SIGMA-NOT - PORTAL INFORMACJI TECHNICZNEJ - Największa baza artykułów technicznych online

ELEKTRONIKA - KONSTRUKCJE, TECHNOLOGIE, ZASTOSOWANIA

Miesięcznik ISSN 0033-2089, e-ISSN 2449-9528 - rok powstania: 1960
Czasopismo Stowarzyszenia Elektryków Polskich (SEP) wydawane przy współpracy Komitetu Elektronikii Telekomunikacji PAN

Obliczenia z pierwszych zasad własności defektów rodzimych w ZnRh2O4

DOI:10.15199/ELE-2014-124
Oksana Volnianska Piotr Bogusławski

Przezroczyste tlenki przewodzące charakteryzuje zarówno wysoka przezroczystość w obszarze światła widzialnego, jak i wysoka ruchliwość nośników i dobre przewodnictwo elektryczne, co powoduje iż są one istotne z punktu widzenia zastosowań [1]. Większość tlenków wykazuje przewodnictwo typu n. Badania prowadzone w ostatnim okresie poświęcone były w znacznej mierze uzyskaniu przewodnictwa typu p. Dwie grupy tlenków, mianowicie delafosyty CuXO2 (X = Al, Ga, In) [2] i spinele ZnX2O4 (X = Co, Rh, Ir), wykazują przewodnictwo typu p [3-6], które może być aktywowane termicznie poniżej temperatury pokojowej, i przybiera wartości rzędu 0,4-3,4 S/cm w T = 300 K [5]. Co więcej, struktura elektronowa obu grup jest zbliżona. Najwyższe przewodnictwo elektryczne zaobserwowano dla X = Rh i Ir [5]. W szczególności własności ZnRh2O4 są obiecujące dla optoelektroniki. Pomiary Mizoguchiego i in. wykazały, iż w ZnRh2O4 optyczna przerwa wzbroniona Egap wynosi 2,1 eV [3]. W pracy tej przyjęto, iż wierzchołek pasma walencyjnego (VBT) jest zbudowany z orbitali 4d 6 atomów Rh w stanie niskospinowym. Dokładniejsze pomiary Dekkersa i in. [5] wykazały, że Egap = 2,74 eV, zaś przewodnictwo typu p zostało przypisane obecności dziur. Równolegle z badaniami doświadczalnymi prowadzone były obliczenia teoretyczne struktury elektronowej [4, 7-9] w ramach teorii funkcjonału gęstości. Potwierdziły one hipotezę wysuniętą w pracy [3], że przerwa wzbroniona jest utworzona pomiędzy stanami 4d(Rh) rozszczepionymi przez oktaedryczne pole krystaliczne na zapełniony tryplet t2g i pusty dublet eg. Orbitale d znajdują się w konfiguracji niskospinowej. Zbliżoną strukturę pasmową otrzymano w pracach [8, 9] przy zastosowaniu funkcjonałów hybrydowych, które prowadzą do wartości Egap bliższej wartości doświadczalnej. W pracy [10] przeprowadzono obliczenia struktury pasmowej idealnego materiału i defektów stosując przybliżenie uogólnionego gradientu (GGA), które wykazały też istotn [...]

ZAKUP JEDNORAZOWY I DOSTĘP DO WIRTUALNEJ CZYTELNI
PRENUMERATA PAPIEROWA

Metoda płatności: Płatności elektroniczne (karta kredytowa, przelew elektroniczny)
Dostęp do publikacji (format pdf): 6.00 zł	DO KOSZYKA
Dostęp do Wirtualnej Czytelni - archiwalne e-zeszyty czasopisma (format swf) - 1h: 24.60 zł	DO KOSZYKA
Dostęp do Wirtualnej Czytelni - archiwalne e-zeszyty czasopisma (format swf) - 4h: 43.05 zł	DO KOSZYKA
Dostęp do Wirtualnej Czytelni - archiwalne e-zeszyty czasopisma (format swf) - 12h: 73.80 zł	DO KOSZYKA

Prenumerata

Szanowny Kliencie!
Zamów roczną prenumeratę w wersji PLUS a uzyskasz dostęp do archiwalnych publikacji tego czasopisma.
Nie zwlekaj - skorzystaj z tysięcy publikacji o najwyższym poziomie merytorycznym.

prenumerata papierowa roczna PLUS (z dostępem do archiwum e-publikacji) - tylko 540.00 zł
prenumerata papierowa roczna PLUS z 10% rabatem (umowa ciągła) - tylko 486.00 zł *)
prenumerata papierowa roczna - 450.00 zł
prenumerata papierowa półroczna - 225.00 zł
prenumerata papierowa kwartalna - 112.50 zł

okres prenumeraty:

*) Warunkiem uzyskania rabatu jest zawarcie umowy Prenumeraty Ciągłej (wzór formularza umowy do pobrania).
Po jego wydrukowaniu, wypełnieniu i podpisaniu prosimy o przesłanie umowy (w dwóch egzemplarzach) do Zakładu Kolportażu Wydawnictwa SIGMA-NOT.

Zaprenumeruj także inne czasopisma Wydawnictwa "Sigma-NOT" - przejdź na stronę fomularza zbiorczego »

INNE PUBLIKACJE W TYM ZESZYCIE

3D environment modeling - hybrid system for blind people - DOI:10.15199/ELE-2014-147

Wojciech Gelmuda Andrzej Kos

Today’s world is filled with electronics that are now more sophisticated and what is important they can be really small reaching microscopic (MEMS) or even nanoscopic sizes (NEMS) [1]. Therefore, future generations are going to be aided by nearly impossible to see with the human eye devices in many fields, for instance, nanorobotics [2], medicine [3]. As for the field of medicine and rehabilitation researchers all over the world are successfully implementing electronic and electro-mechanic systems into disabled people’s lives to help them to cope with every day’s existence. There are always improving artificial pacemakers [4], digital hearing aids [5], active prostheses [6], etc. There are prostheses almost for everything. However, the difficulties occur with designing medical and rehabilitation aids for the visually impaired people taking into account their disability and the fact that humans percept and recognize environment mainly using sight. The full restoration of vision is not possible with the knowledge we have at present, however researchers are working on it [7]. Without supplying the blind with the information about the environment they are unable to live fully independently and what is most important they are unsafe while travelling between locations especially in unfamiliar environments and almost every blind person depends only on a white stick and remaining senses in those situations. Naturally, devices and systems for navigating visual impaired people exist [8], although their main goal is to help with obstacles avoidance rather than create the model of the surrounding environment in the way that blind people could rely on, while moving for instance, inside an unknown room - even in the dark. State of the art The model of the close environment should be as detailed as possible. Which information would be passed to the blind person is subjective and this aspect is supposed to be customizable. N więcej »

A quasi-2D small-signal MOSFET model - main results - DOI:10.15199/ELE-2014-131

Wiesław Kordalski

Dynamic properties of the MOS transistor under small-signal excitation are determined by kinetic parameters of the carriers injected into the channel, i.e., the low-field mobility, velocity saturation, mobility at the quiescent-point (Q-point), longitudinal electric field in the channel, by dynamic properties of the channel, as well as by an electrical coupling between the perturbed carrier concentration in the channel and the gate and body. The above- mentioned phenomena are essential for a non-quasi-static (NQS) approach to modeling of the MOSFET, which is extremely important when the MOS transistor operates near or above the cut-off frequency fT. The purpose of this work is to present some important results of a new quasi‑2D non-quasi-static small-signal four-terminal model of the MOSFET which is based on the results of [1, 2], where, respectively, a quasi‑2D representation of the channel is defined and basic equations for the time-dependent quasi-two-spacedimensional non-quasi-static small-signal MOSFET model are derived from first principles. Considerations presented here are performed for a p-channel MOS transistor. MOSFET under small-signal excitation Let us consider a quasi‑2D picture of phenomena occurring in a p‑channel MOSFET operating in saturation region of its output characteristics under dc and small-signal conditions, which is shown in Fig. 1. When the MOS transistor is biased with constant terminal voltages, all quantities of the quasi‑2D model of the transistor related to the channel, gate, and body depend only on the spatial variable ξ, as shown in Fig. 1a. Neither the gate nor the body displacement current occurs under steady state conditions, because electric charges of both the gate and the body do not vary. If we add in series small time-varying voltage sources υgs(t), υds(t), and υbs(t) to their respective biasing voltages VGS, VDS, and VBS, see Fig. 1 więcej »

Aktywne obrazowanie przestrzeni - możliwości obserwacyjno-pomiarowe - DOI:10.15199/ELE-2014-139

Marek Piszczek

Tradycyjne metody rejestracji obrazu nie oferują możliwości pozyskiwania informacji o odległości czy rzeczywistej geometrii obiektów zarejestrowanych w kadrze. Reprezentują one zazwyczaj jedynie rzut na płaszczyznę trójwymiarowej sceny. W ostatnich latach pojawiła się jednak nowa klasa urządzeń, tzw. aktywne kamery ToF (Time of Flight). Cechą wspólną tych rozwiązań jest zastosowanie podświetlania sceny promieniowaniem laserowym impulsowym lub zmodulowanym amplitudowo. Ze względu na charakter podświetlania oraz stosowany typ detekcji możemy wyróżnić 3 podstawowe grupy urządzeń: a) z modulacją amplitudową podświetlenia oraz długoczasową detekcją [1, 2] - urządzenia krótkozasięgowe (kilka, kilkanaście metrów) wymagające użycia specjalizowanych detektorów; każdy pojedynczy tor pomiarowy (piksel obrazu) działa jak dalmierz fazowy; b) z oświetlaczem impulsowym oraz długoczasową detekcją - urządzenia średniego i dalekiego zasięgu (kilkadziesiąt metrów do kilku kilometrów); wymagają użycia specjalizowanych detektorów matrycowych działających jak dalmierz impulsowy; c) z oświetlaczem impulsowym oraz krótkoczasową detekcją [3] - urządzenia średniego i dalekiego zasięgu wymagające użycia bardzo krótkiej (poziom nanosekundowy) elektronicznej migawki realizowanej bezpośrednio przez sensor obrazu lub uzyskiwanej za pomocą sterowanego czasowo wz więcej »

Badanie długotrwałej stabilności czasowej monochromatycznych diod LED w zastosowaniach OSL - DOI:10.15199/ELE-2014-141

Ewa Mandowska Arkadiusz Mandowski Bartosz Nitsze

Optycznie stymulowana luminescencja (OSL) jest metodą coraz częściej stosowaną w dozymetrii promieniowania jonizującego [1-3]. Obecnie, już miliony osób na świecie korzystają z niezawodnych i niedrogich detektorów OSL. Do odczytu dawki pochłoniętego promieniowania używa się specjalnych czytników OSL, w których detektor poddany działaniu światła o odpowiedniej energii - najczęściej w zakresie widzialnym - emituje luminescencję - zwykle w zakresie UV - proporcjonalną do pochłoniętej dawki. Warunkiem przeprowadzenia rzetelnych pomiarów jest duża stabilność stymulującego światła. Ze względów praktycznych, w charakterze źródeł światła używa się często monochromatycznych diod LED. Niestety, tylko niektóre z nich nadają się do zastosowań w metodzie OSL. Parametry podawane przez producentów są niepełne i dalece niewystarczające do zastosowań naukowo-badawczych. Z tego względu konieczne jest przebadanie różnych diod i wyselekcjonowanie odpowiednich egzemplarzy. Istotnymi parametrami są, między innymi, stabilność intensywności świecenia i stabilność spektralna diody, liniowość zmian ilości emitowanego światła w funkcji natężenia płynącego przez diodę prądu oraz stabilność jej temperatury podczas pomiarów. Wyniki Diody wykorzystywane w pomiarach OSL do stymulacji detektora muszą się charakteryzować dużą gęstością promieniowania optycznego i małym kątem świecenia, by maksymalnie duża część emitowanego światła padała na próbkę o średnicy 5-15 mm, bez stosowania dodatkowych soczewek skupiających. Stosuje się tylko diody monochromatyczne, dobrane do rodzaju detektora (w praktyce emisja LED ma szerokość ok. 50 do 100 nm), których pasmo emisji dodatkowo ograniczamy filtrami krawędziowymi. Spośród wielu oferowanych na rynku diod wybrane zostały te, które spełniały wyżej wymienione wymogi. Wybrane do badań diody, wraz z podstawowymi parametrami przedstawia tabela 1. Układ pomiarowy wykorzystany do przeprowadzenia badań składał się ze stabili więcej »

Badanie wpływu temperatury na charakterystyki fotoogniw - DOI:10.15199/ELE-2014-145

Krzysztof Górecki Ewa Krac

W ostatnich latach coraz większą uwagę przywiązuje się do odnawialnych źródeł energii. Do tej klasy źródeł należą m.in. systemy fotowoltaiczne (PV) [1-4]. Podstawowym składnikiem tych systemów są ogniwa fotowoltaiczne (fotoogniwa), w których zachodzi konwersja energii promieniowania optycznego, np. słonecznego, na energię elektryczną. Ogniwo fotowoltaiczne zawiera złącze pn, którego właściwości silnie zależą od temperatury [5, 6]. Przewiduje się, że do 2015 roku systemy fotowoltaiczne osiągną sumaryczną moc równą 200 GW, co stanowi podwojenie dzisiejszej mocy wytwarzane w krzemowych systemach PV [7], podczas gdy jeszcze pod koniec 2009 roku całkowita moc "elektrowni słonecznych" na świecie wynosiła tylko 23 GW [8]. Tak duży wzrost produkcji energii przy wykorzystaniu PV jest możliwy przede wszystkim dzięki znaczącemu podniesieniu sprawności poszczególnych ogniw oraz kompletnych systemów PV. Sprawność ogniw produkowanych w latach 40. ubiegłego wieku nie przekraczała 1%, podczas gdy już w 2009 wzrosła ona do 25% [9]. Zgodnie jednak z teorią Shockley-Queissera, maksymalna sprawność prostego krzemowego systemu PV może osiągnąć jedynie 31% [10]. Dodatkowo, na sprawność tę mają ogromny negatywny wpływ połączenia szeregowe poszczególnych ogniw, rozmiary paneli, temperatura otoczenia, zjawisko samonagrzewania [9, 11]. Dlatego wciąż trwają prace mające na celu podniesienie efektywności pracy systemów PV. Przy projektowaniu i analizie układów elektronicznych powszechnie są wykorzystywane programy komputerowe, wśród których jednym z najpopularniejszych jest obecnie program SPICE [12, 13]. Zagadnieniu modelowania systemów fotowoltaicznych za pomocą programu SPICE poświęcone są m.in. prace [11-15]. W pracy [14] przedstawiono sposób modelowania poszczególnych składników systemu fotowoltaicznego - od fotoogniwa, przez moduły fotowoltaiczne, falowniki do akumulatorów. Niestety modele przedstawiane w cytowanej pracy nie uwzględniają wielu i więcej »

Cienkie warstwy ZnO wytwarzane techniką magnetronowego rozpylania katodowego: mikrostruktura i funkcjonalność - DOI:10.15199/ELE-2014-121

Michał Borysiewicz Marek Wzorek Krystyna Gołaszewska Eliana Kamińska Anna Piotrowska

Tlenek cynku (ZnO) jest półprzewodnikiem o strukturze krystalicznej wurcytu, charakteryzującym się szeroką przerwą energetyczną (3,4 eV), wysoką energią wiązania ekscytonów (60 meV) i łatwością domieszkowania typu n. Własności te czynią go obiektem intensywnych badań nad zastosowaniami w przezroczystej elektronice [1], optoelektronice [2-4] i fotowoltaice [5-7]. Dzięki aktywnej chemicznie powierzchni stosowany jest w czujnikach [8-10]. Podobieństwo pod względem szerokości przerwy wzbronionej, struktury krystalicznej i stabilności termicznej sprawia, że ZnO jest naturalnym kandydatem do integracji z GaN i 4H-SiC. W celu pełnego wykorzystania jego potencjału na skalę przemysłową niezbędne jest zastosowanie technik wytwarzania kompatybilnych z rygorami produkcyjnymi dotyczącymi wysokiego stopnia kontroli nad strukturą i składem chemicznym wytwarzanego materiału przy relatywnie niskich kosztach. Techniką spełniającą te warunki jest magnetronowe rozpylanie katodowe (ang. sputtering). Najnowsze rozwiązania technologiczne dla magnetronowego rozpylania katodowego umożliwiają niespotykaną wcześniej kontrolę jakości i morfologii wytwarzanych warstw materiałowych. Kontrola ich czystości i składu chemicznego możliwa jest dzięki zastosowaniu wydajnych systemów pompowania, umożliwiających osiągnięcie ultra wysokiej próżni oraz wysokiej czystości gazów procesowych i tarcz stosowanych do rozpylania materiałów. Zastosowanie w reaktorach rozpylania katodowego ceramicznych grzejników pozwala na dostarczenie dodatkowej energii do osadzanych cząstek, skutkując osiąganiem wysokiej jakości krystalograficznej. Rozbudowane narzędzia diagnostyki umożliwiają dokładne zrozumienie i projektowanie procesów osadzania. W niniejszym artykule omówione zostaną możliwości kontroli mikrostruktury i funkcjonalności cienkich warstw ZnO jakie daje najnowszej generacji reaktor magnetronowego rozpylania katodowego. W szczególności, artykuł zostanie podzielony na dwi więcej »

Diody Schottky‘ego i tranzystory MESFET na bazie In-Ga-Zn-O z przezroczystą bramką Ru-Si-O - DOI:10.15199/ELE-2014-123

Jakub Kaczmarski Jakub Grochowski Eliana Kamińska Andrzej Taube Maciej Kozubal Wojciech Jung Anna Piotrowska Elżbieta Dynowska

Przezroczyste amorficzne półprzewodniki tlenkowe (ang. Transparent amorphous oxide semiconductors, TAOS), w tym tlenek indowo-galowo-cynkowych (a-IGZO), to materiały szerokoprzerwowe łączące cechy wysokiej transmisji optycznej z kontrolowanym przewodnictwem elektrycznym [1, 2]. Grupa przezroczystych amorficznych półprzewodników tlenkowych budzi uzasadnione zainteresowanie badawcze oferując szeroki wachlarz potencjalnych zastosowań - od przezroczystych przyrządów półprzewodnikowych i układów elektronicznych do całej gamy sensorów biomedycznych i optoelektronicznych, wytwarzanych zarówno na sztywnych jak i giętkich podłożach [3, 4]. Jednym z głównych wyzwań tej technologii jest wytworzenie niezawodnych kontaktów Schottky’ego, które umożliwiłyby rozwój przezroczystych cienkowarstwowych tranzystorów polowych ze złączem metal-półprzewodnik (ang. Metal-Semiconductor Field-Effect Transistor, MESFET). Niezawodne, przezroczyste kontakty Schottky’ego do przezroczystych półprzewodników tlenkowych powinny być wysokoprzewodzące, odporne na utlenianie oraz cechować się wysoką transmisją optyczną. Podczas osadzania metalizacji na powierzchnię TAOS, ze względu na powinowactwo chemiczne do tlenu, dochodzi do dyfuzji atomów O z półprzewodnika do obszaru przypowierzchniowego. Powoduje to powstanie zlokalizowanych stanów pułapkowych na interfejsie metal-półprzewodnik. W efekcie dochodzi do zwężenia obszaru zubożonego, zwiększając prawdopodobieństwo tunelowania nośników przez barierę potencjału [5, 6]. W celu przywrócenia stechiometrii obszaru przypowierzchniowego stosuje się dodatkowe procesy technologiczne, takie jak obróbka plazmą tlenową oraz wygrzewanie w atmosferze utleniającej przed osadzeniem metalizacji. Alternatywne podejście zakłada wykorzystanie, w roli bariery Schottky’ego, tlenków metali, których skład atomowy jest skuteczny w zapobieganiu dyfuzji tlenu w obszarze złącza [7-9]. W dotychczasowych pracach dotyczącyc więcej »

Increasing performance of integrated sub-GHz IEEE 802.15.4 compatible radio transceivers - DOI:10.15199/ELE-2014-135

Łukasz Krzak Cezary Worek

The IEEE 802.15.4 specification [1] is one of the most important standards describing low-rate and short range wireless area networks. It constitutes a common basis for several commercially available and well-recognized radio communication protocols such as ZigBee family of protocols (including ZigBeeIP), WirelessHART, ISA 100.11a and 6LoWPAN [5]. In terms of the ISO OSI layers, the IEEE 802.15.4 specification defines the physical layer (PHY) and medium access control (MAC) sublayer, on top of which the previously mentioned protocols are built. During the last 10 years of development, the standard was amended several times to include new PHY options. Currently the standard defines many frequency channels and modulation options including ASK, BPSK, O-QPSK, GFSK, OFDM, CSS (chirp spread spectrum) and UWB (ultra-wide band), however not all of them gained much industry attention. Table 1 gathers some of the most popular PHYs, present in the currently commercially available radio transceivers, along with their availability in different regions of the world [3]. There are many IEEE 802.15.4 compatible transceivers available on the market, however the great majority of them are designed for operation in the 2.4 GHz band utilizing the O-QPSK PHY. The sub-GHz bands are less popular, however their main advantage over the 2.4 GHz band is better propagation and material penetration. Also, in the IEEE 802.15.4g-2012 amendment, several new sub-GHz PHYs were introduced, including 169 MHz band to standardize smart utility networks (SUNs), such as those used for advanced metering infrastructure (AMI). Although the 2.4 GHz PHYs are dominant in consumer applications, the sub-GHz remains important in industrial areas where quality of service is essential. The final data transmission reliability is, however, a product of several qualities, including those resulting from hardware design as well as software implementation. In this article the autho więcej »

Międzynarodowy Rok Światła 2015 - DOI:10.15199/ELE-2014-155

Ryszard S. Romaniuk

Wydarzenie bez precedensu - Międzynarodowy Rok Światła 2015 jest interdyscyplinarnym projektem edukacyjnym i popularyzacyjnym, o charakterze globalnym, firmowanym przez UNESCO a organizowanym na całym świecie przez ponad 100 głównych partnerów, w postaci uznanych instytucji naukowych i technicznych, uczelni, stowarzyszeń zawodowych, fundacji, organizacji pozarządowych, oraz internetowych portali społecznościowych. Etymologia słowa światło jest prawdopodobnie prehistoryczna, łacińskie lux, greckie φως, ale także divine light, fiat lux. Słowo optyka [ὀπτική] natomiast, wywodzi się ze starożytnej Grecji i oznacza "wygląd". Głównym nurtem tematycznym MRŚ2015 będzie zapewne oświetlenie. Z jednej strony mamy do czynienia z gwałtownie zagęszczającym się oświetleniem w obszarach wysoce zurbanizowanych w krajach rozwiniętych, wręcz z problemem zanieczyszczenia środowiska sztucznym światłem w pewnych obszarach, a z drugiej strony należy pamiętać, że ponad 25% ludzkości świata żyje całkowicie poza zasięgiem sieci elektrycznej. Światło - jeśli oświetlenie to i niedoświetlenie. Zagadnieniem niedoświetlenia strukturalnego (zaniedbanie?, wstydliwy problem, ale także wyzwanie) wielu regionów naszej planety zajmuje się efektywnie, w miarę swoich możliwości, stowarzyszenie GOGLA [Gobal-Off-Grid-Lighting- Association.org]. W Polsce aktywnym uczestnikiem MRŚ2015, i koordynatorem części działań naukowo-technicznych NT środowiska, jest Polskie Stowarzyszenie Fotoniczne [photonics.pl]. Światło i życie. Światło pełni kluczową rolę w życiu człowieka. Światło wykształciło nasz zmysł wzroku. Bez światła nie istniałoby nasze środowisko życia. Słońce jest głównym źródłem światła dla nas. 44% energii elektromagnetycznego promieniowania słońca, które dochodzi do Ziemi, znajduje się w zakresie widzialnym (umownie zakres długości fal - 400-700 nm). Technologie bazujące na świetle, określane nazwą fotonika, de więcej »

Możliwości charakteryzacji ogniw słonecznych przy zastosowaniu techniki punktowego indukowania prądu wiązką laserową - DOI:10.15199/ELE-2014-149

Łukasz Bartłomiej Chrobak Wiesław Madej Mirosław Andrzej Maliński

Fotowoltaika jest obecnie jedną z ważniejszych gałęzi nauki zajmującej się pozyskiwaniem energii elektrycznej ze słońca. Materiały półprzewodnikowe wykorzystywane do wytwarzania ogniw fotowoltaicznych często nie są pozbawione defektów, które w znaczący sposób wpływają na ich wydajność elektryczną. Do najbardziej niepożądanych defektów zalicza się zmiany drogi dyfuzji, wpływ lokalnych rezystancji równoległych oraz szeregowych, jakość powierzchni ogniwa. Inną sprawą są występujące w ogniwach defekty całych sektorów prowadzące do kilkukrotnego zmniejszenia wydajności prądowej tego typu ogniw. Dzięki znanym metodom możliwa jest ocena sprawności ogniwa i ulepszenie technologii wytwarzania tych ogniw. Do najbardziej znanych zalicza się metodę pomiarów charakterystyk I-V [1-2], metodę elektro luminescencji [3-4], obrazowania ogniw w podczerwieni [5], termografii lock-in [6-7], czy też modulacji absorpcji na swobodnych nośnikach [8]. W niniejszej pracy wykorzystaną metodą jest nieniszcząca technika indukowania prądu ogniwa wiązką laserową [9]. Badania foto prądu z wykorzystaniem wiązek laserowych po raz pierwszy przeprowadzono w latach siedemdziesiątych [10-12]. Początkowo stosowano rozwiązanie, w którym elementem ruchomym było źródło światła, jednak z czasem zaproponowano pr więcej »

Możliwości redukcji zaburzeń radioelektrycznych emitowanych przez instalacje oświetleniowe LED - DOI:10.15199/ELE-2014-140

Jacek Chęciński Zdzisław Filus

Oświetlenie diodowe to stosunkowo młoda dziedzina techniki. Firmy zakorzenione od wielu lat na rynku elektronicznym oferują bogatą gamę produktów dedykowanych do takich zastosowań. Produkty te mają zwykle specyficzne oznakowanie sugerujące, że zostały specjalnie opracowane, lub co najmniej zoptymalizowane pod kątem zastosowania w instalacjach oświetleniowych LED. Przede wszystkim będą to przetwornice AC(DC/DC) oraz dimmery (regulatory PWM natężenia oświetlenia). Często jednak okazuje się, że są to klasyczne układy, których działanie w żaden sposób nie było modyfikowane, a dodatkowe oznakowanie może mieć znaczenie tylko marketingowe. Niechlubnym przykładem takiego postępowania jest oferowanie regulatorów PWM use for LED pracujących jednak na zbyt niskiej częstotliwości komutacji (np. zaprojektowanych dla oświetlenia żarówkowego). Na rysunku 1 zamieszczono schemat testowej instalacji oświetleniowej LED. Instalacja zbudowana jest z zasilacza, tj. przetwornicy przepustowej AC/(DC/DC) pracującej na częstotliwości przetwarzania ok. 65 kHz bez układu PFC w obwodzie wejściowym, dimmera (regulatora PWM sterującego natężeniem światła) oraz modułów LED (płaszczyzny złożonej z powielonej linii listew LED). Pomiaru wielkości emitowanych zaburzeń radioelektrycznych dokonano za pomocą analizatora widma o zakresie do 1 GHz pełniącego rolę woltomierza selektywnego z RBW = 20 kHz. W roli anteny odbiorczej wykorzystano zestaw sond mierzących składową magnetyczną lub elektryczną pola elektromagnetycznego, oraz cewki powietrzne o średnicach 10 cm i 1 m (10 zwojów DNE 1 mm). Zestaw sond pomiarowych umożliwił wykonanie nie tylko samego pomiaru, ale również określenie źródła dominującej emisji (sondy typu near field probe set oraz cewka o średnicy 10 cm). Cewka powietrzna o średnicy 1 m używana była do zmierzenia wypadkowego poziomu zaburzeń emitowanych przez wszystkie komponenty instalacji. W zakresie mierzonych częstotliwości ten rodzaj anteny ok więcej »

Nanosłupki ZnO o wysokiej jakości - technologia i zastosowania - DOI:10.15199/ELE-2014-127

Bartłomiej S. Witkowski Łukasz Wachnicki Sylwia Gierałtowska Jarosław Kaszewski

Tlenek cynku (ZnO) jest półprzewodnikiem z grupy II-VI, który jest niezwykle intensywnie badany w ciągu ostatnich 10 lat w różnych dziedzinach fizyki i inżynierii materiałowej. ZnO ma prostą przerwę energetyczną, która wynosi w przybliżeniu 3,4 eV w temperaturze pokojowej, dzięki czemu jest przezroczysty w widzialnym zakresie światła [1, 2]. ZnO dzięki swoim fizycznym i chemicznyn właściwościom ma potencjalnie szerokie zastosowania [1, 3, 4], m.in jako przezroczysta elektroda w ogniwach słonecznych [5] i diodach LED [6]. ZnO jest również atrakcyjnym materiałem w przemyśle detektorów promieniowania UV i czujników związków chemicznych, gdzie niezwykle ważna jest rozbudowana powierzchnia materiału. Ponadto nanosłupki ZnO wysokiej jakości są atrakcyjnym materiałem dla fotowoltaiki, ze względu na niską koncentrcję nośników i długie drogi dyfuzji swobodnych nośników (w stosunku do amorficznej struktury), a rozbudowana powierchnia zwiększa ilość absorowanego światła (zmniejsza współczynnik odbicia). Niniejsza praca przedstawia technologię wzrostu nanosłupków ZnO z roztworu wodnego, która jest powszechnie stosowana do wzrostu różnego rodzaju nanostruktur, w szczególności nanoproszków [8]. Referencje [9-12] opisują różne warianty tej metody. Wszystkie te sposoby mają wspólne cechy: wzrost jest bardzo wolny (np. wzrost nanosłupków o wysokości 500 nm i grubości 40 nm trwa 4 godziny), a podłoża użyte w procesach są najpierw pokrywane cienką warstwą lub nano-kryształkami ZnO, które zarodkują wzrost. Jest to związane z faktem, ża zarodkowanie ZnO o strukturze krystalicznej wurcytu jest generalnie trudne. Nasze podejście jest znacznie prostsze, do zarodkowania nanosłupków zostały użyte nanocząstki złota (standardowo używana warstwa ZnO również może być używana do zarodkowania). Dzięki tej metodzie możliwy jest wzrost nanosłupków na różnego rodzaju podłożach w bardzo niskiej temperaturze (50şC) w stosunku do inncyh metod wzrostu nanosłupków więcej »

Niskowymiarowe nanostruktury dwutlenku cyny SnO2 w sensoryce gazów - DOI:10.15199/ELE-2014-128

Monika Kwoka Jacek Szuber

W ostatnich 20 latach dwutlenek cyny (SnO2) stał się przedmiotem szczególnego zainteresowania mikroelektroniki ze względu na jego potencjalne zastosowania, między innymi w rezystancyjnych sensorach gazu. Wynika to z jego dużego przewodnictwa elektrycznego (~102 Ω-1 ⋅ cm-1), które silnie się zmienia w atmosferze gazów utleniających oraz redukujących [1, 2]. Z uwagi na to, że efekt sensorowy zachodzi na głębokości obszaru przypowierzchniowego ładunku przestrzennego, przedmiotem szczególnego zainteresowania są nanostruktury SnO2, zwłaszcza ich cienkie warstwy. Ich właściwości sensorowe silnie zależą od technologii ich wytwarzania [3]. Najważniejszą zaletą tych sensorów jest niski pobór mocy. Z drugiej strony posiadają one jednak istotne ograniczenie, którym jest bardzo słabe rozwinięcie powierzchni wewnętrznej, co jest przyczyną ich niskiej czułości. W przeciwieństwie do cienkich warstw a nawet nanowarstw, tego ograniczenia nie mają nanodruty SnO2, ponieważ ok. 30% atomów jest zlokalizowanych na ich powierzchni gdzie pojawia się efekt sensorowy. W pracy zostanie przedstawiony przegląd najważniejszych osiągnięć własnych w zakresie technologii wybranych nanostruktur dwuwymiarowych (2D) i jednowymiarowych (1D) SnO2 oraz charakteryzacji ich właściwości powierzchniowych. Obiektem badań były nanowarstwy SnO2 wytwarzane z fazy pary z dodatkowym wzbudzeniem laserowym (L-CVD) z naniesioną dodatkowo warstwą Ag (pod kątem zwiększenia ich selektywności w detekcji H2S), oraz nanodruty SnO2 wytwarzane metodą osadzania fizycznego z fazy pary (VPD). Przedmiotem szczególnego zainteresowania była ich struktura krystaliczna, morfologia oraz chemia ich powierzchni, w tym stechiometria, oraz zanieczyszczenia powierzchniowe. Uzyskane informacje wykorzystano do interpretacji różnic w czasach odpowiedzi sens więcej »

O krzyżowaniu wieloosobniczym w algorytmach ewolucyjnych - DOI:10.15199/ELE-2014-156

Zbigniew Pliszka Olgierd Unold

W algorytmach ewolucyjnych (AE) problem krzyżowań wieloosobniczych, czyli takich, w których poddaje się operacji krzyżowania więcej niż dwa osobniki, był sygnalizowany wielokrotnie, czego dowody można znaleźć w podręcznikowych już dziś pozycjach [1], [4] i [5]. Sporą liczbę przykładowych zastosowań czytelnik może znaleźć w [6]. W niniejszym artykule uściślamy pewne stwierdzenia podane w pracy opublikowanej w numerze 5/2014 Elektroniki [3], ale też wskazujemy na problemy związane z eksploracją w przypadku użycia operatora krzyżowania wieloosobniczego. Dla zwięzłości opisów i uniknięcia wielokrotnego powtarzania, przyjmujemy, że w całym niniejszym tekście wszystkie chromosomy mają długość równą n, która to jest dowolną, ale ustaloną liczbą naturalną większą od 2. Krzyżowania dwuosobnicze Krzyżowanie jednopunktowe { } { } K( rt ,rk ,c)a rs ,rq możemy zdefiniować następująco [2]: dla zdefiniowanych chromosomów rt i rk wynikiem krzyżowania przy cięciu w pozycji c jest para chromosomów rs i rq W tym samym artykule, przy dodatkowym założeniu, że chromosomy są binarne, podano wzory na szybkie obliczanie indeksów chromosomów potomnych s i q. - Krzyżowanie wielopunktowe można traktować jako wielokrotne złożenie krzyżowań jednopunktowych [2], a nie jak chcą autorzy [3] jako uogólnienie krzyżowania dwupunktowego (!). Zatem, jeśli { } C = cp ,K,c1 jest zbiorem punktów cięcia, to krzyżowanie p - punktowe jest złożeniem p krzyżowań jednopunktowych: - Krzyżowanie równomierne R, to złożenie krzyżowań jednopunktowych, gdzie miejscami cięcia będą punkty odpowiadające zmianie wartości w wektorze wymiany nazywanym w [3] trzecim osobnikiem, a w [7] wzorcem wymiany. Co najważniejsz więcej »

Obliczanie mocy traconej w tranzystorach wzmacniacza liniowego klasy AB - DOI:10.15199/ELE-2014-132

Juliusz Modzelewski

Coraz powszechniejsza cyfryzacja systemów radiokomunikacji i radiodyfuzji wykorzystujących modulację OFDM powoduje konieczność stosowania liniowych wzmacniaczy mocy w nadajnikach tych systemów. Wzmacniacze liniowe są także wymagane w nadajnikach tradycyjnych analogowych systemów radiokomunikacyjnych z modulacją SSB i AM. Liniowe wzmacniacze mocy nadajników radiowych są najczęściej budowane jako szerokopasmowe niestrojone wzmacniacze klasy AB, głównie w układzie transformatorowym. Takie rozwiązanie pozwala bowiem w przypadku tranzystorowych nadajników większej mocy (z sumowaniem mocy z wielu elementarnych wzmacniaczy) ograniczyć liczbę bloków wymagających strojenia do jednego filtru wyjściowego. Zaletą wzmacniaczy klasy AB jest znacznie wyższa sprawność maksymalna i średnia w stosunku do klasy A. Wzmacniacze w układzie przeciwsobnym mają również niższe zniekształcenia nieliniowe (w sygnale wyjściowym teoretycznie nie występują bowiem parzyste harmoniczne). Projektowanie liniowych przeciwsobnych wzmacniaczy klasy AB jest od lat opisywane w większości podręczników dotyczących układów mocy małych i wielkich częstotliwości (por. [1-13]). Procedura projektowania powinna zapewnić uzyskanie wymaganej maksymalnej mocy wyjściowej Pwy max przy dostatecznie niskich zniekształceniach nieliniowych. Sprowadza się to do wyznaczenia odpowiednich dla użytych tranzystorów wartości napięcia zasilania EZ i rezystancji obciążenia Rd. Obliczenia projektowe w tym etapie prowadzi się przy założeniu pracy wzmacniacza w klasie B i ograniczonym wykorzystaniu napięcia zasilania (ξD < 1), zależnym od rezystancji tranzystora w stanie załączenia RDS (on) i wartości Rd : (1) gdzie Ud max jest maksymalną amplitudą napięcia dren źródło. Pomiędzy parametrami Pwy max, Rd i Ud max zachodzi związek (2) gdzie ηo jest sprawnością energetyczną obwodu wyjściowego wzmacniacza, a Pd max - jest jego maksymalną mocą dreno więcej »

Ograniczenie zjawiska pustek w spoinach lutowniczych wykonanych metodą próżniowego lutowania kondensacyjnego - DOI:10.15199/ELE-2014-137

Beata Synkiewicz Krzysztof Witek Agata Skwarek

Podstawowe cechy próżniowego lutowania kondensacyjnego Lutowanie kondensacyjne znane również jako lutowanie w parach nasyconych (ang. Vapor Phase Soldering VPS) wykorzystuje do podgrzania lutowanych elementów energię cieplną par uwolnioną podczas kontaktu z nimi. Pary są wytwarzane przez podgrzanie cieczy o dużej gęstości, która posiada stały punkt wrzenia. Kondensacja par trwa tak długo dopóki element nie osiągnie temperatury par. Ze względu na dużą gęstość par, warstwa ciekłej substancji wypiera tlen z powierzchni elementu. W efekcie tego mamy do czynienia z procesem podgrzewania i lutowania w środowisku pozbawionym tlenu. Przekazywana ilość ciepła jest liniowa w stosunku do dostarczonej energii cieplnej. Po wyjęciu płytek z obszaru grzania, w ciągu kilku sekund następuje odparowanie ciekłej warstwy z modułów, bez osadu, gdyż ciecz jest obojętna. Podstawowe zalety do lutowania w fazie gazowej są następujące: - lutowanie odbywa się w atmosferze beztlenowej, eliminując np. potrzebę stosowania azotu, - gwarantowana jest kontrola maksymalnej temperatury w komorze lutowniczej dzięki własnościom fizycznym zastosowanej cieczy - typowo 230 st. C do lutowania bezołowiowego oraz 200 st. C do lutowania z zastosowaniem spoiw ołowiowych, co skutkuje, także szczególnie dla lutowania bezołowiowego, o wiele węższym "oknem temperaturowym" procesu, - lepszy transfer ciepła dzięki wykorzystaniu do tego celu cieczy zamiast powietrza lub azotu, a w związku z tym brak miejscowych przegrzań, efektu "cienia", a także obojętność na kolor, materiał, objętość i masę lutowanych elementów elektronicznych, - elastyczna i łatwa kontrola temperatury lutowanych elementów o zróżnicowanej pojemności cieplnej aż do osiągnięcia temperatury topnienia, - zmniejszenie pustek (ang. "voids") w spoinach lutowniczych przez zastosowanie w piecu sekcji próżniowej, - ograniczenie ilości wad lutowniczych. Lutowanie elementów w faz więcej »

Optical spectroscopy of polyazomethine-PCBM nanostructures - DOI:10.15199/ELE-2014-144

Krzysztof P. Korona Sylwia Grankowska Agnieszka Iwan Tatiana Korona Dorota Rutkowska-Zbik Maria Kamińska

For many years scientists work on improvement of solar cell - photovoltaic devices, that convert the radiation of the Sun into electricity. The importance of developing efficient solar cells for providing energy and reducing pollution is obvious. Looking for a cheap material for high-area solar cells, researchers developed cells based on organic polymers. One of the most promising candidates is a mixture of poly(3-hexylthiophene) (P3HT) [1]. However, materials such as P3HT are very sensitive to moisture or to oxygen.An attractive alternative to P3HT could be polyazomethines (PAZ). PAZ, which are conjugated polymers possessing imine bonds (HC=N-), are very promising stable materials. Several groups tried to apply polyazomethines in such devices as OLEDs or organic solar cells [2-4]. The chemical formula of one of the most promising azomethines, 25Th-cardo - based on thiophene and cardo moieties - is drawn in Fig. 1. Conducting conjugated polymers, like azomethine, can be used in bulk heterojunction (BHJ) solar cells. The BHJ solar cells comprise of nanoscale interpenetrating networks of a donor material (in our case PAZ) and an acceptor material. When light creates an exciton in the donor material, it diffuses to the heterojunction and there it dissociates. The electron is transferred to the acceptor and the hole stays in the donor. The separated charges are transported by networks to the electrodes. The most popular acceptor is a fullerene derivative, [6,6]-phenyl-C61 butyric acid methyl ester (PCBM) [5, 6], therefore in our study we used a mixture of polyazomethine and PCBM [7]. Theoretical calculations Theoretical calculations of the electronic spectrum of azomethine were performed by means of time-dependent density functional theory (TD-DFT) with the CAM-B3LYP functional [8] and the def2- QZVP orbital basis set [9]. The G09 program [10] has been used for computing all presen więcej »

Oscylacyjny model sieci neuronowej jako system wbudowany - DOI:10.15199/ELE-2014-150

Wiesław Citko Wiesław Sieńko

Celem niniejszego artykułu jest prezentacja pewnego neuromorficznego modelu systemu inteligencji obliczeniowej. Model taki uzyskano przez wbudowanie filtru ortogonalnego, wykorzystującego strukturę hamiltonowskiej sieci neuronowej, w sieć sprzężonych pętli fazowych. Koncepcja wykorzystującą sieci sprzężonych oscylatorów fazowych do implementacji oscylujących modeli neuromorficznych nie jest nowa [1, 2, 3, 4]. Wydaje się jednak, że w/w koncepcja struktury wbudowanej nie jest opisana w literaturze przedmiotu. Hamiltonowskie sieci neuronowe i filtry ortogonalne Jak wiadomo, autonomiczny system hamiltonowski opisany jest równaniem stanu o postaci: (1) gdzie: x - wektor stanu, więcej »

Porównanie i analiza możliwości wykorzystania algorytmów MPPT dla paneli fotowoltaicznych z wykorzystaniem różnych profili nasłonecznienia - DOI:10.15199/ELE-2014-157

Paweł Staniak Grzegorz Iwański Wojciech Moćko Marcin Ornowski

Wprowadzanie założeń gospodarki niskoemisyjnej wymaga zwiększania wykorzystywania odnawialnych źródeł energii (OZE). Mogą być one używane zarówno, jako źródła wielkiej mocy jak i niewielkie źródła dla gospodarstw domowych. Zadanie rozpowszechniania tej idei powinno być realizowane przez władze centralne i przede wszystkim władze lokalne. Województwo mazowieckie aktywnie uczestniczy w tym przedsięwzięciu. Planowane działania mające na celu rozwój gospodarki w oparciu o wykorzystanie OZE znaleźć można w Strategii Rozwoju Województwa Mazowieckiego do roku 2020 [1] oraz w Regionalnym Programie Operacyjnym Województwa Mazowieckiego na lata 2014-2020 [2]. Dodatkowo powstał Program możliwości wykorzystania odnawialnych źródeł energii dla Województwa Mazowieckiego [3], który może pomagać w wyborze rodzaju źródła odnawialnego dla osób chcących wykorzystać je w własnym gospodarstwie domowym. Pośrednim wsparciem dla rozwoju energetyki odnawialnej i wprowadzania założeń gospodarki niskoemisyjnej jest wspomaganie innowacyjności i przedsiębiorczości na Mazowszu. Ze środków skierowanych na te cele możliwe jest rozwijanie zagadnienia użycia OZE. Zyskującym na popularności źródłem odnawialnym stają się ogniwa fotowoltaiczne. Ze względu na zależność wytwarzanej w nich energii od warunków atmosferycznych, zasadne jest dołączanie do nich układów przekształtnikowych umożliwiających kontrolę ilości energii odbieranej ze źródeł do wartości maksymalnej dla aktualnych parametrów nasłonecznienia i temperatury. Właściwości systemu determinuje metoda sterowania w tym przede wszystkim algorytm śledzenia punktu mocy maksymalnej (ang. MPPT - Maximum Power Point Tracking). W niniejszym artykule omówiono kilka z tych algorytmów oraz przedstawiono ich porównanie biorąc pod uwagę sprawność. Model źródła fotowoltaicznego Model matematyczny źródła fotowoltaicznego został wykorzystany w badaniach komputerowych (środowisko PSIM) oraz badaniach laboratoryjnych ( więcej »

Powłoki optyczne do zastosowania na panele szklane - DOI:10.15199/ELE-2014-129

Jarosław Domaradzki Damian Wojcieszak Danuta Kaczmarek Michał Mazur Agata Poniedziałek

Nanoszenie powłok optycznych na powierzchnię różnych przedmiotów ma na celu nadanie ich powierzchni określonych właściwości optycznych. Najczęściej oznacza to modyfikację wartości współczynnika odbicia światła (Rλ). Nałożenie powłoki optycznej może także mieć na celu wytworzenie takiego przyrządu optycznego jak np. lustro czy filtr. Najprostszą powłokę można otrzymać przez naniesienie na podłoże pojedynczej warstwy z innego materiału. Obecnie do wytwarzania różnych rodzajów powłok w szerokim zakresie spektralnym powszechnie stosowane są tlenki, np. TiO2, SiO2, Al2O3, Ta2O5, oraz fluorki (np. MgF2, CaF2) [1, 2]. Poza dobrą przezroczystością i odpowiednią wartością współczynnika załamania światła (tabela 1) istotnym kryterium, które może zadecydować o możliwości zastosowania tych materiałów na powłoki może być też kompatybilność metody ich nanoszenia z technologią wytwarzania gotowego produktu [1-3]. Teoretyczne podstawy projektowania powłok optycznych rozwijane były między innymi przez A. MacLeoda [4]. Podstawy te oparte są o rozwiązanie układu równań Maxwella dla fali TE (transverse electrical) i polegają na wyznaczeniu wartości współczynników odbicia (Rλ) i transmisji (Tλ) światła. W szczególności, projektowanie powłok polega przede wszystkim na opracowaniu modelu ich struktury. Należy w nim uwzględnić takie parametry jak np.: 1) rodzaj i parametry podłoża, 2) rodzaj i parametry materiałów zastosowanych na poszczególne warstwy, 3) liczba i sposób ułożenia warstw na podłożu, 4) grubości poszczególnych warstw [1, 2]. Wymienione elementy składowe dobierane są w taki sposób, aby uzyskać jak najlepszą zgodność teoret więcej »

Przezroczysty amorficzny półprzewodnik tlenkowy Zn-Ir-Si-O - DOI:10.15199/ELE-2014-125

Jakub Grochowski Eliana Kamińska Jakub Kaczmarski Anna Piotrowska

W ostatnich latach obserwuje się gwałtowny rozwój elektroniki przezroczystej. Dziedzina ta jest ukierunkowana na projektowanie i wytwarzanie materiałów oraz przyrządów półprzewodnikowych wykorzystujących materiały łączące wysoki poziom przezroczystości z możliwością kontroli ich przewodnictwa [4]. Jednym z najistotniejszych aktywnych elementów urządzeń elektronicznych jest złącze p-n. W dziedzinie elektroniki przezroczystej, najlepiej poznane i wykorzystywane są materiały półprzewodnikowe o przewodnictwie elektronowym takie jak ZnO [5], SnO2 [6] czy amorficzny tlenek indowo-galowo-cynkowy In-Ga-Zn-O [7]. Jednym z najpoważniejszych wyzwań tej dziedziny jest opracowanie materiałów o przewodnictwie typu p oraz relatywnie wysokiej ruchliwości swobodnych dziur i możliwości kontrolowania ich koncentracji [8]. Osobliwymi i obiecującymi w kontekście badań nad półprzewodnikami tlenkowymi o przewodnictwie dziurowym są tlenki o strukturze spineli AB2O4, a w szczególności ZnB2O4, gdzie B = Co, Rh lub Ir. Materiały te ujawniają właściwości przewodnictwa typu p oraz charakteryzują się przerwą energetyczną o szerokości od ~2 eV [1, 2] do ~3 eV [3]. Synteza monokrystalicznych materiałów o strukturze spineli wymaga stosowania temperatur powyżej 1000°C. Niedawne doniesienia literaturowe informują o możliwości osadzania cienkich warstw amorficznych technikami ablacji laserowej oraz magnetronowego rozpylania katodowego [2, 3]. Tlenki o strukturze spinelu cechuje koncentracja dziur 1020 cm-3. Jednym z istotnych wyzwań tej technologii jest obniżenie koncentracji swobodnych nośników do poziomu umożliwiającego wykorzystanie tych materiałów w roli warstw aktywnych przyrządów półprzewodnikowych. Koncentrując badania nad sposobem ograniczenia koncentracji dziur w ZnIr2O4, który cechuje największa szerokość przerwy energetycznej, proponujemy wprowadzenie w s więcej »

Sensor wodoru na bazie TiO2 - model oddziaływania - DOI:10.15199/ELE-2014-130

Barbara Łysoń -Sypień Katarzyna Zakrzewska

Procesy adsorpcji fizycznej i chemicznej zachodzące podczas oddziaływania pomiędzy cząsteczkami gazu, a ciałem stałym odgrywają ważną rolę w mechanizmie detekcji, wpływając w sposób bezpośredni na funkcjonowanie urządzeń wykrywających określony gaz. Dzięki temu możliwe jest monitorowanie stanu otaczającej atmosfery i ostrzeganie na wypadek pojawienia się gazów niebezpiecznych. Powszechny wzrost zainteresowania nanomateriałami do konstrukcji elementu gazoczułego sensora wynika z obserwowanej poprawy właściwości sensorowych oraz z przekonania, że wykorzystanie nanomateriałów w tej dziedzinie przyczyni się do rozwoju sensoryki. Dwutlenek tytanu z powodu stabilności jak również znacznych i odwracalnych zmian oporu elektrycznego pod wpływem gazów redukujących i utleniających o intencjonalnie zmienianej koncentracji w atmosferze odniesienia jest jednym z podstawowych tlenków metali służących do detekcji gazów. W literaturze można odnaleźć przykłady wykorzystania TiO2 m.in. do detekcji: H2, alkoholi, CO, NH3, NO2, czy par organicznych [1-4]. W tym celu wykorzystywane są modyfikowane materiały na bazie TiO2 w postaci: nanoproszków, nanorurek, nanodrutów i nanowłókien. Pomimo tego, że dwutlenek tytanu jest powszechnie znanym związkiem mogącym służyć do detekcji gazów, nadal brak systematycznych badań w dziedzinie wpływu minimalizacji rozmiarów krystalitów na wartość oporu elektrycznego oraz dynamikę jego zmian w wyniku procesu chemisorpcji cząsteczek gazów redukujących lub utleniających, jak to zostało zaobserwowane w przypadku SnO2 [5]. Większość istniejących modeli opisuje procesy adsorpcji gazów na powierzchni dwutlenku cyny [6-10]. Modeli tych nie można jednak zastosować do opisu oddziaływania gazu z powierzchnią dwutlenku tytanu z uwagi na znaczne różnice we własnościach elektronowych obu tlenków. Mając na uwadze taki stan rzeczy, celem pracy było określenie mechanizmu oddziaływania nanomateriałów na bazie TiO2 z wodorem. Zastos więcej »

Stabilność odpowiedzi półprzewodnikowych czujników gazu w zmiennych warunkach środowiskowych - badania długoterminowe oraz korekcja dryftu - DOI:10.15199/ELE-2014-152

Paweł Kalinowski Grzegorz Jasiński Piotr Jasiński

Urządzenia zdolne do identyfikacji składu mieszaniny gazów dzięki wykorzystaniu czujników gazu oraz odpowiednich metod analizy zmierzonych sygnałów, często nazywane elektronicznym nosem, stanowią atrakcyjne alternatywne rozwiązanie dla innych systemów analizy składu gazu, takich jak np. chromatografy gazowe, z powodu ich stosunkowo niskiego kosztu, mobilności oraz możliwości identyfikacji gazów w czasie rzeczywistym w środowisku ich pracy. Do tej pory nosy elektroniczne znalazły zastosowanie w wielu aplikacjach. Są wykorzystywane między innymi do monitoringu środowiska, w medycynie do wspomagania diagnozy bądź do kontroli jakości produktów spożywczych [1]. Istnieją jednak pewne problemy, które powodują znaczne ograniczenie możliwości wykorzystania tego typu urządzeń, związane głównie z wykorzystywanymi czujnikami gazu. Najczęściej wykorzystywanym rodzajem sensorów w elektronicznych nosach są rezystancyjne półprzewodnikowe czujniki gazu. Uważa się, że czujniki półprzewodnikowe są najbardziej niezawodne i dostosowane do długotrwałego działania [2]. Pomimo tego, jedną z większych wad związanych z czujnikami półprzewodnikowymi jest występujące w nich zjawisko dryftu sygnału. Dryft, definiowany jako stopniowa zmiana poziomu odpowiedzi czujnika w czasie, sprawia, że urządzenie nie jest w stanie pracować poprawnie i wymaga okresowej kalibracji. Istnieją różne przyczyny tego zjawiska: związane z konstrukcją czujnika (zatrucie, starzenie), zależne od warunków środowiskowych (temperatura, wilgotność) oraz z systemem pomiarowym (np. wpływ prędkości przepływu gazu w celce pomiarowej) [3]. Opracowywane są metody kompensacji niekorzystnego efektu dryftu [np. 4, 5], jednakże natura tego zjawiska wciąż wymaga badań. Jednym z typów dryftu sygnału w czujnikach gazu jest wpływ czynników środowiskowych. Wartość odpowiedzi czujników półprzewodnikowych jest silnie zależna od temperatury otoczenia oraz wilgotności [6]. Większość dostępnej literatu więcej »

Stabilność spektralna monochromatycznych diod LED w zastosowaniach OSL - DOI:10.15199/ELE-2014-142

Ewa Mandowska Arkadiusz Mandowski Bartosz Nitsze

Rosnące wymagania i zaostrzane normy bezpieczeństwa wymuszają poszukiwanie nowych, lepszych technik pomiarowych. Od kilku lat zdecydowanie najbardziej obiecującą metodą stała się optycznie stymulowana luminescencja (OSL). Technikę OSL zaczęto stosować w dozymetrii promieniowania jonizującego stosunkowo niedawno, od drugiej połowy lat 90. Rolę detektora OSL pełni odpowiednio przygotowany materiał (np. Al2O3:C) w osłonie światłoszczelnej [1]. W obecności promieniowania jonizującego stany pułapkowe detektora zapełniają się. Pułapki są metastabilne i charakteryzują się bardzo długim czasem życia. Zapisana informacja jest więc trwała - można ją odczytać nawet po wielu latach (nawet tysiącach lat) od naświetlenia. Określając liczbę nośników uwięzionych w pułapkach możemy wyliczyć dawkę promieniowania pochłoniętą przez detektor. Odczytu dokonuje się w specjalnym urządzeniu (czytniku) wykorzystującym technikę OSL. Idea tej metody polega na stymulacji napromieniowanego detektora bardzo silnym światłem o długości fali λs (np. światło zielone). Światło to powoduje uwolnienie nośników ładunku znajdujących się w pułapkach i w efekcie, poprzez rekombinację promienistą, emisję luminescencji. Część tej luminescencji w zakresie krótkofalowym λ < λs możemy zarejestrować odcinając się od bardzo silnej składowej λs odpowiednim układem filtrów. W porównaniu do czytnika TL eliminacji uległ tutaj moduł grzania. Dzięki temu, możliwa jest bardziej zwarta, kompaktowa budowa czytnika. Kolejną korzyścią jest też krótszy czas pomiaru i możliwość jego wielokrotnego powtarzania, gdyż pomiar OSL nie zeruje całkowicie zapisanej informacji. W układach pomiarowych stosowanych w detekcji OSL do stymulacji detektora wykorzystuje się monochromatyczne elektroluminescencyjne diody LED [2, 3]. Warunkiem przeprowadzenia rzetelnych pomiarów jest wysoka stabilność spektralna stymulującego światła. Producenci diod LED podają parametry pracy swoich pr więcej »

Stanowisko pomiarowe do wyznaczania parametrów transformatorów impulsowych - DOI:10.15199/ELE-2014-134

Krzysztof Górecki Krzysztof Górski Małgorzata Rogalska

Transformatory impulsowe są ważnym komponentem impulsowych układów zasilających [1, 2]. Pomimo prostej konstrukcji tych elementów, zawierających jedynie rdzeń ferromagnetyczny i uzwojenia, projektowaniu transformatorów impulsowych poświęca się wiele uwagi w książkach z zakresu energoelektroniki [1, 3, 4, 5]. Właściwości tego elementu zależą przede wszystkim od wyboru materiału rdzenia [3, 6, 7]. W notach katalogowych podawane są wybrane informacje o parametrach materiałów ferromagnetycznych oraz parametry geometryczne rdzeni. Prezentowane w tych notach charakterystyki dotyczą tylko wybranych częstotliwości przy pobudzeniu sygnałem sinusoidalnym [8]. W celu zmierzenia charakterystyk i parametrów eksploatacyjnych rdzeni ferromagnetycznych oraz transformatorów impulsowych w szerokim zakresie częstotliwości, temperatur, kształtów sygnałów pobudzających itd. niezbędne jest odpowiednie stanowisko pomiarowe. Parametry elementów magnetycznych, takich jak dławiki i transformatory, obejmują zarówno parametry elektryczne, jak i magnetyczne oraz termiczne. Parametry magnetyczne dotyczą rdzenia ferromagnetycznego, zaś parametrami elektrycznymi są m.in. indukcyjność i rezystancja strat dławika, pojemność międzyzwojowa, przekładnia napięciowa transformatora, jego sprawność energetyczna, rezystancje szeregowe uzwojeń itd. [9, 10]. Z kolei, parametrami termicznymi, opisującymi skuteczność rozpraszania ciepła generowanego w elemencie, są własne i wzajemne przejściowe impedancje termiczne [7, 11]. Każda z wymienionych powyżej grup parametrów materiałów lub elementów magnetycznych wymaga pomiaru w specyficznym układzie pomiarowym. Klasyczne układy i metody pomiaru wybranych parametrów materiałów i elementów magnetycznych opisano m.in. w pracy [12]. Jednak metody te są dedykowane do charakteryzowania właściwości materiałów w warunkach statycznych oraz do wyznaczania indukcyjności i rezystancji szeregowej cewek. Z kolei, w pracy [13] opisano ukł więcej »

Struktury kwantowe ZnMgO/ZnO/ZnMgO wykonywane metodą MBE - DOI:10.15199/ELE-2014-120

Adrian Kozanecki Jacek Sajkowski Marcin Stachowicz Ewa Przeździecka Marcin Syperek

Tlenek cynku i jego stopy np. z Mg są intensywnie badane ze względu na potencjalnie szerokie możliwości zastosowań w urządzeniach optoelektronicznych takich, jak źródła światła UV [1], selektywne detektory UV [2], lasery UV, przezroczyste tranzystory cienkowarstwowe [3] i szereg innych. Dla poszczególnych zastosowań konieczna jest inżynieria przerwy energetycznej. Stapienie ZnO z MgO pozwala na zwiększenie przerwy energetycznej z 3,3 eV dla ZnO o strukturze wurcytu do 7,8 eV dla MgO, które ma strukturę kubiczną typu NaCl. Niedopasowanie strukturalne ZnO i MgO powoduje, że przy wzroście ZnMgO pojawia się poważny problem separacji faz dla zawartości Mg powyżej 40% [4]. Dlatego celowe jest staranne kontrolowanie składu ZnMgO i dla większości zastosowań utrzymywanie go poniżej 30% dla zachowania wysokiej jakości warstw ZnMgO. Niezwykle cenną zaletą ZnO jest wysoka wartość energii wiązania ekscytonu swobodnego, wynosząca 60 meV. W studniach kwantowych ZnMgO/ZnO/ZnMgO energia wiązania ekscytonu może wzrosnąć nawet do 100 meV, co pozwala myśleć o skonstruowaniu urządzeń optoelektronicznych, wykorzystujących rekombinację ekscytonów swobodnych w temperaturze pokojowej. Wysoka wartość energii wiązania ekscytonu wiąże się bezpośrednio z małym promieniem bohrowskim, wynoszącym zaledwie ok. 1,8-2,0 nm. Tak mała wartość promienia Bohra powoduje, że dla obserwacji efektów związanych z kwantowym efektem rozmiarowym konieczne jest otrzymywanie struktur kwantowych o szerokościach mniejszych niż 2*aB, a więc ~4 nm. Z tego samego powodu dla zbadania procesów tunelowania pomiędzy studniami kwantowymi, np. w układach studni sprzężonych lub wielostudni, konieczne jest stosowanie barier ZnMgO o grubościach poniżej 2-3 nm. W tej pracy zaprezentowane są badania struktur ZnMgO/ ZnO/ZnMgO otrzymywanych metodą epitaksji z wiązek molekularnych (z ang. MBE). W szczególności przedstawione zostaną wyniki prac nad układami asymetrycznych studni podwójnych, więcej »

Symulacja 3D EM urządzeń elektronicznych powszechnego użytku pod kątem kompatybilności elektromagnetycznej EMC - DOI:10.15199/ELE-2014-158

Andreas Barchanski Jarosław Kwiatkowski

Przepływ prądu w urządzeniach elektronicznych generuje pole elektromagnetyczne. Gdy wiele urządzeń pracuje we wspólnym środowisku, wówczas oddziaływują one na siebie poprzez pole elektromagnetyczne, a to może wpływać na ich parametry lub nawet powodować ich uszkodzenia. W celu zmniejszenia ryzyka występowania problemów związanych z kompatybilnością elektromagnetyczną, normy EMC narzucają limity ograniczające poziomy emisji wytwarzanych przez urządzenia, które muszą być brane pod uwagę w procesie projektowania. Efekty powodujące problemy EMC, takie jak rezonanse, sprzężenia i wycieki pola, są jednak skomplikowane i często są trudne do przewidzenia, tak więc tradycyjne podejście do projektowania uwzględniającego EMC pociąga za sobą konieczność pomiarów. Testy EMC są wykonywane jednak dopiero na późnym etapie procesu projektowania, już po wykonaniu prototypu. Budowa prototypu reprezentuje bowiem znaczne koszty w procesie rozwoju produktu. Obejmują one niezbędny czas wykonania, nakład pracy i koszty materiałowe. Dlatego walka z problemami EMC na tym późnym etapie projektowania wymaga znacznych poświęceń. Zlokalizowanie źródła problemu EMC w złożonym systemie elektronicznym, jest często bardzo trudne i czasem wszystko, co konstruktor może zrobić, to tylko zwalczać objawy. Dzięki elektromagnetycznym symulacjom komputerowym parametry urządzenia pod kątem EMC mogą być sprawdzane na każdym etapie cyklu projektowego. W szczególności wyniki symulacji mogą wpływać na projekt urządzenia, umożliwiając wirtualne testowanie wielu możliwych konfiguracji - na przykład różniących się ustawieniem płytki lub położeniem elementu - stosunkowo szybko i tanio. Urządzeniem, które posłużyło za przykład w artykule jest bezprzewodowy router, dostarczony przez Cisco. Router zawiera szereg komponentów, które mogą być analizowane pod kątem kompatybilności elektromagnetycznej w procesie projektowania, i które do pełnej analizy wymagają zastosowania różnor więcej »

Symulacje cienkowarstwowych tranzystorów polowych z kanałem z amorficznego In-Ga-Zn-O - DOI:10.15199/ELE-2014-122

Jakub Grochowski Jakub Kaczmarski Andrzej Taube Eliana Kamińska Anna Piotrowska

W ostatnich latach obserwuje się globalne trendy poszukiwania nowych materiałów dla przemysłu elektronicznego [1]. Tradycyjne materiały, takie jak krzem, nie posiadają wystarczająco dobrych właściwości dla zastosowań między innymi w przezroczystej elektronice [2]. Z drugiej strony, podejście eksperymentalne stosowane do poszukiwania nowych materiałów jest czasochłonne i generuje wysokie koszty. Symulacje komputerowe pozwalają odkrywać właściwości nowych materiałów minimalizując potrzebę prowadzenia prac eksperymentalnych. Dla zastosowań w obszarze elektroniki przezroczystej nowe materiały półprzewodnikowe powinny łączyć wysoką ruchliwość nośników ładunku z wysokim poziomem transmisji optycznej w widzialnym zakresie widma promieniowania elektromagnetycznego. Wymagania te spełniają przezroczyste półprzewodniki tlenkowe o amorficznej mikrostrukturze [3]. Tranzystory cienkowarstwowe (TFT) z kanałem z tych materiałów zyskały zainteresowanie, jako przyrządy sterujące pracą pikseli w płaskich wyświetlaczach [4]. W XXI wieku dostępność i stosunkowo niski koszt mocy obliczeniowej umożliwia zastosowanie komputerowo wspomaganego modelowania materiałów amorficznych o nowej funkcjonalności. W pierwszej części niniejszego opracowania prezentujemy motywację do podjęcia badań w dziedzinie amorficznych półprzewodników tlenkowych, w szczególności nad tlenkiem indowo-galowo-cynkowym (a- IGZO). W dalszej części przedstawiamy przegląd stanu wiedzy w dziedzinie symulacji tranzystorów TFT z kanałem z amorficznego IGZO oraz wyniki naszych badań, w szczególności wyniki obliczeń numerycznych dotyczących wpływu grubości oraz wymiarów geometrycznych kanału, i grubości dielektryka na właściwości elektryczne TFT. Zaprezentujemy ponadto wyniki ekstrakcji krzywej gęstości stanów (DOS) w funkcji energii w kanale tranzystora. Motywacja Zasadniczą motywacją do badań nad amorficznymi półprzewodnikami tlenkowymi jest przekonanie o nieustannie rosnącym znacze więcej »

Synteza nowych poliazometin dla zastosowań w fotowoltaice polimerowej - DOI:10.15199/ELE-2014-143

Kacper Parafiniuk Agnieszka Iwan Igor Tazbir Lech Górecki

Poprzez reakcję polikondensacji dialdehydów oraz diamin aromatycznych można w prosty sposób otrzymywać polimery o skoniugowanych wiązaniach TT - poliazometiny (poliiminy). Sprzężenie zapewniają powstające podwójne wiązania aldiminowe. Tego typu związki można uważać za półprzewodniki organiczne, podobnie jak szeroko badane politiofeny czy też polifenylowinyleny, interesujące z punktu widzenia elektroniki organicznej, także fotowoltaiki [1, 2]. Podstawową wadą poliazometin (PAZ) jest ich słaba rozpuszczalność [1, 2] w większości rozpuszczalników organicznych, co jest niezmiernie uciążliwe przy wytwarzaniu ogniw fotowoltaicznych. Dodatkowo otrzymywane PAZ wykazują stosunkowo niskie masy cząsteczkowe, w porównaniu do innych polimerów przewodzących, co ogranicza ich praktyczne zastosowania. W celu zwiększenia rozpuszczalności wprowadza się do struktury sprzężonego polimeru ugrupowania boczne - długie, często rozgałęzione łańcuchy alifatyczne lub grupy o charakterze objętościowym (np. cardo) [3, 4]. Niestety modyfikacja budowy chemicznej poliazometin nie zawsze przynosi tak zadowalający efekt jak w przypadku innych sprzężonych polimerów. Poliazometiny są wciąż niedostatecznie zbadaną grupą związków dla zastosowań w fotowoltaice, zatem istnieje potrzeba prowadzenia nad nimi dalszych badań zarówno podstawowych jak i zmierzających w kierunku zastosowań [1, 2]. W niniejszej pracy przedstawione zostały cztery nowe poliazometiny dla zastosowania w objętościowych polimerowych ogniwach fotowoltaicznych. Określone zostały podstawowe właściwości związków takie jak rozpuszczalność, termostabilność, absorpcja w zakresie widzialnym i bliskim nadfiolecie (zarówno w roztworze jak i cienkiej warstwie). Skonstruowano polimerowe objętościowe ogniwa fotowoltaiczne, w których komponent donorowy warstwy aktywnej stanowiła poliimina, akceptorowy z więcej »

System przydziału celów powietrznych do środków ogniowych: minimalizacja strat własnych - DOI:10.15199/ELE-2014-153

Przemysław M. Czyronis

Problem przydziału celów powietrznych do środków ogniowych (ang. Weapon-Target Assignment Problem - WTA Problem) jest zasadniczym problemem wynikającym z zastosowań związanych z obronnością, które dotyczą znalezienia optymalnego przypisania zasobów broni do celów powietrznych. Problem ten jest szczególnym przypadkiem bardziej ogólnego problemu jakim jest alokacja zasobów. W przypadku kiedy mamy do czynienia z mniejszą liczbą celów powietrznych od liczby dostępnych kanałów celowania, problem się znacząco upraszcza. W odwrotnej sytuacji musimy zdecydować, które cele zostaną przypisane do poszczególnych kanałów celowania. W tym przypadku na proces decyzyjny ma wpływ wiele czynników, takich jak: chwila czasowa wejścia celu powietrznego w zasięg oraz czas jego przebywania w zasięgu pocisków rakietowych, liczba celów już "obsłużonych" czyli ilość wolnych kanałów celowania, liczba dostępnych pocisków rakietowych, priorytetowość (ważność) zwalczania danego celu, prawdopodobieństwo trafienia w cel, rodzaj przyjętej taktyki. Rozważymy statyczny problem przydziału celów powietrznych do środków ogniowych pod względem optymalizacji różnych wskaźników jakości, określających pożądany efekt taki jak zminimalizowanie strat w ugrupowaniu własnym (ang. total expected value of the surviving assets). Rozważania przerprowadzimy dla dwóch przypadkow. Pierwszy uwzględnia jeden rodzaj obiektów w formacji obronnej. W drugim dokonamy podziału na dwa rodzaje obiektów w formacji obronnej, czyli obiekty bronione oraz obiekty broniące BM\C3, gdzie bez chociażby jednego obiektu BM\C3 nie jest możliwe przeprowadzenie jakiejkolwiek skutecznej obrony przed środkami napadu powietrznego. W każdym z przypadków zakładamy, że jest znana liczba celów powietrznych jak i predykcja ich trajektorii lotu. Zakładamy, że cele nie wykonują nagłych manewrów lecz poruszają się zgodnie z wyznaczona predykcją. Ustalamy również liczbę własnych wyrzutni pocisków rakietowych wraz więcej »

System rozpoznawania komend głosowych z zastosowaniem systemu wbudowanego - DOI:10.15199/ELE-2014-151

Paweł Tomasik Przemysław Barański

Technologia rozpoznawania mowy znajduje zastosowanie w wielu dziedzinach. Przykładem może być komunikacja osoby niepełnosprawnej z komputerem lub sterowanie wybranymi niekrytycznymi funkcjami w samolocie. Rozpoznawanie mowy zdobywa coraz szersze uznanie w telefonicznych centrach obsługi klienta, gdzie osoba dzwoniąca opisuje swój problem słownie. System automatycznie łączy do odpowiedniego konsultanta [1]. Mimo wielu prowadzonych badań problem rozpoznawania mowy jest problemem otwartym i trudnym o czym może świadczyć projekt Siri, który jest rozwijany od roku 2010 i pochłonął ponad 100 milionów dolarów [2]. W uproszczeniu, z punktu widzenia przetwarzania sygnałów, za wytwarzanie mowy odpowiedzialne są struny głosowe oraz tzw. trakt głosowy [3]. Widmo drgających strun głosowych przedstawiono na rysunku 1. Widmo takie posiada szereg harmonicznych. Pierwsza harmoniczna nazywana jest podstawową częstotliwością tonu krtaniowego. Dźwięk drgających strun głosowych nazywany jest pobudzeniem krtaniowym. W przypadku głosek bezdźwięcznych ("p", "t", "k", "f", "s", "ś", "sz", "c", "ć", "cz", "ch") pobudzenia krtaniowego nie ma. Trakt głosowy pełni rolę filtru modelującego widmo sygnału mowy. Charakterystyka traktu głosowego zależy od ułożenia języka, żuchwy, warg, podniebienia. W wyniku połączenia tonu krtaniowego oraz traktu głosowego otrzymujemy na charakterystyce widmowej cztery skupiska o dużej energii, które nazywamy formantami. Powyższy schemat generacji sygnału mowy nazywany jest również modelem źródło-fil więcej »

Telewizor UHD o przekątnej 105 cali z wygiętym ekranem

Firma Samsung zaprezentowała w Berlinie swoje komercyjne telewizory ze skrzywionym ekranem Ultra High Definition (UHD) i zapowiedziała bogatą ofertę telewizorów profilowanych. Te nowe telewizory dostarczają wrażeń porównywalnych z wynoszonymi z kina, radykalnie zmieniają perspektywę, z jakiej widz patrzy na obraz. Zakrzywiony ekran nadaje wyświetlanym obrazom wyraz, jakiego nie można uzyskać na płaskim wyświetlaczu, a szersze pole widzenia wywołuje efekt panoramiczny, który sprawia wrażenie ekranu większego niż jest w rzeczywistości. Wklęsły ekran oznacza lepsze kąty widze więcej »

Topologie dławików wejściowych wielogałęziowego przekształtnika DC/DC - DOI:10.15199/ELE-2014-148

Mariusz ZDANOWSKI Roman BARLIK

Nieodzownym podzespołem w procesie pozyskiwania energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych lub magazynów energii są przekształtniki energoelektroniczne. Zwykle w skład ich topologii wchodzi przekształtnik DC/DC podwyższający napięcie, połączony kaskadowo z jedno- lub trójfazowym falownikiem napięcia, połączonym poprzez dławiki z siecią elektroenergetyczną (lub odbiornikami) o napięciu 230 V/50 Hz lub 3x400 V/50 Hz. W celu uzyskania napięć przemiennych o takich wartościach, napięcie na zaciskach prądu stałego falownika powinno być stabilizowane na poziomie około 400V dla falownika jednofazowego lub około 650V dla falownika trójfazowego. W przypadku coraz popularniejszych instalacji z ogniwami fotowoltaicznymi przekształtnik DC/ DC powinien podwyższać napięcie na jednym z wymienionych poziomów, zapewniając jednocześnie maksymalne wykorzystanie aktualnej wydajności energetycznej fotoogniw poprzez śledzenie punktu maksymalnej mocy (ang. Maximum Power Point Tracking, MPPT), wynikającego z ich charakterystyk prądowo - napięciowych. Skuteczność wykorzystania wydajności energetycznej ogniw zależy nie tylko od zastosowanego (jednego z wielu) algorytmów śledzenia MPPT, ale także od przebiegów wartości chwilowych napięcia i prądu baterii fotowoltaicznej. Szczególnie niekorzystne pod tym względem są tętnienia prądu, które mogą być ograniczone dzięki zastosowaniu przekształtników DC/DC o topologiach wielogałęziowych, zwanych także wielofazowymi [1] - [3]. Częstotliwość prądu wejściowego takich przekształtników i jednocześnie prądu pobieranego z ogniw fotowoltaicznych jest iloczynem częstotliwości przełączeń tranzystorów i liczby gałęzi występujących w przekształtniku DC/DC. W celu redukcji gabarytów i masy przekształtników, zaleca się stosowanie parzystej liczby gałęzi, przy czym w poszczególnych parach gałęzi włączane są dławiki sprzężone magnetycznie [4-7]. W niniejszej pracy przedstawiono analizę możliwości ograniczenia wartości międ więcej »

Transparent electronics based on TiO2 - perspectives of development - DOI:10.15199/ELE-2014-126

Jarosław Domaradzki Danuta Kaczmarek

Transparent electronics (TE) is a unique domain of technical sciences that joining of usually two opposite properties: good electrical properties of conductors (semiconductors) and good transparency for optical radiation, especially in the visible part of the light spectrum [1]. Materials suitable for transparent electronics constitute an unusual class that combine sufficiently large energy band gap i.e. > ~3.1 eV, with sufficiently high concentration of electrical carriers (usually in the range 1015 - 1020 cm-3), and a sufficiently large mobility. In regard of the range of electrical conductivity, these materials can be divided into semiconducting (TOS - Transparent Oxide Semiconductor) and conducting (TCO - Transparent Conducting Oxide) oxides. Nowadays, transparent electronics has become an emerging domain that finds a lot of different applications, for example in transparent devices, displays, solar cells, sensors, etc. One of the most known of TE materials is indium-tin oxide compound (ITO) which was elaborated in the mid ‘50s last century. In following years many other oxide materials have also been developed, mostly based on indium, tin and zinc oxides. However, most of known transparent oxide semiconductors are n-type (electron) electrical conductors, therefore further progress in TE requires seeking for new materials and technological processes, and especially those oxide semiconductors with p-type of electrical conduction are strongly advisable. Research works conducted in the past few years have shown that material that is attracting more and more attention in TE is titanium dioxide (TiO2). At room temperature TiO2 is an insulator with a moderately wide band gap (over 3 eV), high refractive index (over 2.3) and low intrinsic light absorption. High transparency level of TiO2 makes it as a suitable material for the use as a coating for many optical purposes. However, its application in TE requires modification więcej »

Wpływ podstawowych parametrów wytwarzania stopów Ni-Co-P oraz Co-P na rezystancję i temperaturowy współczynnik rezystancji - DOI:10.15199/ELE-2014-136

Piotr Kowalik Zbigniew Pruszowski Wojciech Filipowski

Proces chemicznego wytwarzania rezystorów jest obecnie stosowany do produkcji rezystorów klasy "rezystor warstwowy precyzyjny" (RWP) dla rezystorów o rezystancji 0,25÷10,0 Ω a więc tyczy się on rezystorów niskoomowych. W ostatnich latach coraz częściej stosuje się kobalt otrzymując układy Co-P oraz Ni-Co-P mające zastosowanie w otrzymywaniu pamięci ferromagnetycznych [1]. Z uwagi na brak mechanizmu autokatalitycznego reakcja redukcji biegnie wolniej, stąd niemożność dokonania pełnych badań porównawczych z reakcją wytwarzania Ni-P [2]. Reakcja redukcji dla Co jest porównywalna z reakcją niklowania lecz brak mechanizmu uniemożliwia prowadzenie procesu w pH = 2,0. Otrzymane stopy są amorficzne i stabilne aż do temperatury 550 K, później wytrącają się układy Ni3P+Co3P+CoO (a także w niewielkich ilościach Co i Co3O4)[3, 4, 5, 6, 7] powodujące wzrost TWR z wartości około -100 ppm/K do wartości 1000 ppm/K. Ciekawe wnioski podał Narayanan [4] dla kąpieli Ni-Co-P. Przy początkowym nagrzewaniu (do 250ºC) faza amorficzna jest stabilna. Następnie w temperaturze 290ºC zaczyna się krystalizacja Ni5P2 oraz Ni3P. Przy dalszym nagrzewaniu (337ºC) wydziela się CoO a w temperaturze około 400ºC fazy metastabilne przechodzą w stabilne Ni+Ni3P. Skład kąpieli podanej przez Saubestre [8] jest praktycznie niezmienny do dzisiaj. Kąpiel zawiera sól kobaltową, reduktor (podfosforyn sodowy) oraz cytrynian sodu uniemożliwiający wytrącanie galaretowego wodorotlenku kobaltu (stabilizator kąpieli). Badania wstępne prowadzone w Instytucie Elektroniki pozwoliły na sprecyzowanie zakresów parametrów procesu technologicznego: - odczyn kąpieli pH = 3, 4, 5, - temperatura procesu T = 358, 363, 368, 373 K, - czas trwania procesu 10, 20, 30, 40, 50, 60 minut. - stężenia podstawowych produktów CoCl2, NaH2PO2, - 50 g/ dm3 Jakkolwiek c więcej »

Wykorzystanie fal plazmowych i techniki C-V do charakteryzacji warstw implantowanych jonami O+6 w krzemie - DOI:10.15199/ELE-2014-138

Michał Pawlak Mirosław Andrzej Maliński Łukasz Bartłomiej Chrobak Shovon Pal Arne Ludwig

Jeśli półprzewodnik zostanie oświetlony modulowaną natężeniowo wiązką światła laserowego o energii fotonów większej niż przerwa energii wzbronionych wówczas w półprzewodniku powstanie fala plazmowa. Fale plazmowe mogą być rejestrowane poprzez detekcję składowej periodycznej natężenia promieniowania termicznego tych próbek (technika PTR) lub osłabienie natężenia wiązki sondującej (technika MFCA). Analiza fal plazmowych umożliwia uzyskanie informacji o parametrach rekombinacyjnych materiałów półprzewodnikowych za pomocą technik PTR [1-3] oraz MFCA [4-15]. Dla próbek jednowarstwowych z charakterystyk częstotliwościowych amplitudy i fazy sygnału PTR i/lub MFCA można określić czas życia nośników generowanych światłem w tych próbkach, a także prędkość rekombinacji powierzchniowej nośników głównie na powierzchni oświetlanej próbek. Dla próbek implantowanych można określić zmianę współczynnika absorpcji optycznej warstw implantowanych w powiązaniu z pomiarami grubości warstw implantowanych metodą pojemnościową. Stanowisko badawcze Schemat blokowy stanowiska badawczego PTR do pomiarów częstotliwościowych próbek półprzewodnikowych w konfiguracji odbiciowej został przedstawiony na rysunku 1, natomiast rysunek 2 przedstawia stanowisko pomiarowe do pomiarów modulacji absorpcji na swobodnych nośnikach (MFCA). W wyniku oświetlania próbek półprzewodnikowych są w nich generowane na powierzchni oświetlanej zarówno fale termiczne jak i fale plazmowe. Fale termiczne i plazmowe były wzbudzane w badanych materiałach za pomocą lasera argonowego (LASER) o mocy około 600 mW oraz średnicy wiązki około 3 mm. Wiązka lasera argonowego była modulowana za pomocą modulatora akusto-optycznego (M-A-O) w zakresie od 0,05 Hz do 100 kHz. Modulator akusto-optyczny był sterowany przy wykorzystaniu wzmacniacza fazoczułego (LIA, ang. Lock-In Amplifier) więcej »

Wytwarzanie katod metalicznych ze strukturami plazmonicznymi do polimerowych ogniw fotowoltaicznych - DOI:10.15199/ELE-2014-146

Arkadiusz Ciesielski Rafał Kasztelanic Anna Pastuszczak Tomasz Stefaniuk Piotr Wróbel Tomasz Szoplik

Na obfitujących w ostre krawędzie powierzchniach nanostruktur metalicznych pojawiają się zlokalizowane plazmony elektrostatyczne. Istnienie plazmonów zlokalizowanych jest znane od kilku dekad [1]. Plazmony elektrostatyczne (PE) mają znacznie większą zdolność lokalnego wzmacniania pola elektrycznego niż powierzchniowa fala plazmonowo-polarytonowa (PFPP) [2]. Zauważono, że istnienie na powierzchni metalu podłużnych szczelin o szerokości do kilkunastu i głębokości do kilkudziesięciu nanometrów wywołuje znaczące minima w odbiciu fali elektromagnetycznej od takiej struktury, spowodowane sprzęganiem fotonów do plazmonów elektrostatycznych [2, 3]. Rola plazmonów elektrostatycznych w pułapkowaniu światła na powierzchni nieprzezroczystych elektrod w ogniwach słonecznych jest badana od 2011 roku. Nanostruktury sprzyjające sprzęganiu światła do plazmonów elektrostatycznych są wytwarzane metodami litografii elektronowej lub kierunkowego trawienia krzemowego podkładu [4]. W tej pracy przedstawiamy metody wytwarzania warstw metalu ze strukturami plazmonicznymi do pułapkowania światła. Celem pracy jest znalezienie sposobu na wydajne sprzęganie światła do PFPP dzięki użyciu struktur periodycznych wytworzonych metodą litografii interferencyjnej, czyli sinusoidalnych siatek dyfrakcyjnych o zadanym okresie, struktur przypadkowych wytworzonych dzięki samoorganizacji przy napylaniu próżniowym z wykorzystaniem wiązki elektronów, oraz struktur przypadkowych uzyskanych za pomocą nanolitografii cienia. Profile powierzchni uzyskanych struktur plazmonicznych badano mikroskopem sił atomowych (AFM), natomiast widma transmisyjne skanującym, optycznym mikroskopem pola bliskiego (SNOM). Prace doświadczalne poprzedziły symulacje ugięcia światła na siatkach dyfrakcyjnych przeprowadzone ścisłą metodą fal sprzężonych (Rigorous Coupled- Wave Analysis - RCWA) i wzmocnienia pola w pobliżu struktur metodą różnic skończonych w dziedzinie czasu (Finite- Difference T więcej »

Zastosowanie ciepłowodów do zwiększenia wydajności generatorów termoelektrycznych - DOI:10.15199/ELE-2014-133

Wojciech Grzesiak Jacek Piekarski Krzysztof Witek Paweł Grzesiak

Poszukiwania coraz to nowszych i coraz bardziej wydajnych źródeł energii odnawialnej doprowadziło w ostatnich latach do widocznego wzrostu zainteresowania zastosowaniem w praktyce półprzewodnikowych generatorów termoelektrycznych zwanych również termogeneratorami. Generatory te bazują na odkrytym blisko 90 lat temu tzw. efekcie Seebecka, polegającym na powstawaniu siły elektromotorycznej w obwodzie składającym się z dwóch metali lub dwóch półprzewodników o różnych, wyrażanych w μV/K, tzw. współczynnikach Seebecka, gdy ich złącza znajdują się w różnych temperaturach. Generowane napięcie wynosi przeważnie kilka do nawet kilkuset μV/K i stąd m.in. zachodzi konieczność połączenia par termoelementów w szereg składający się przeważnie od kilkudziesięciu do kilkuset sztuk. W sensie funkcjonalnym termogenerator jest stosunkowo prostą konstrukcją, której schemat pokazano na rysunku 1. Widać na nim szeregowe połączenie wielu par termoelementów umieszczonych pomiędzy dwiema okładkami izolacyjnymi, przeważnie ceramicznymi. Napięcie na wyjściu uzyskiwane jest w wyniku przepływu strumienia cieplnego pomiędzy okładkami generatora i działania efektu Seebecka. Jednym z podstawowych parametrów termogeneratorów, bezpośrednio wpływających na ich sprawność jest tzw. współczynnik efektywności ZT, którego wzór podano na rysunku 1. Jego wielkość w głównej mierze zależy od wielkości współczynnika Seebecka, ale również przewodności cieplnej i rezystancji (czym ich wartości mniejsze tym ZT większe). Obecnie, w zastosowaniach komercyjnych za typowe uznaje się uzyskanie ZT na poziomie 1÷1,2 w temperaturach 300÷5000°C, co w efekcie przekłada się na sprawność termogeneratorów na poziomie kilku procent. Tym niemniej sygnalizowane są nowe materiały wykorzystujące nanostruktury (np więcej »

Zastosowanie inspirowanych biologicznie technik obliczeniowych w zagadnieniach związanych z planowaniem produkcji energii elektrycznej - DOI:10.15199/ELE-2014-154

Piotr Szymczyk Magdalena Szymczyk Mirosław Gajer Maciej Kłyś

Każdy system elektroenergetyczny jest bardzo złożonym obiektem technicznym, na który składają się różnego typu urządzenia wytwarzające energię elektryczną, systemy zapewniające jej przesył i dystrybucję oraz odbiorcy końcowi. Praca każdego systemu elektroenergetycznego polega na ciągłym nadążaniu z poziomem generowanej mocy za nieustannie zmieniającym się zapotrzebowaniem zgłaszanym ze strony odbiorców [1]. Jednym z podstawowych zagadnień optymalizacyjnych rozpatrywanych w ramach badań prowadzonych w obszarze elektroenergetyki jest tzw. ekonomiczny rozdział obciążeń pomiędzy poszczególne bloki energetyczne elektrowni cieplnych. W zagadnieniu tym chodzi o to, aby tak rozłożyć sumaryczną wartość mocy zapotrzebowanej przez odbiorców pomiędzy poszczególne jednostki wytwórcze, aby potrzebna energia elektryczna została wytworzona po możliwie jak najniższym koszcie [2]. Obecnie bardzo duży nacisk kładzie się na wykorzystanie odnawialnych źródeł energii, takich jak między innymi elektrownie wodne, wiatrowe oraz solarne. Przewiduje się, że do roku 2020 aż 20% energii elektrycznej będzie wytwarzane właśnie z wykorzystaniem tego typu źródeł odnawialnych. Ponieważ odnawialne źródła energii elektrycznej wykazują zdecydowanie odmienną specyfikę w porównaniu z tradycyjnymi elektrowniami cieplnymi, ich uwzględnienie w systemie elektroenergetycznym powoduje konieczność przeformułowania zagadnienia ekonomicznego rozdziału obciążeń. W tym wypadku zasadnicza zmiana sprowadza się do tego, że nie wystarczy już dla danego przedziału czasowego wyznaczyć moce, z jakimi powinny pracować poszczególne bloki energetyczne elektrowni cieplnych, ale w zadanym horyzoncie czasowym (równym zazwyczaj jednej dobie) należy opracować kompleksowy harmonogram pracy wszelkiego typu urządzeń generujących moc elektryczną, tak aby potrzebne ilości energii zostały wytworzone po minimalnym możliwym do uzyskania koszcie [3]. Ze względu na duży stopień złożoności każdego więcej »