrwanie [5].
Podczas przeszukiwania zbioru potencjalnych rozwiązań zadanego
problemu stosuje się tzw. operatory genetyczne, głównie
krzyżowanie i mutacja, rzadziej inwersję. Wyczerpujący przegląd
różnych typów operatorów krzyżowań stosowanych w AG
można znaleźć w [2], natomiast operatorów mutacji w [3].
W pracy [7] zaproponowano nowy, efektywny sposób realizacji
operatora krzyżowania i mutacji dla reprezentacji binarnej.
Niniejszy artykuł prezentuje efektywny operator inwersji
dla reprezentacji binarnej, który podobnie jak operatory krzyżowania
i mutacji w [7] jest realizowany poprzez działanie na
indeksach chromosomów (fenotypach).
Binarna reprezentacja chromosomów
Przedmiotem naszych rozważań będzie zbiór:
(1)
którego elementy reprezentować będą wszystkie możliwe
chromosomy w klasie chromosomów dwuwartościowych
o długości oraz operacje inwersji wykonywane na jego elementach.
Zapis b_,i oznacza i-tą współrzędną dowolnego
elementu z Bn.W naszych rozważaniach będziemy zakładać
zawsze, że jest liczbą naturalną większą od 1.
Pojedynczy element przestrzeni Bn będziemy oznaczali jako
rs. Indeks każdego elementu z Bn będziemy oznaczać jako ID,
a jego wartość dla elementu rs będziemy wyliczać z definicji:
(2)
Na początek określmy porządek indeksowania punktów
w Bn i ich dwie reprezentacje, które będziemy używać naprzemiennie
(tab. 1).
{ } { }
{
1,2, , _, 0,1 }
( _, , _, , , _, , _, ) : 1 2 1
∀ ∈ ∈
= -
i
n n
n
i n b
B b b b b
K
K
Σ=
= = ⋅ -
n
i
i
s s i ID r s b
1
1
, ( ) 2
N[...]
|
|
|
|
Efektywny operator krzyżowania i mutacji w algorytmie genetycznym
|
|
|
ZBIGNIEW PLISZKA OLGIERD UNOLD
|
Dziedzina algorytmów genetycznych [6, 12, 1], pomimo
nieustannego rozwoju trwającego od lat sześćdziesiątych
ubiegłego wieku, koncentruje się bardziej na empirycznych
aspektach algorytmów niż pogłębionych studiach teoretycznych.
Obecnie stosowane w badaniach teoretycznych tych
algorytmów metody można zakwalifikować do jednej z następujących
grup:
- teoria schematów (schema theory) [8],
- teoria łańcuchów Markowa (Markov chains theory) [11],
- analiza wymiarowa (dimensional analysis) [13],
- statystyki pozycyjne (order statistics) [4],
- genetyka klasyczna (quantitative genetics) [9],
- ortogonalna analiza funkcyjna (orthogonal functions analysis)
[3],
- kwadratowe układy dynamiczne (Quadratical Dynamical
Systems - QDS) [15],
- fizyka statystyczna (statistical physics) [2].
Pomimo stosowania wyrafinowanych i złożonych modeli
matematycznych nie uzyskano dotychczas rozwiązań, które
nie miałyby wąskiego obszaru zastosowań (jak np. teoria
schematów czy też łańcuchy Markowa) bądź nie byłyby
przedmiotem ożywionych dyskusji i polemik. Wielokrotnie też
przyjmowane w analizie teoretycznej założenia upraszczające
na tyle zniekształcają analizowane algorytmy, że dużym
znakiem zapytania należy opatrzyć rzeczywisty związek pomiędzy
otrzymanymi wynikami a badanymi algorytmami.
W pracy Hollanda [8] chromosomy były reprezentowane
przez ciąg zer i jedynek. Od tego czasu, wiele innych reprezentacji
chromosomów zostało zaproponowanych w literaturze
przedmiotu, takich jak kodowanie zmiennopozycyjne, czy
też drzewa [5], ale żadna z reprezentacji nie jest najlepsza
we wszystkich rozwiązywanych przez algorytmy genetyczne
problemach.
Niniejsza praca podejmuje wydawałoby się już mało płodną
problematykę reprezentacji chromosomów binarnych.
W miejsce klasycznej, zero-jedynkowej reprezentacji binarnej
zaproponowano reprezentację {-1, 1}, dla której określono
metrykę w przestrzeni chromosomów binarnych. Reprezentacja
ta - zwana dalej reprezentacją[...]
|
|
|
|
Erbowe lasery włóknowe w geometrii "all-fiber"
|
|
|
KRZYSZTOF ANDERS PIOTR FLORCZYK PAWEŁ GDULA ANNA JUSZA RYSZARD PIRAMIDOWICZ
|
Pierwszy światłowodowy laser o geometrii włóknowej został
skonstruowany przez Eliasa Snitzera w 1961 r. [1]. Ośrodek
czynny stanowiło w nim włókno o średnicy 300 μm wykonane
z domieszkowanego jonami neodymu (Nd3+) ciężkiego szkła
barowego, pompowanego poprzecznie lampą błyskową. Trzy
lata później pojawiły się pierwsze doniesienia o generacji we
włóknach wykonanych ze szkła kwarcowego domieszkowanego
jonami ziem rzadkich [2, 3]. W 1965 r. Snitzer i Woodcock
otrzymali generację promieniowania o długości fali 1,54
μm w szkle kwarcowym domieszkowanym jonami erbu (Er3+)
sensybilizowanymi jonami iterbu (Yb3+) [4], zapoczątkowując
rozwój laserów erbowych, pracujących w zakresie minimum
tłumienności światłowodów kwarcowych. Istotne przyspieszenie
rozwoju laserów światłowodowych nastąpiło jednak
dopiero pod koniec lat 80. XX wieku, za sprawą znaczącej
poprawy technologii światłowodów kwarcowych oraz diod laserowych
dużej mocy, wykorzystywanych jako pompy optyczne
do laserów ciała stałego. Pierwszy laser włóknowy pompowany
półprzewodnikową diodą laserową powstał w roku 1985
w zespole kierowanym przez R.J. Mearsa [5], dając początek
dynamicznemu rozwojowi laserów włóknowych, trwającemu
do dnia dzisiejszego. Układy aktywne wykorzystujące różne
światłowody domieszkowane jonami ziem rzadkich od ponad
dwudziestu lat cieszą się niesłabnącym zainteresowaniem,
jako źródła i wzmacniacze promieniowania koherentnego.
Ten specyficzny rodzaj laserów ciała stałego, w którym
ośrodkiem aktywnym jest światłowód włóknowy domieszkowany
jonami aktywnymi optycznie, wyróżnia się od pozostałych
generatorów promieniowania koherentnego kilkoma
istotnymi zaletami. Wśród najważniejszych można wymienić
łatwość uzyskania pracy w podstawowym modzie poprzecznym
(ang. Single Transverse Mode - STM lub Single Spatial
Mode - SSM) nawet dla wysokich poziomów mocy wyjściowej,
niezwykle efektywne odprowadzanie ciepła, wynikające
z bardzo dużej powierzchni bocz[...]
|
|
|
|
Fotoniczne układy scalone
|
|
|
KATARZYNA ŁAWNICZUK RYSZARD PIRAMIDOWICZ P. SZCZEPAŃSKI M.K. SMIT X.J.M. LEIJTENS
|
Termin fotoniczne układy scalone PICs (ang. Photonic Integrated
Circuits,) odnosi się do układów fotonicznych składających
się z wielu komponentów optycznych o różnych funkcjonalnościach
zintegrowanych na wspólnym, najczęściej
półprzewodnikowym, podłożu. W wyniku tej integracji uzyskuje
się układy analogiczne do wczesnych mikroelektronicznych
obwodów scalonych. Wśród komponentów optycznych niezbędnych
do konstruowania układów fotoniki scalonej można
wyróżnić elementy pasywne, zapewniające odpowiednią
propagację promieniowania, oraz elementy aktywne, pozwalające
na generację, wzmacnianie czy modulację sygnałów
optycznych. Należą do nich między innymi: falowody planarne,
siatki dyfrakcyjne, konwertery polaryzacji, modulatory,
wzmacniacze optyczne, źródła promieniowania oraz fotodetektory.
Takie komponenty, nazywane również blokami funkcjonalnymi,
pozwalają na projektowanie zaawansowanych
układów fotonicznych o różnorodnej funkcjonalności, znajdujących
zastosowanie w wielu dziedzinach, przede wszystkim
w systemach telekomunikacyjnych WDM/DWDM (ang. Wavelength-
Division Multiplexing/Dense Wavelength-Division Multiplexing),
sieciach dostępowych czy też systemach Radioover-
Fiber, ale również w systemach czujnikowych, układach
diagnostyki medycznej, itp.
Prawo Moore’a dla fotoniki
Pierwsza wzmianka o fotonicznych układach scalonych oraz
optyce zintegrowanej pojawiła się ponad 40 lat temu [1]. Przewidywano
wówczas, że rozwój fotoniki zintegrowanej będzie
przebiegał analogicznie do rozwoju mikroelektroniki i mikroelektronicznych
obwodów scalonych. Głównym wyznacznikiem
rozwoju obu tych dziedzin było integrowanie możliwie
jak największej ilości elementów w obrębie pojedynczego
chipu. Pierwszy artykuł traktujący o komponentach optycznych
i optyce zintegrowanej został opublikowany w latach 70.
ubiegłego stulecia [2]. Od tamtej pory zainteresowanie fotoniką
scaloną rosło, a rozwojowi tej dziedziny poświęcono wiele
programów o c[...]
|
|
|
|
Fotoniczne układy scalone w systemach odczytu danych z multipleksacją w dziedzinie czasu
|
|
|
STANISŁAW STOPIŃSKI MEINT K. SMIT XAVEER J.M. LEIJTENS MICHAŁ MALINOWSKI RYSZARD PIRAMIDOWICZ
|
Multipleksacja w dziedzinie czasu TDM (Time Division Multiplexing)
odgrywa kluczową rolę w nowoczesnych systemach
telekomunikacji światłowodowej. Zastosowanie tej technologii
umożliwia zwiększenie maksymalnej pojemności informacyjnej
w pojedynczym łączu optycznym. Współczesne elektroniczne
multipleksery osiągają szybkość transmisji danych do
165 Gb/s [1]. Jednak większy potencjał, zarówno pod względem
przepływności, jak i pobieranej mocy, posiadają multipleksery
czysto optyczne. W warunkach laboratoryjnych pozwalają
one osiągnąć szybkość przesyłu równą 1,28 Tb/s [2].
Serializację wejściowych sygnałów optycznych można
osiągnąć wykorzystując różne metody. Podstawową i najczęściej
stosowaną jest zastosowanie linii opóźniających [3].
Równoległe sygnały wejściowe pojawiają się na wyjściu multipleksera
w ściśle określonych przedziałach czasu, ponieważ
sygnał w każdym kanale przebywa drogę o różnej długości.
Inne techniki wykorzystują zjawiska nieliniowe prowadzące
do konwersji długości fali, takie jak mieszanie czterofalowe FWM
(Four Wave Mixing) [4], generację częstotliwości różnicowych
DFG (Differential Frequency Generation) oraz skrośną modulację
fazy XPM (Cross Phase Modulation). W tych systemach sygnał
na wejściach równoległych (λs) służy do modulacji fali nośnej
(λc), w wyniku czego powstaje sygnał wyjściowy o długości fali λc
[6] lub 2λc-λs [4, 5]. Jako ośrodki nieliniowe, w których zachodzą
wymienione procesy, wykorzystuje się wzmacniacze półprzewodnikowe
SOA (Semiconductor Optical Amplifier), nioban litu
z periodyczną strukturą domenową PPLN (Periodically Poled
Lithium Niobate) lub silnie nieliniowy światłowód HNLF (Highly
Non-Linear Fibre). Wspomniane metody wymagają jednak odpowiedniego
dopasowania sygnałów wejściowych w czasie. W tym
celu stosuje się wspomniane wcześniej linie opóźniające. Skrośna
modulacja fazy wykorzystywana jest również w multiplekserach
w konfiguracji NOLM (Non-Linear Optic[...]
|
|
|
|
Implementacja zdalnego zasilania elementów aktywnych światłowodowych sieci czujnikowych promieniowaniem laserowym
|
|
|
MARCIN JUSZA RYSZARD PIRAMIDOWICZ
|
Ostatnie dwie dekady to okres niezwykle dynamicznego rozwoju
różnego rodzaju światłowodowych systemów teletransmisyjnych
- poczynając od systemów dalekiego zasięgu,
poprzez systemy metropolitalne, a kończąc na sieciach dostępowych
i lokalnych. Rozwój ten stymulowany jest przede
wszystkim gwałtownie rosnącym zapotrzebowaniem na szybkość
i zasięg transmisji, przy jednoczesnym zwiększaniu różnorodności
przesyłanych danych. W ostatnich latach szczególnym
zainteresowaniem cieszy się idea sieci typu FTTH
(Fiber-To-The-Home), zmierzających do integracji maksymalnie
szerokiego spektrum usług - dostępu do internetu, transmisji
telefonicznej poprzez internet (VOIP), video-konferencji,
video na żądanie, systemów tele-pracy, a nawet rozproszonych
systemów czujnikowych.
Początkowo w sieciach FTTH zakładano stosowanie
przede wszystkim elementów pasywnych, jednak wymagania
dużych przepływności oraz zwiększony zakres usług
wymusiły konieczność zastosowania również całego szeregu
elementów aktywnych. Ich zasilanie wymaga dostępu
do elektryczności, a to powoduje zwykle dodatkowe komplikacje
techniczne oraz istotne zwiększenie kosztów, szczególnie
w przypadku konieczności położenia dodatkowych
kabli zasilających. Podobny problem występuje w typowych
systemach czujnikowych, równie intensywnie rozwijanych
w ostatnich latach i coraz chętniej integrowanych z systemami
światłowodowymi. Należy tu wspomnieć, że wraz
z rozwojem i miniaturyzacją elektroniki miał miejsce szybki
postęp w dziedzinie systemów czujnikowych, pozwalających
na monitorowanie różnych parametrów, poczynając od najprostszych,
jak np. temperatura, wilgotność, a kończąc na
bardziej złożonych, jak prędkość, przyśpieszenie czy skład
chemiczny substancji. Dzięki swojej wszechstronności czujniki
znajdują zastosowanie zarówno w rozproszonych systemach
monitorowania budynków czy terenów niebezpiecznych
(jak np. kopalnie), jak też systemach monitorujących
parametry pracy pojazdów czy sa[...]
|
|
|
|
Influence of annealing on properties of barium titanate thin films
|
|
|
PIOTR FIREK ANDRZEJ TAUBE JAN SZMIDT
|
Barium titanate (BT) ceramic because of a high dielectric
constant, refractive index values and piezoelectricity is a very
interesting material for potential applications in gas sensors,
capacitors, actuators, communication system and other electro-
optical devices [1, 2]. Recently BT has been also attracted
for potential application in dynamic random access memories
(DRAM) and high speed ferroelectric random access memories
(FeRAM) [3, 4]. For the above mentioned applications
producing of BT thin films is usually required. Barium titanate
as thin films is obtained either in amorphous or polycrystalline
structure and shows significantly worse electrical properties
comparing to bulk or thick film form. Moreover, in case of thin
BT films, there are problems with the uniform chemical composition
what causes their weaker piezoelectric effect, lower
values of the dielectric constant (typically less than 50) [5]),
higher leakage current and lower dielectric strength than for
barium titanate bulk form. However, its dielectric constant is
still much higher than that for silicon dioxide.
There are several techniques that can be applied in BT thin
layers producing. Among the most commonly used methods
are: metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) [6, 7],
molecular beam epitaxy (MBE) [8], hydrothermal [9, 10], sol-gel
[5, 11], radio frequency (RF) sputtering [12] and pulsed laser
[13] methods. This work presents results of investigations of Ba-
TiO3 thin films with La2O3 admixture, deposited on Si substrates
by means of Radio Frequency Plasma Sputtering (RF PS). Admixture
of La2O3 was added to increase dielectric constant.
Experimental details
The titanium electrode was vacuum-evaporated on bottom
side of the p-type Si (<100>, ρ = 2-10 Ωcm) substrate. Next,
thin barium titanate films were deposited on silicon using Radio
Frequency Plasma Sputtering of sintered BaTiO3 + La2O3
(2% wt.) target in an argon plasma environme[...]
|
|
|
|
Influence of series resistance on thermally induced limitations of SiC Schottky diodes
|
|
|
WŁODZIMIERZ JANKE ANETA HAPKA
|
Silicon carbide electronic devices seem to be able to operate
in very high temperature, and high power density regions,
therefore the thermal limitations of those devices should be
carefully analyzed. According to some mentions in the literature
[1-3] the junction temperature limit for SiC devices may
be surprisingly low - only 110°C for some set of parameters
assumed.
The main object of the investigations presented in this paper,
is a SiC Schottky Barrier Diode (SBD), the most mature
and widely applied SiC device. In studying the thermal limitations,
the self-heating effect, resulting in the junction temperature
rise over the ambient temperature, should be taken into
account. In the high current region of operation (where the
self-heating is important), the parasitic series resistance RS of
a diode strongly influences the shape of its I-V characteristics
and the value of dissipated power. The values of diode series
resistance depend on the particulars of a manufacturing process.
The purpose of this paper is to investigate the influence
of series resistance value on the thermal limitations involved
with the self-heating occurring in a diode. The calculations
and theoretical analysis are supported by results of measurements.
Parasitic series resistance of SiC SBD
The voltage drop VD across a diode conducting forward current
I consists of two terms: ideal M-S junction voltage VJ, and
the voltage drop across a regions beyond junction including
semiconductor layer, contacts between the different metal layers,
internal and external wire connections etc. It is usually
described as:
(1)
where RS is an equivalent series resistance of a diode. The
resistance of the semiconductor layer is usually the main term
of RS.
For increasing current, the second term in Eqn (1) increases
faster than the first term so, for sufficiently high currents,
the dependence of VD on I is nearly linear. It should be pointed
out, that in contrary to p-n [...]
|
|
|
|
Korekcja układów regulacji z wykorzystaniem charakterystyk Nyquista
|
|
|
KAROL SUCHENIA MIROSŁAW WCIŚLIK
|
Układ regulacji automatycznej jest podstawowym i najczęściej
stosowanym układem sterowania. W porównaniu do układu
otwartego, dzięki zamkniętej pętli sterowania jest on mniej
wrażliwy na zmiany parametrów układu, poprawia parametry
jakościowe odpowiedzi skokowej układu automatyki oraz
często uniezależnia obiekt od zakłóceń, których pojawienie
się powoduje błąd regulacji. Przy projektowaniu zamkniętego
układu regulacji tak kształtuje się charakterystyki częstotliwościowe
układu otwartego, aby uzyskać określone zachowanie
układu po zamknięciu pętli sprzężenia zwrotnego. Warunkiem
koniecznym poprawnej pracy układu regulacji jest jego stabilność.
Dlatego charakterystyki otwartego układu powinny
być oddalone od granic stabilności, czyli spełniać określone
wymagania dotyczące odpowiedniego zapasu wzmocnienia
i fazy oraz zapewnić zadaną dokładność statyczną. W przypadku,
gdy układ nie dopuszcza zmian parametrów dołącza
się do niego człony pomocnicze zwane korektorami.
Korekcja jest doborem struktury członu korekcyjnego, parametrów
oraz miejsca jego włączenia w układzie regulacji
[1]. Do określenia zapasu stabilności danego korektora używa
się najczęściej charakterystyk częstotliwościowych Bodego,
które sformułowano w roku 1930 i rzadziej Nicholsa (1946).
Charakterystyki Nyquista (1932) i Michajłowa (1938) są używane
głównie do analizy stabilności. Wynika to między innymi
z trudności sporządzania poszczególnych charakterystyk.
Obecnie sporządzenie i analiza wszystkich rodzajów charakterystyk
częstotliwościowych przy wykorzystaniu programów
CAD jest bardzo ułatwione i dlatego przeprowadzono analizę
procesu korekcji z wykorzystaniem charakterystyk również
tych rzadziej używanych.
Korekcja
Schemat blokowy analizowanego układu wraz z korektorem
przedstawiono na rysunku 1.
Stosując korekcję szeregową wprowadza się do toru głównego
dodatkowy człon o takiej charakterystyce Gk(s), aby wypadkowa
charakterystyka układu spełniała wymagania [...]
|
|
|
|
Książki
|
|
Maria Trzaska, Zdzisław Trzaska: Elektrochemiczna
Spektroskopia Impedancyjna w Inżynierii Materiałowej.
Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa,
2010
Dynamiczny rozwój techniki
stawia materiałom wykorzystywanym
praktycznie coraz
większe wymagania, szczególnie
w zakresie lepszego
dostosowania ich właściwości
do zastosowań i przewidzianych
warunków eksploatacji
oraz co do ich trwałości.
Straty spowodowane nieodwracalnymi
procesami niszczącymi
materiały w wyniku
niekorzystnych samorzutnych
reakcji chemicznych
z otaczającym środowiskiem
są bardzo duże i wciąż rosną wskutek zwiększającego się
skażenia środowiska naturalnego. Korozji ulegają z różną
szybko[...]
|
|
|
|
Metoda dekompozycji ukierunkowana na elementy XOR
|
|
|
ŁUKASZ ŁAWROCKI DARIUSZ KANIA
|
Układy matrycowe (CPLD - Complex Programmable Logic Devices)
wraz z układami FPGA (Field Programmable Gate Array)
stanowią obecnie dwie najpopularniejsze grupy układów programowalnych.
Popularność układów CPLD związana jest przede
wszystkim z przewidywalnymi (stałymi) czasami propagacji sygnałów.
Rdzeniem obecnie dostępnych na rynku układów CPLD
jest struktura podobna do układów PAL (Programmable Array
Logic). Podstawową komórkę stanowi blok logiczny typu PAL, zawierający
pewną liczbę iloczynów (zazwyczaj od 3 do 8) dołączonych
do bramki sumy logicznej (rys. 1). Bloki logiczne układów
CPLD wyposaża się dodatkowo w: konfigurowalne przerzutniki,
różnego typu mechanizmy umożliwiające elastyczny rozdział iloczynów
do poszczególnych sum (programowalne rozdzielacze,
ekspandery itp.), wyjściowe bufory trójstanowe, bramki XOR.
Jednym z podstawowych problemów syntezy logicznej dedykowanej
dla struktur CPLD jest jak najlepsze wykorzystanie
iloczynów dostępnych w blokach logicznych. Rozrzutność
w gospodarowaniu blokami typu PAL może przełożyć się na
potrzebę wykorzystania większej struktury programowalnej.
To z kolei pociąga za sobą szereg problemów związanych
m.in. ze: wzrostem poboru prądu, sposobami odprowadzania
ciepła, czy zakłóceniami elektromagnetycznymi generowanymi
przez strukturę programowalną [6].
W przypadku układów CPLD oraz FPGA istota efektywnej
syntezy wiąże się bezpośrednio z dopasowaniem realizowanych
funkcji logicznych do architektury układu programowalnego.
Niezwykle ważnych elementem tego dopasowania
jest dekompozycja, która stanowi kluczowy element syntezy
logicznej [10, 11]. Istnieje wiele różnych sposobów rozwiązania
tego problemu. Możliwe jest opracowanie metod dekompozycji
bezpośrednio przeznaczonych dla układów CPLD
typu PAL [9] lub zaadoptowanie strategii wykorzystywanych
dotychczas tylko dla układów FPGA [8]. Tego typu podejścia
prowadzą do bardzo dobrych rozwiązań, ponieważ pozwalają
na odpowiednie wpaso[...]
|
|
|
|
Mikrokontrolery PIC w zastosowaniach badawczych. Część 2. Obsługa portów wejścia-wyjścia
|
|
|
PAWEŁ BORKOWSKI
|
Czas na pierwszy projekt. Podstawowym zagadnieniem
w programowaniu mikrokontrolerów jest obsługa portów. To
zadanie można streścić następująco: do jednego lub kilku
wyprowadzeń mikrokontrolera podłączamy urządzenie, które
następnie należy obsłużyć umożliwiając mu prawidłową pracę.
Takim najprostszym urządzeniem może być dioda LED.
W naszym pierwszym projekcie obsłużymy układ z rys. 1. tak,
aby dioda świeciła.
Zgodnie z rysunkiem diodę LED oznaczoną D2 należy
podłączyć do wyprowadzenia RB3. Katoda diody została podłączona
do masy za pośrednictwem rezystora 1k. Dodatkowo
w układzie widzimy zewnętrzny rezonator Q2 podający sygnał
o częstotliwości 20 MHz. Zwróćmy uwagę na wyprowadzenie
MCLR - jest to linia RESET. Restart mikrokontrolera następuje
po podłączeniu linii MCLR do masy. W celu zapobieżenia
przypadkowemu resetowi mikrokontrolera i zapewnienia stabilnej
pracy układu należy wyprowadzenie MCLR podłączyć
poprzez rezystor do źródła zasilania.
Nie ma potrzeby odłączania programatorów JDM lub PICkit2
na czas testowania układu. Rysunek 2 przedstawia
schemat układu z diodą wraz z programatorem JDM.
Należy zwrócić uwagę na konieczność odłączania linii
MCLR od źródła napięcia w czasie programowania mikrokontrolera.
Jeśli schemat realizujemy na płytce stykowej, w prawidłowym
podłączeniu układu powinien pomóc rys. 3.
Zaczynamy pisać program. Uruchamiamy kompilator mikroC
PRO for[...]
|
|
|
|
Mobilny robot hybrydowy. Modelowanie i symulacja wspinania się robota po schodach
|
|
|
MACIEJ T. TROJNACKI
|
W związku z ograniczonymi możliwościami mobilnych robotów
kołowych i gąsienicowych o klasycznym układzie podwozia
oraz z trudnościami praktycznego zastosowania robotów
kroczących, zaczęły się pojawiać rozwiązania hybrydowe,
tj. łączące cechy lokomocji ciągłej i dyskretnej. Roboty takie
z założenia mogą poruszać się w bardziej zróżnicowanym
środowisku niż tradycyjne roboty kołowe i gąsienicowe.
Innowacyjnym rozwiązaniem technicznym jest robot hybrydowy
Roller Walker [1, 2] (rys. 1a). Jest to robot jeżdżąco-kroczący,
który jest wyposażony w rolki-stopy (rys. 1b), które umożliwiają
zarówno kroczenie jak i jazdę robota na podobnej zasadzie, jak
robią to rolkarze. W rozwiązaniu tym rolki (koła) nie są napędzane,
a ich toczenie następuje wskutek odpowiedniego ruchu nóg.
W ostatnim czasie opracowano także w NASA hybrydową
konstrukcję robota przeznaczonego do eksploracji planet
o nazwie Athlete [5] (rys. 1d). Konstrukcja robota składa się
z sześciu nóg zakończonych kołami. Możliwa jest więc zarówno
jazda robota na kołach, jak i jego kroczenie. Podobną ideę
realizuje robot Uni-Rover [4] (rys. 1c), przy czym jego moduły
mogą być także wykorzystane jako manipulatory, mogą również
działać osobno jak niezależne roboty.
Do rozwiązań hybrydowych można także zaliczyć ciekawą
konstrukcję robota Chaos firmy Autonomous Solutions [6]
(rys. 1e). Jest to robot wyposażony w cztery gąsienice, które
mogą stanowić nogi robota, umożliwiając jego kroczenie.
Z kolei robot DIR-II [3] (rys. 1f) składa się z dwóch głównych
gąsienic w kształcie trójkątów, dwóch prostych gąsienic
oraz dwóch łączników łączących gąsienice i umożliwiających
zmianę geometrii robota w zależności od trybu pracy.
Pomimo różnych rozwiązań robotów mobilnych wciąż nie
istnieje jedno optymalne rozwiązanie, które może być zastosowane
w dowolnie ukształtowanym terenie. Dlatego celowe
jest poszukiwanie nowych, specjalizowanych rozwiązań.
Rys. 1. Przykłady mobilnych robotów hybrydowych: R[...]
|
|
|
|
Model naprężonego tranzystora MOS
|
|
|
ZENON GNIAZDOWSKI
|
Przewodność oraz rezystywność są równoważne w sensie relacji
wzajemnej odwrotności. Analogicznie, na mocy prawa Hooka
zachodzi relacja równoważności pomiędzy naprężeniem
i odkształceniem. Dlatego można mówić zarówno o zjawisku
piezorezystancyjnym, gdzie naprężenia powodują zmiany
rezystywności, jak i o zjawiskach elastorezystancyjnym, piezokonduktancyjnym
oraz o zjawisku elastokonduktancyjnym.
Powyższe różnie nazywane zjawiska, są w rzeczywistości jednym
zjawiskiem fizycznym, różnie postrzeganym. Wszystkie
możliwe relacje pomiędzy naprężeniem-odkształceniem, a rezystywnością-
przewodnością zostały pokazane w tab. 1 [1].Naprężenie (odkształcenie) w krzemowym kanale tranzystora
MOS wpływa na jego parametry elektryczne. Wpływ ten
objawia się w zmianie konduktywności (rezystywności) kanału
tranzystora. Dlatego bez straty ogólności, w niniejszym artykule
zostanie zbadany wpływ naprężeń na konduktywność
kanału tranzystora MOS, a więc zjawisko piezo-konduktywności.
W celu opisu matematycznego tego zjawiska zostanie
użyta wyłącznie notacja wektorowa oraz macierzowa. Dzięki
temu problem należący do obszaru rachunku tensorowego,
zostanie opisany przy pomocy algebry liniowej.
Prawo Ohma
W pewnym kartezjańskim układzie odniesienia pole elektryczne
w warstwie przewodzącej można przedstawić jako wektor
o trzech składowych:
(1)
Podobnie, gęstość prądu jest także wektorem:
(2)
Prawo Ohma opisujące związek pomiędzy gęstością prądu, a polem
elektrycznym można przedstawić w następujący sposób [2]:
(3)
Reprezentowana w formie kwadratowej macierzy wielkość κ
jest tensorem konduktywności. Jest to tensor drugiego rzędu
z dziewięcioma składnikami κij :
(4)
E [E , E , E ]T 1 2 3 = .
j [ j , j , j ]T 1 2 3 = .
  


  


⋅
  


  


=
  [...]
|
|
|
|
Model prądu drenu i pojemności w dwubramkowym tranzystorze MOS o krótkim kanale
|
|
|
ANNA SAWICKA LIDIA ŁUKASIAK ANDRZEJ JAKUBOWSKI DANIEL TOMASZEWSKI
|
Dwubramkowe tranzystory MOS SOI (DGMOSFET) z niedomieszkowanym
kanałem uważane są za jedne z najbardziej
obiecujących struktur, jeżeli chodzi o skalowanie przyrządów
MOS do długości kanału w zakresie 10-50 nm [1, 2]. Zastosowanie
symetrycznych tranzystorów dwubramkowych z bardzo
cienkimi warstwami obszaru aktywnego i tlenku bramkowego
umożliwia minimalizację pasożytniczych efektów krótkiego
kanału, dzięki czemu silne i niejednorodne domieszkowanie
kanału tranzystora nie jest już potrzebne. Brak intencjonalnie
wprowadzonych atomów domieszek powoduje zmniejszenie
rozpraszania, a tym samym poprawę ruchliwości oraz eliminuje
fluktuacje koncentracji domieszek.
Opracowanie dokładnych modeli fizycznych takich tranzystorów
jest niezbędne dla symulacji układowych. W literaturze
zaproponowano już kilka modeli charakterystyk tranzystora
dwubramkowego. Modele oparte na potencjale powierzchniowym
można znaleźć np. w [3] i [4]. Modele długokanałowe
przedstawiono np. w [5] i [6]. Modyfikacja modelu [6] polegająca
na uproszczeniu sposobu obliczania ładunku została
wprowadzona w [7], a efekty krótkiego kanału uwzględniono
np. w [8] i [9]. Niestety, żaden z wymienionych tu modeli nie
obejmuje wszystkich istotnych efektów krótkiego kanału.
W [10] przedstawiono nowy opis charakterystyk prądowonapięciowych
dwubramkowego tranzystora MOS (oparty na
modelu [6]) zawierający następujące efekty krótkiego kanału:
nasycenie prędkości nośników, modulację długości kanału,
obniżenie wysokości bariery indukowane napięciem drenu,
wzrost gęstości ładunku w kanale indukowany napięciem
drenu (DICE - opisany po raz pierwszy w [11]) i zależność
napięcia progowego od długości kanału. Następnie zbadano
wpływ wymienionych powyżej efektów na charakterystyki I-U,
a otrzymane rezultaty porównano z wynikami symulacji przeprowadzonych
za pomocą pakietu ATLAS.
W niniejszej pracy model [10] uzupełniono o opis ładunków
w kanale tranzystora oraz pojemności wewnętrznych tra[...]
|
|
|
|
Modelowanie algorytmu sterowania energetycznego filtru aktywnego z użyciem interfejsu SLPS
|
|
|
ADRIKOWSKI Dawid BUŁA Marian PASKO
|
Interfejs SLPS (SimuLinkPSpice) [4, 11] umożliwia przeprowadzenie
symulacji złożonych systemów o charakterze
sprzętowo-programowym równocześnie w dwóch symulatorach:
Capture-PSpice [1] firmy Cadence Design Systems oraz
MATLAB-Simulink firmy Mathworks. Symulator Capture-PSpice
odpowiada za część sprzętową systemu (układ wykonawczy),
natomiast MATLAB-Simulink [6] jest przeznaczony do
implementowania części programowej systemu (układ sterujący,
algorytm sterujący). Taki podział ról wydaje się słuszny,
gdyż PSpice ma opinię najrzetelniejszego symulatora układów
elektronicznych wyposażonego w bardzo bogate, powszechnie
dostępne biblioteki elementów czołowych producentów
elektroniki. Z kolei MATLAB-Simulink z bardzo bogatą ofertą
przeróżnych toolboxów daje możliwość konstruowania w postaci
schematu blokowego modeli algorytmów sterujących o
charakterze czasowo-ciągłym, jak i co ważne, czasowo-dyskretnym
(taki charakter mają algorytmy realizowane w rzeczywistości
w systemach mikroprocesorowych).
MATLAB-Simulink pełni rolę nadrzędną względem symulatora
Capture-PSpice, w związku z tym, to z poziomu symulatora
MATLAB-Simulink odbywa się zarządzanie całą symulacją
(określanie parametrów symulacji, inicjowanie, uruchamianie,
itp.). Część sprzętowa jest widziana przez MATLAB-Simulink
jako specjalny obwód blokowy SLPS, dla którego można zdefiniować
sygnały wejściowe oraz wyjściowe, które będą wykorzystywane
przez model części programowej.
Modelowanie algorytmu sterowania energetycznego
filtru aktywnego z użyciem interfejsu SLPS
dr inż. Tomasz ADRIKOWSKI, mgr inż. Dawid BUŁA, prof. dr hab. inż. Marian PASKO
Politechnika Śląska, Wydział Elektryczny
124 Elektronika 2/2011
W artykule przedstawiono zastosowanie interfejsu SLPS
do symulacji systemu trójfazowego z trójfazowym energetycznym
filtrem aktywnym (EFA). Układy EFA są obecnie przedmiotem
licznych prac badawczo-rozwojowych [2, 3, 7], stąd
jest wielce pożądana możliwość ich symulowania [...]
|
|
|
|
Modelowanie dyspersji chromatycznej w światłowodach mikrostrukturalnych metodą efektywnego współczynnika załamania
|
|
|
KATRIN WELIKOW PAWEŁ GDULA RYSZARD PIRAMIDOWICZ
|
Światłowody mikrostrukturalne MOF (ang. Microstructured
Optical Fibers) cieszą się rosnącym zainteresowaniem od
ponad dwóch dziesięcioleci, stanowiąc w wielu zastosowaniach
niezwykle atrakcyjną alternatywę dla włókien klasycznych.
Ich unikalne właściwości umożliwiają kontrolę propagacji
światła z niebywałą precyzją, a także pozwalają pokonać
wiele ograniczeń typowych dla skokowych światłowodów
kwarcowych. Intensywne prace z zakresu technologii włókien
mikrostrukturalnych zaowocowały opracowaniem całego
szeregu konstrukcji o znacznie różniących się parametrach
geometrycznych i optycznych, a co za tym idzie, przeznaczonych
do różnych zastosowań. Odpowiedni projekt periodyczności
i geometrii obszaru mikrostrukturalnego przekroju
poprzecznego włókna umożliwia kontrolę prowadzenia światła
i kształtowanie podstawowych parametrów światłowodu,
takich jak tłumienie, dyspersja chromatyczna, czy liczba modów.
W ogólności mikrostrukturyzacja pozwala na uzyskanie
szeregu atrakcyjnych i unikatowych właściwości, takich jak
transmisja jednomodowa w szerokim zakresie spektralnym,
wysokie nieliniowości, niezwykle duże apertury numeryczne,
czy niskostratna transmisja we włóknach z rdzeniami
powietrznymi, a także możliwość znaczącego ograniczenia
strat zgięciowych. Włókna mikrostrukturalne stwarzają również
możliwość kształtowania w szerokim zakresie charakterystyk
dyspersji chromatycznej [1, 2].
Możliwość projektowania włókien o specyficznych właściwościach
optycznych sprawia, że bardzo istotny staje się problem
modelowania zagadnień związanych z ich opisem. Numeryczna
analiza włókien o złożonej strukturze jest zagadnieniem
nietrywialnym, wymagającym znajomości nie tylko optyki, ale
też fizyki ciała stałego oraz fizyki kwantowej. Zasadniczo, tylko
podejście wektorowe daje pełny obraz właściwości światłowodów
fotonicznych, niemniej jednak w niektórych przypadkach
można w celu zwiększenia szybkości obliczeń wykorzystać
elementy klasycznych mod[...]
|
|
|
|
Modelowanie napięcia progowego w niedomieszkowanych dwubramkowych strukturach MOS
|
|
|
PAWEŁ SAŁEK LIDIA ŁUKASIAK ANDRZEJ JAKUBOWSKI
|
Technologia półprzewodnikowa rozwija się w tempie niespotykanym
w innych gałęziach przemysłu. Znane dziś dobrze
prawo Moore’a [1] opisuje dynamikę postępu tej dziedziny.
Potrzeby odbiorców układów elektronicznych wymuszają integrację
możliwie największej liczby funkcji w pojedynczym
układzie scalonym. Aby zwiększać szybkość działania tych
układów i jednocześnie redukować koszty produkcji konieczne
staje się zmniejszanie fizycznych rozmiarów przyrządów
półprzewodnikowych. Wraz z malejącymi rozmiarami uwidaczniają
się efekty pasożytnicze, jak np. DIBL, zależność napięcia
progowego od długości kanału, nasycenie ruchliwości,
modulacja długości kanału, wstrzykiwanie gorących nośników
[2, 3]. Pole elektryczne wynikające z polaryzacji złącza drenu
modyfikuje rozkład potencjału w kanale. Prowadzi to do
osłabienia wpływu bramki na kanał. Niezbędne stało się poszukiwanie
innych konstrukcji przyrządów, które pozwoliłyby
podtrzymać elektrostatyczne oddziaływanie bramki, również
w strukturach MOS o małych rozmiarach. Jedną z propozycji
spełniających to wymaganie są tranzystory dwubramkowe
(DGMOS) [4].
Wraz ze zmniejszaniem rozmiarów przyrządów wyraźnie
istotne stały się fluktuacje liczby atomów domieszek w obszarze
aktywnym przyrządu [5, 6]. Prowadzą one do dużych
rozrzutów pomiędzy przyrządami w obrębie pojedynczego
układu i oznaczają znaczącą utratę kontroli nad najważniejszymi
parametrami wytwarzanych układów. Pojaw[...]
|
|
|
|
Modelowanie numeryczne w procesie projektowania urządzeń do wytwarzania materiałów półprzewodnikowych
|
|
|
MARCIN WESOŁOWSKI RYSZARD NIEDBAŁA ADAM CZAPLICKI
|
Materiałami coraz powszechniej wykorzystywanymi w przemyśle
elektronicznym i elektrotechnicznym stają się, monokrystaliczny
węglik krzemu i arsenek galu. Parametry elementów
elektronicznych wykonywanych na bazie tych materiałów
umożliwiają przede wszystkim osiąganie wysokich temperatur
roboczych (nawet 600°C) oraz szybkich czasów przełączeń,
dzięki czemu możliwe jest wykonywanie układów pracujących
przy częstotliwościach znacznie przekraczających wartości
znamienne dla klasycznych układów zbudowanych na
krzemie.
Powszechnie wykorzystywane urządzenia do monokrystalizacji
materiałów półprzewodnikowych bazują zazwyczaj na
technologii Czochralskiego (LEC). Ze względu na wyrafinowaną
technologię produkcyjną, urządzenia te charakteryzują
się bardzo skomplikowaną konstrukcją [8]. Mimo intensywnych
prac nad rozwojem technologii LEC, w ostatnim czasie
bardzo często pojawiają się doniesienia o niemożliwości wykorzystania
tej techniki do produkcji monokryształów o pożądanych
parametrach odnoszących się między innymi do niewielkiej
ilości dyslokacji. Bezpośrednim powodem tego typu
ograniczeń jest brak możliwości skutecznego ograniczenia
gradientów temperatury w wytwarzanych monokryształach do
odpowiedniego poziomu gwarantującego zmniejszenie naprężeń
dylatacyjnych stanowiących podstawowe źródło defektów
sieci krystalicznych.
W niniejszym artykule omówiono uniwersalne modele
numeryczne urządzeń do monokrystalizacji węglika krzemu
oraz arsenku galu przy wykorzystaniu metod PVT (Physical
Vapour Transport) i VGF (Vertical Gradient Freeze). W zamyśle
autorów tego typu modele, mimo znacznych uproszczeń
w stosunku do rzeczywistych układów, mogą stać się pomocne
w trakcie konstruowania nowych urządzeń do monokrystralizacji,
oraz doborze charakterystyk eksploatacyjnych, co
umożliwi między innymi:
 kontrolę gradientów temperatury w wytwarzanych monokryształach,
dzięki czemu możliwa będzie minimalizacja
naprężeń w wytwarzanym materiale[...]
|
|
|
|
Modelowanie parametrów propagacyjnych polimerowych światłowodów mikrostrukturalnych do zastosowań w sieciach FTTH
|
|
|
PAWEŁ GDULA KATRIN WELIKOW PAWEŁ SZCZEPAŃSKI RYSZARD BUCZYŃSKI RYSZARD PIRAMIDOWICZ
|
W sieciach dostępowych, a szczególnie sieciach FTTH (ang.
Fiber-To-The-Home), stanowiących najniższą warstwę systemów
telekomunikacyjnych, włókna optyczne systematycznie
wypierają rozwiązania miedziane, pozwalając na radykalne
zwiększenie przepustowości i niezawodności. Należy jednak
podkreślić, że o ile nie ma żadnych wątpliwości co do wyboru
medium transmisyjnego dla sieci dalekosiężnych i metropolitalnych,
to włókna dla sieci o charakterze dostępowym,
a szczególnie dla sieci wewnątrz-budynkowych są ciągle
przedmiotem intensywnych badań i analiz, prowadzonych
zarówno w jednostkach R & D największych operatorów i producentów
włókien, jak też wiodących ośrodkach naukowych.
Wynika to z faktu, że klasyczne, jednomodowe światłowody
kwarcowe, stosowane typowo w sieciach telekomunikacyjnych,
przy wszystkich swoich zaletach narzucają wiele ograniczeń,
związanych z ich konstrukcją i utrudniających ich
stosowanie w specyficznych warunkach sieci wewnątrz-budynkowych.
Można tu wymienić ograniczenia związane z minimalnymi
promieniami gięcia włókien i stratami mikro- i makrozgięciowymi,
problemy odporności mechanicznej, łatwości
rekonfigurowania połączeń, koszty instalacji i utrzymania sieci,
czy wreszcie aspekty bezpieczeństwa, wynikające z możliwości
bezpośredniej ingerencji użytkowników w infrastrukturę
kablową budynku, biura czy mieszkania. Wszystko to sprawia,
że wybór optymalnego medium transmisyjnego dla sieci FTTH
jest ciągle sprawą otwartą, a prowadzone badania koncentrują
się zarówno na aspektach optymalizacji i modyfikacji włókien
klasycznych (zarówno kwarcowych jak i polimerowych), jak też
na poszukiwaniach zupełnie nowych mediów transmisyjnych.
Media transmisyjne do FTTH (sieci domowe)
Analiza aktualnej oferty rynkowej i tendencji rozwojowych systemów
dostępowych pokazuje wyraźnie, że sieci przewodowe
ewoluują w kierunku rozwiązań w pełni optycznych, zapewniających
najwyższe przepływności i największą niezawodność.
Z punk[...]
|
|
|
|
Modelowanie struktur MOS z podwójną barierą potencjału
|
|
|
ANDRZEJ MAZURAK JAKUB WALCZAK BOGDAN. MAJKUSIAK
|
Struktura metal-izolator-półprzewodnik z podwójną barierą
potencjału (DB MOS) składa się z zewnętrznych elektrod
bramki i półprzewodnikowego podłoża oraz bariery złożonej
z dwóch warstw dielektryka i rozdzielającej je warstwy półprzewodnika.
Na rys. 1 przedstawiono schematyczny wygląd
i model pasmowy struktury DB MOS z podłożem typu n, studnię
kwantową tworzy niedomieszkowana warstwa krzemowa
rozdzielona warstwami SiO2. Przepływ prądu przez strukturę,
polegający na tunelowaniu nośników między półprzewodnikowym
podłożem i bramką, wymaga grubości warstw izolujących
rzędu pojedynczych nanometrów. W zależności od
grubości studni potencjału może następować kwantyzacja
energii elektronów i dziur (studnia kwantowa), wpływając na
elektrostatykę układu fizycznego. W zależności od powierzchni
poprzecznej studni potencjału struktura może wykazywać
przewodnictwo jednorodne lub jednoelektronowe efekty blokady
kulombowskiej. Sterowanie prądem odbywa się poprzez
zmianę potencjału studni kwantowej. Potencjał studni może
być kontrolowany poprzez galwaniczny kontakt, przez elektrodę
bramki za pośrednictwem efektu polowego lub też może
ustalać się samoistnie (potencjał pływający).
Struktura MOS z podwójną barierą potencjału (DB MOS)
może pełnić w przyrządach nanoelektronicznych różne role:
(a) rezonansowego przyrządu tunelowego (dioda tunelowa,
tranzystor tunelowy), (b) złożonej warstwy bramkowej
z krystalicznymi wtrąceniami krzemu stanowiącymi pułapkę
elektronową lub dziurową, (c) pułapki (elektronowej bądź
dziurowej) dla nośników w krzemowym podłożu dla potrzeb
nieulotnych pamięci.
Na rysunku 3 przedstawiono dwa możliwe mechanizmy
transportu nośników pomiędzy podłożem, a bramką. W przypadku
sekwencyjnego tunelowania nośników przez obie bariery
z pośrednim etapem elektrycznego ładowania studni na skutek
rozpraszania elektronów mówimy o tun[...]
|
|
|
|
Path-based multicast routing in network on chip architecture
|
|
|
MARCIN HAWRANIAK PIOTR DZIURZAŃSKI
|
Application of many heterogeneous functional units are of
mounting popularity in the current top-end digital systems.
However, the performance of a system’s functional unit is limited
due to the delays of the communication between them [5].
What is even worse, the need for such intense communication
increases as the systems become larger. The architecture of
a conventional bus-based system becomes obsolete due to
the quality assurance, handling mixed traffic and resource
sharing requirements. The computational units become smaller,
much more powerful and faster. Unfortunately, a gap has
been created between processing technology and communication
technology which leads to increasing the unbalance
between gate delays and wire delays [3]. Contemporary highend
systems most of the power use to drive wires and most of
the clock cycle is spent on wire delay, not gate delay [6].
On-chip networking has been introduced in order to tackle
these communication problems. However, a typical Network
on Chip (NoC) uses one-way wires which run from point A to
point B, rather than using buses connected to a number of
destination cores. This makes sending of a single package
to a number of destination nodes (i.e., multicast traffic) more
difficult [1, 3].
Although there are many multicast algorithms for the traditional
TCP/IP networks, they cannot be applied immediately
to the NoC field due to the stringent restrictions imposed by
this architecture. Also multicast support in a modern multiprocessors
is currently very poor, as usually multicast is implemented
as multiple unicast communication [12]. There is still
need of competent multicast communication and the application
of high efficiency, yet low latency, multicast algorithms [5].
Keeping that in mind, we developed an adaptive algorithm for
multicast communication in NoCs.
In general, NoCs use three different groups of components.
These are cores, interconnection channels and router[...]
|
|
|
|
Pomiary elektromagnetycznych właściwości metamateriałów planarnych i grafenu w paśmie częstotliwości mikrofalowych
|
|
|
JERZY KRUPKA WŁODEK STRUPIŃSKI ANDRZEJ STEFAŃSKI MIKOŁAJ BASZUN ZDZISŁAW MĄCZEŃSKI
|
W ciągu ostatniej dekady nastąpił gwałtowny rozwój prac naukowo-
badawczych nad metamateriałami oraz materiałami
opartymi o mikroskopowo uporządkowane formy węgla takie
jak fulereny, nanorurki oraz grafen. Za prace nad grafenem
została przyznana w 2010 r. nagroda Nobla z fizyki dwóm
naukowcom rosyjskim (K. Novoselov i A. Geim) pracującym
w Wielkiej Brytanii. Liczba artykułów w czasopismach naukowych
zarówno z dziedziny metamateriałów jak i grafenu
rośnie w oszałamiającym tempie. W ostatnich latach zostało
też wydane wiele monografii i artykułów poświęconych tym
dziedzinom nauki np. [1-8]. Szersza definicja metamateriałów
obejmuje materiały wytwarzane sztucznie o szczególnych
właściwościach fizycznych, których nie posiadają materiały
występujące w przyrodzie, węższa definicja obejmuje tylko takie
materiały dla których zarówno przenikalność elektryczna
jak i magnetyczna, przyjmują wartości ujemne. Oczekuje się,
że zarówno meta materiały, jak i grafen znajdą zastosowania
praktyczne mogące dokonać rewolucji we współczesnej
elektronice. Zakres potencjalnych zastosowań metamateriałów
obejmuje częstotliwości od mikrofalowych (109 Hz do optycznych
1015 Hz), zaś zastosowania grafenu mogą dotyczyć
różnych dziedzin elektroniki, takich jak wytwarzanie superkondensatorów,
tranzystorów, wyświetlaczy optycznych czy
baterii słonecznych.
Grafen stanowi jednolitą jedno-atomową warstwę węgla
o strukturze plastra miodu jak przedstawiono na rys. 1a,
o niezwykłej wytrzymałości mechanicznej (wielokrotnie
wyższej niż stal) i przewodności elektrycznej zbliżonej do
metali. Uważa się, że grafen jest jedynym znanym dwuwymiarowym
materiałem występującym w przyrodzie. Metamateriały
konstruuje się zazwyczaj, jako struktury periodyczne
zawierające elementy metaliczne rozmieszczone
w matrycy dielektrycznej, przy czym wytwarza się zarówno
struktury planarne (dwuwymiarowe) jak przedstawiono na
rys. 1b, 1c 1d i struktury objętościowe, mogące być stosem
stru[...]
|
|
|
|
Progowy model pracy lasera z ośrodkiem aktywnym w postaci 2D kryształu fotonicznego
|
|
|
MARCIN KOBA PAWEŁ SZCZEPAŃSKI
|
Prace Eli Yablonovitcha [1], [2] oraz Sajeev Johna [3] zapoczątkowały
intensywny rozwój badań nad kryształami fotonicznymi.
Potencjalne zastosowania tych struktur obejmują zarówno
przyrządy pasywne jak i aktywne. W strukturach laserowych
kryształy fotoniczne znajdują zastosowanie jako zwierciadła [4,
5], tworzą falowodowe obszary aktywne [6-9], sprzężone wnęki
falowodowe [10, 11], mikrownęki fotoniczne [12-18] i w końcu
sam kryształ fotoniczny może tworzyć obszar aktywny [19-21].
Literatura opisująca akcję laserową uzyskiwaną w strukturze
kryształu fotonicznego jest dość szeroka i poświęcona między
innymi modelom estymacji parametrów wyjściowych [22-24]
oraz modelom generacji promieniowania wewnątrz struktury
[25-29]. Ogólny model generacji przedstawiony w [26] oparty
jest na teorii półklasycznej i obowiązuje dla ośrodków aktywnych
w postaci jedno-, dwu- i trzywymiarowego kryształu fotonicznego,
przez co jego stopień skomplikowania sprawia, że jest niewygodny
w procesie projektowania rzeczywistych struktur.
W celu lepszego zrozumienia i łatwiejszego projektowania
laserowych struktur fotonicznych opracowywane są metody
przybliżone. Do tej grupy zalicza się np. teorię modów sprzężonych
[27-29].
Rys. 2. Wykresy dyspersyjne dla kryształu fotonicznego o sieci trójkątnej z powiększeniem okolicy punktu Γ z odpowiadającymi mu
modami, dla polaryzacji a) TM; b) TE
Fig. 2. Triangular lattice photonic crystal dispersion characteristics for a) TM and b) TE polarization. The inset shows the vicinity of Γ point
W niniejszym artykule przedstawiono oryginalny opis generacji
promieniowania w laserze posiadającym ośrodek aktywny
w postaci dwuwymiarowego kryształu fotonicznego.
Opis ten oparty jest na teorii modów sprzężonych i uzupełnia
prace [27-29] o rozważania w szerszym zakresie zmienności
współczynników sprzężenia oraz o analizę progową dla
sieci o symetrii trójkątnej. W artykule wyznaczono zależności
wiążące progowe rozkłady pol[...]
|
|
|
|
Przekształtnik napięcia stałego na trójfazowe napięcie przemienne z pośrednim obwodem transformatorowym podwyższonej częstotliwości
|
|
|
MIECZYSŁAW NOWAK
|
Istnieje i wzrasta zapotrzebowanie na układy przekształtników
umożliwiające sprzęganie obwodów napięcia stałego w rodzaju
baterii elektrochemicznych lub baterii super-kondensatorów
z obwodami napięcia przemiennego jedno lub trójfazowymi.
Przedmiotem artykułu jest układ umożliwiający dwukierunkowe
przekazywanie energii pomiędzy źródłem napięcia stałego
a trójfazowym odbiornikiem lub siecią z zapewnieniem izolacji
galwanicznej dzięki zastosowaniu transformatora pracującego
przy podwyższonej częstotliwości Przykładami zastosowania
tego rodzaju sprzęgu mogą być np. układy do obsługi serwisowej
baterii akumulatorów. Jednym z możliwych rozwiązań
spełniających powyższe kryterium może być układ podwójnego
mostka aktywnego współpracujący z klasycznym, trójfazo-
Rys. 1. Przekształtnik napięcia stałego na trójfazowe napięcie
przemienne z zastosowaniem podwójnego mostka aktywnego
Fig. 1. DC/AC converter with the use of dual active bridge converter
wym falownikiem zbudowanym z zastosowaniem 6 łączników
prądowych (rys. 1).
Innym rozwiązaniem, na którym koncentruje sie niniejsza
praca jest układ prostego falownika, który poprzez transformator
podwyższonej częstotliwości zasila przekształtnik zawierający
12 łączników, pozwalający na bezpośrednie przekształcanie
prostokątnej fali napięcia wytworzonego na uzwojeniu
wtórnym transformatora w fale trójfazowego napięcia PWM
o nastawianej częstotliwości i amplitudzie podstawowej harmonicznej
(rys. 2).
Rys. 2. Analizowany układ przekształtnika z falownikiem podwyższonej
częstotliwości, transformatorem oraz trójfazowym z przekształtnikiem
AC/AC o napięciu formowanym metodą PWM
Fig. 2. Investigated converter with high-frequency inverter and
three phase AC/AC, PWM converter
116 Elektronika 2/2011
Rys. 3. Diagramy czasowe sygnałów ilustrujące zasadę naturalnej
modulacji w zastosowaniu do przekształtnika wg rys. 2:
a) przebiegi w przypadku sygnału pomocniczego symetrycznego
(trójkątnego), b) przebieg[...]
|
|
|
|
Przetwarzanie obrazu wspomagane analizą parametrów polaryzacji światła w systemach monitoringu wizyjnego
|
|
|
PIOTR GARBAT
|
Polaryzacja jest bardzo istotną cechą światła niepostrzeganą
przez nieuzbrojone oko ludzkie. W świecie zwierząt
umiejętność widzenia tej cechy światła posiada wiele gatunków
owadów i morskich bezkręgowców. Prowadzone w tej
materii badania zwierząt pozwoliły nam przybliżyć zjawisko
zwiększające możliwości postrzegania w oparciu o informację
o parametrach polaryzacji światła. Badania te są podstawą
do opracowywania metod i systemów wizji polaryzacyjnej.
Istniejące systemy pozyskiwania informacji o parametrach
stanu polaryzacji światła możemy podzielić na dwie główne
kategorie [1, 6]:
- metody z czasową analizą fazy [2, 5, 7, 8, 9],
- metody z przestrzenną analizą fazy, w tym metody z podziałem
wiązki [3, 4].
Stan techniki w dziedzinie systemów akwizycji obrazów jak
również technologii szybkich przetworników ciekłokrystalicznych
pozwala obecnie na realizację układów wykorzystujących
metody z obydwu grup do obserwacji i analizy obiektów
zmiennych w czasie. Jednym z naturalnych zastosowań tego
typu systemów w opinii autora jest wspomaganie systemów
monitoringu wizyjnego CCTV. Systemy wizji polaryzacyjnej
w istniejących systemach CCTV mogą pełnić podwójną rolę.
Pierwsza z nich to wzbogacenie informacji o dodatkowe cechy
obserwowanej sceny. Dodatkowe dane o parametrach
polaryzacji światła mogą okazać się niezwykle cenne w przypadku,
gdy mamy do czynienia z efektem "lustrzanego odbicia".
Przykładem takich scen mogą być obszary o dużych
mokrych płaskich powierzchniach, szyby witryn sklepowych
itp. Analiza parametrów polaryzacji światła pozwala na wyeliminowanie
"fałszywej" informacji w przetwarzanym obrazie,
co powoduje zmniejszenie ilości fałszywych alarmów i poprawia
funkcjonowanie takich procedur jak śledzenie, czy identyfikacja
obiektów.
Systemy pozwalające na pozyskiwanie informacji o stanie
polaryzacji mogą również pełnić rolę układów wspomagania
obserwacji w warunkach zmniejszonej widoczności np. mgła,
deszcz, śnieg. Zasto[...]
|
|
|
|
Przetwarzanie równoległe w algorytmach CAD stosowanych do projektowania i optymalizacji układów scalonych
|
|
|
ADAM WOJTASIK
|
Prace w Instytucie Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki
Warszawskiej nad rozwojem
metod i algorytmów mających
zastosowanie w komputerowych programach wspomagania
procesu projektowania układów scalonych sięgają lat osiemdziesiątych
XX wieku.
Gwałtownie przyśpieszający światowy
rozwój
metod CAD pokazał wtedy potrzebę
posiadania
pakietu
narzędzi tego typu zarówno do celów badawczych, jak
i (a może nawet przede wszystkim)
do celów dydaktycznych.
Nieliczne istniejące wówczas systemy
komercyjne były niedostępne
ze względu nie tylko na ogromne koszty sprzętu
i oprogramowania,
ale nawet na brak możliwości ich zakupu
(embargo). Jednocześnie jednak zaczynała się w tym okresie
powszechna komputeryzacja oparta na wykorzystywaniu
stosunkowo
tanich prostych
komputerów osobistych. Pakiet
programów (nazwany później systemem
IMiOCAD) mógł więc
zacząć powstawać jako oprogramowanie przeznaczone na
takie właśnie komputery.
W skład systemu IMiOCAD weszły programy nie tylko
służące do bezpośredniego projektowania
układów (np. do
tworzenia ich topografii), lecz także narzędzia do weryfikacji
i optymalizacji projektów (pojęcia te obejmują symulację technologicznego
procesu produkcji
układów, weryfikację układową
i funkcjonalną projektu topografii, optymalizację
uzysku,
itp.). Realizacja tego typu zadań polega na modelowaniu
skomplikowanych procesów chemicznych i fizycznych (takich
jak dyfuzja, implantantacja, utlenianie i in.), modelowaniu
przyrządów (takich jak złącza, tranzystory różnych rodzajów,
pojemności, rezystancje
czy indukcyjności - wszystkie te elementy
zarówno jako nominalnie występujące
w układzie, jak
i występujące w nim pasożytniczo), czy wreszcie modelowaniu
zjawisk
elektrycznych (choćby symulacji działania układu
elektrycznego). Wszystkie wspomniane
rodzaje modelowania
wymagają rozwiązywania (często wielowymiarowego)
skomplikowanych
układów równań (często różniczkowych wysokiego
stopnia). Dodatkowo
[...]
|
|
|
|
Ultra-płytka implantacja fluoru z plazmy w.cz. jako metoda poprawy właściwości elektro-fizycznych struktur MIS z dielektrykami bramkowymi wytwarzanymi metodą PECVD
|
|
|
MAŁGORZATA KALISZ ROBERT MROCZYŃSKI ROMUALD B. BECK
|
Zalecane przez ITRS (z ang. International Technology Roadmap
for Semiconductors) zmniejszanie wymiaru charakterystycznego
przyrządów półprzewodnikowych stymuluje ciągły
proces wprowadzania nowych rozwiązań materiałowo-konstrukcyjnych
do technologii kolejnych generacji układów scalonych
[1]. Jedną z przełomowych zmian w ostatnich latach
było całkowite zastąpienie termicznego tlenku krzemu (SiO2)
(właściwie dwutlenku krzemu, ale w żargonie technologicznym
mówi się po prostu - tlenek krzemu), używanego dotychczas
w funkcji dielektryka bramkowego w najbardziej zaawansowanych
układach CMOS, materiałem dielektrycznym o wysokiej
wartości przenikalności elektrycznej, tzw. high-k dielectric [2].
Wciąż trwają prace zmierzające do poprawy niezawodności
i powtarzalności technologii wytwarzania warstw izolacyjnych,
które miałyby służyć jako dielektryki bramkowe w strukturach
MOS. Jedną z metod jest wprowadzanie jonów fluoru
w obszar bramki [3, 4]. Wykazano, że wprowadzenie fluoru
w obszar bramkowy powoduje poprawę szeregu parametrów
elektro-fizycznych struktur półprzewodnikowych, m.in. redukcję
niestabilności napięcia progowego [5], odporności na radiację
[6], czy zmniejszenie generacji pułapek powierzchniowych
w trakcie lawinowego wstrzykiwania dziur [7].
Do tej pory zaproponowano szereg metod implantacji jonów
fluoru do obszaru półprzewodnika. Do metod tych możElektronika
2/2011 21
na zaliczyć m.in. klasyczną implantację jonów [8], osadzanie
z fazy ciekłej LPD (z ang. Liquid Phase Deposition) [9], czy
utlenianie w atmosferze zawierającej tlen (O2) i trójfluorek azotu
(NF3) [10]. Każda z technologii posiada jednak swoje ograniczenia
technologiczno-konstrukcyjne. Proces klasycznej implantacji
wprowadza znaczne uszkodzenia strukturalne oraz
radiacyjne powierzchni półprzewodnika i nie pozwala, z uwagi
na zbyt duże energię jonów dostępne w tego typu urządzeniach,
na powtarzalne implantowanie jonów na bardzo płytkie
głębokości. Z kolei w t[...]
|
|
|
|
Wybrane problemy przetwarzania sygnałów w radarach do penetracji podpowierzchniowej
|
|
|
MARIUSZ ZYCH MARIUSZ ŁUSZCZYK
|
Jednym z kierunków rozwoju współczesnej radiolokacji są
georadary - urządzenia przeznaczone do sondowania gruntu
za pomocą fal elektromagnetycznych. Znajduje on zastosowanie
zarówno w rozwiązaniach cywilnych (wykrywanie defektów
wałów przeciwpowodziowych, prace archeologiczne,
itp.), jak i wojskowych (wykrywanie min oraz niebezpiecznych
urządzeń wybuchowych). Większość georadarów generuje
zobrazowanie dwuwymiarowe. W przypadku takich urządzeń
wyodrębniane są dwa rodzaje rozróżnialności: azymutalna
(w kierunku przemieszczenia radaru) i odległościową (w kierunku
zakopanego obiektu).
Kompresja odległościowa uzyskiwana jest na drodze korelacji
sygnału odebranego echa z sygnałem referencyjnym.
W przypadku georadarów sygnał echa odebranego od obiektu
w kierunku azymutalnym ma kształt łuku. Zdecydowana
większość georadarów w celu kompresji azymutalnej stosuje
niekoherentną transformatę Hough’a [1]. Polega ona na wykrywaniu
w obrazie określonych kształtów, łuku charakteryzujących
obiekty punktowe. Algorytm ten mimo swojej niedużej
złożoności obliczeniowej nie daje jednak zadawalających
wyników rozróżnialności. Dużo lepsze parametry uzyskujemy
przy użyciu techniki radaru z syntetyczną aperturą.
Radary z syntetyczną aperturą SAR (ang. Synthetic Aperture
Radar) wykorzystują antenę umieszczoną na ruchomym
nośniku, która przyjmuje kolejne położenia wzdłuż trajektorii
ruchu radaru. Ruch względy między platformą z radarem a obserwowanym
obiektem umożliwia syntezę anteny o wymiarach
dużo większych niż wymiar fizyczny używanej anteny [4].
Opisany mechanizm pozwala osiągnąć lepszą rozdzielczość
zobrazowania w kierunku azymutalnym. SAR w odróżnieniu
od transformaty Hough’a jest algorytmem koherentnych - wykorzystuje
informację o fazie odebranego echa. W wyniku
tego algorytm jest niezwykle efektywny nawet w przypadku
przetwarzania zaszumionego sygnału. Transformata Hough’a
jest skuteczną metodą przetwarzania pod warunkiem dy[...]
|
|
|
|
Wyznaczenie pracy wyjścia stopu 75W25Re metodą termoemisji elektronowej wspomaganej symulacją komputerową
|
|
|
TOMASZ PIEŃKOS MACIEJ CZARNACKI TOMASZ DURAKIEWICZ STANISŁAW HAŁAS
|
W ostatnich latach jako metali trudnotopliwych używa się stopów
zamiast czystych metali (W, Mo, Re). Jedną z zalet, którą
posiadają stopy jest lepsza wytrzymałość mechaniczna po
długotrwałym wygrzewaniu, co m.in. przekłada się na trwałość
katod pracujących w źródłach jonów. Często używanym
metalem do tworzenia stopów z wolframem jest ren. Stopy
WRe względem czystego wolframu posiadają lepsze właściwości
w różnych zastosowaniach, a optymalna zawartość
renu w stopach z wolframem mieści się w granicach 18…32%
[1]. Oprócz nowych właściwości mechanicznych, stopy uzyskują
zazwyczaj inne parametry elektryczne, które są trudne
do teoretycznego określenia. Niezbędne są zatem pomiary,
które w sposób szybki i niewymagający skomplikowanego
eksperymentu dostarczą szukanych parametrów. Nasza metoda
pozwala poprzez nieskomplikowane pomiary napięcia
i natężenia prądu oraz przeprowadzenie komputerowej symulacji
żarzenia katody wyznaczyć zależność oporu właściwego
od temperatury oraz określić pracę wyjścia.
Eksperyment
Katoda z badanego stopu była umieszczona wewnątrz spiralnej
anody wykonanej z drutu molibdenowego. Katoda
w postaci cienkiego drutu była przyspawana do doprowadzeń
prądowych wykonanych z drutu niklowego o średnicy 1 mm,
a w miejscach łączenia zostały dodatkowo umieszczone termopary
Pt-PtRh służące do rejestrowania temperatury końców
katody T1, T2 podczas eksperymentu. Platynowe druty
termopar posłużyły również do pomiaru napięcia żarzenia
U na katodzie. Całość została zmontowana bezpośrednio na
przepuście elektrycznym i umieszczona w komorze próżniowej.
Do żarzenia katody użyto laboratoryjnego stabilizatora
prądu.
W p[...]
|
|
|
|
Zastosowanie przekształtników AC/DC/AC w urządzeniach stosowanych w procesach obróbki termicznej
|
|
|
PAWEŁ FABIJAŃSKI KRZYSZTOF ŻOCHOWSKI
|
W ramach projektu badawczego nr NN510 387035 pt.: "Przekształtniki
AC/DC/AC o podwyższonej częstotliwości napięcia
wyjściowego" w Zakładzie Napędów Elektrycznych Instytutu
Elektrotechniki oraz Instytucie Sterowania i Elektroniki Przemysłowej
Politechniki Warszawskiej opracowano projekt, zbudowano
i wykonano badania dwóch modeli laboratoryjnych
urządzeń do grzania indukcyjnego. Pierwszy o znamionowej
częstotliwości napięcia wyjściowego 10 kHz i mocy znamionowej
20 kW i drugi o znamionowej częstotliwości napięcia
wyjściowego 50 kHz i mocy znamionowej 10 kW.
W artykule zaprezentowano dwa energoelektroniczne
przekształtniki podwyższonej częstotliwości. Każdy z przekształtników
składa się z dwóch zasadniczych części: przekształtnika
AC/DC, w którym zastosowano układ tranzystorowego
prostownika aktywnego oraz przekształtnika DC/AC.
Przekształtnik DC/AC składa się z impulsowego falownika
napięcia zasilającego obwód rezonansowy LRLC, którego zasadniczym
elementem składowym jest wzbudnik i prowadzony
w nim proces technologiczny.
Mocy dostarczana do odbiornika jest regulowana w układzie
aktywnego prostownika AC/DC, natomiast częstotliwość
napięcia wyjściowego falownika DC/AC jest dostrajana do
częstotliwości rezonansowej obwodu obciążenia.
Poprzez zastosowanie takiego algorytmu sterowania tranzystory
falownika mogą być przełączane w chwili, gdy wartość
chwilowa prądu zasilającego wzbudnik osiąga wartość zero
(ang. Zero Current Switching).
Podstawowym zadaniem mikroprocesorowego układu
sterującego przekształtnik AC/DC jest zapewnienie minimalnego
poboru energii z sieci zasilającej przy zadanym poziomie
mocy wyjściowej falownika. Uwzględnienie w algorytmie
sterowania parametru minimalizującego pobór energii z sieci
zasilającej jest bardzo ważnym zagadnieniem z uwagi na
moce stosowanych urządzeń i intensywność ich eksploat[...]
|
|
|
|
Złożone strategie testowania w środowisku e-learningowym TeleEdu
|
|
|
ANDRZEJ ABRAMOWICZ WOJCIECH PRZYŁUSKI
|
Testy realizowane w środowisku e-learningowym TeleEduTM
różnią się znacznie od innych, na przykład tych, które możemy
spotkać na platformach Moodle czy WBTServer. Technologia
TeleEduTM umożliwia nawet zasymulowanie egzaminu ustnego
z całą jego złożonością. Możliwe jest na przykład dobieranie
kolejnego pytania testowego w zależności od dotychczasowego
przebiegu tego testu oraz (w przypadku testów mających np.
charakter samosprawdzenia) woli i preferencji egzaminowanego
wyrażonej w ramach części testu zwanej modułem dialogowym.
Szczegółowe informacji na temat możliwości edukacyjnych
i egzaminacyjnych TeleEduTM można znaleźć w pracach [1-3].
Tutaj podane zostaną jedynie bardzo ogólne i niezbędne informacje
dotyczące budowy testów oraz strategii zadawania pytań.
W środowisku TeleEduTM test jest hierarchiczną, drzewiastą
strukturą złożoną z trzech rodzajów jednostek.
 Jednostka typu Test - jest główną jednostką testu, w której definiuje
się np. czas jego trwania, czy poziom zaliczenia. Pełni
też funkcję elementu grupującego elementy potomne (dzieci).
Jej elementami potomnymi są jednostki typu Sekcja.
 Jednostka typu Sekcja - pełni funkcję grupowania elementów
potomnych. Tymi elementami mogą być jednostki typu
Sekcja lub jednostki typu Pytanie.
 Jednostka typu Pytanie - zawiera konkretne pytanie testujące
wiedzę; nie może posiadać elementów potomnych.
Na poziomie jednostek grupujących, czyli Testu i Sekcji,
można definiować m.in. zasady wybierania ich elementów
potomnych, czyli Sekcji i Pytań. Do wyboru są trzy mechanizmy:
losowanie określonej liczby elementów potomnych,
wybór wszystkich elementów w sposób sekwencyjny oraz powiązanie
logiczne pytań. Ten ostatni mechanizm polega na
tym, że w danej jednostce grupującej można uzależnić wybór
elementu potomnego od odpowiedzi, której udzielił kursant na
poprzednie pytanie w tej jednostce. Ten rodzaj wyboru jest
określany jako wybór typu goto, w węższym sensie m[...]
|
|
|
|
Twój Profil
Twój koszyk
