دانلود مقاله بهینه سازی پارامترهای باتری بتاولتائیک سیلیکونی مب
دانلود مقاله بهینه سازی پارامترهای باتری بتاولتائیک سیلیکونی مبتنی بر دیود سد شاتکی فایل ورد (word) دارای 8 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است
فایل ورد دانلود مقاله بهینه سازی پارامترهای باتری بتاولتائیک سیلیکونی مبتنی بر دیود سد شاتکی فایل ورد (word) کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه و مراکز دولتی می باشد.
این پروژه توسط مرکز مرکز پروژه های دانشجویی آماده و تنظیم شده است
توجه : در صورت مشاهده بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی دانلود مقاله بهینه سازی پارامترهای باتری بتاولتائیک سیلیکونی مبتنی بر دیود سد شاتکی فایل ورد (word) ،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد
بخشی از متن دانلود مقاله بهینه سازی پارامترهای باتری بتاولتائیک سیلیکونی مبتنی بر دیود سد شاتکی فایل ورد (word) :
مقدمه
باتری بتاولتائیک به دلیل دارا بودن چگالی انرژی بالا، طول عمر بالا، قابلیت مجتمعسازی آسان، کوچکسازی و ;
گزینهی بسیار مناسبی برای مقاصد توان پایینی از قبیل شبکههای بیسیم، حسگرهای دمایی و سیستمهای میکرو الکترومکانیکی میباشدi]، .[ این باتریها از قرار دادن یک چشمهی رادیوایزوتوپی بتازا در مجاورت یک نیمههادی پیوندی مناسب (اتصالات p-n، p-i-n و یا شاتکی) تشکیل میشود .[iii] اساس کار باتریهای بتاولتائیک مشابه سلولهای خورشیدی، جمعآوری حاملهای تولیدشده (الکترون-حفره) توسط میدان الکتریکی ذاتی شکل گرفته در اتصال است.
در این مقاله، با استفاده از چشمهی نیکل-63 و براساس شبیهسازیهای مونتکارلو با کد MCNP4C و معادلات حالت درون نیمههادی سیلیکون، پارامترهای بهینهبه منظور طراحی یک باتری بتاولتائیک مبتنی بر دیود سد شاتکی تعیین شدهاند. لازم به ذکر است که در این مطالعه برخلاف برخی از کارهای اخیر صورت گرفته در این حوزه، بهجای استفاده از انرژی متوسط، از طیف انرژی ذرات بتا استفاده شده است iv]،v و .[vi
مواد و روشها
21st Iranian Nuclear Conference 25-26Feb 2015 University of Isfahan
_ ت و ی_ ن ا س _ ه _ی ان
6و7 ا” د ماه 3931 دا+ گاه ) هان
Error! Unknown switch argument. سطح مقطعی از باتری بتاولتائیک طراحیشده را نشان میدهد که در آن ذرات بتای گسیلی از چشمهی 63Niمیباشد. همچنین W عرض ناحیهی تخلیه و Lp طول پخشحاملهای اقلیتی حفره درون شبهلایه یسیلیکون نوع-n با داپت پایین میباشند که به ترتیب از روابط 1 و 2 بهدست میآیند
]Error! Unknown switch argument.، .[vi i
شکل :1 سطح مقطعی از باتری بتاولتائیک طراحیشده مبتنی بر دیود سد شاتکی (ابعاد واقعی نیست)
(1)
2 s i w
qN D
(2) 1 .( 370 (130 kT Lp
2 7.8E 13N D 1.8 E 31N D )1.25 N D 1 ( q
8E 17
در روابط اخیرs q ND k وTبه ترتیب ثابت دیالکتریک، بار الکتریکی، چگالی ناخالصی دهنده، ثابت بولتزمنو دمای مطلق بر حسب کلوین میباشند. همچنین i پتانسیل شکلگرفته در عرض ناحیهی تخلیه بوده که از رابطهی3 محاسبه میشود:
(3) ( N C V t Ln( B i
N D
که در آن Vt ولتاژ حرارتی (0/025 eV) ، NC چگالی موثر حالتها در نوار رسانش نیمههادی و B ارتفاع سد شاتکی است که با توجه به تابع کار فلز شاتکی (M) و الکترون افینیتی نیمههادی () مطابق رابطهی Error!
Unknown switch argument. تعیین می شود.
B M (4)
برای یک باتری بتاولتائیک مبتنی بر دیود سد شاتکی، چگالی جریان اتصالکوتاه (JSC) از حل معادله ی پخش حاملها درون نیمههادی و از مجموع چگالیهای جریان در نواحی تخلیه (JD) و شبهلایه نوع-(JN) N به دست
میآید .]Error! Unknown switch argument.[ یعنی:
21st Iranian Nuclear Conference 25-26Feb 2015 University of Isfahan
_ ت و ی_ ن ا س _ ه _ی ان
6و7 ا” د ماه 3931 دا+ گاه ) هان
}) (5) exp( L La ) ) ] exp( w Lp ) L w {[coth( Lp La ) ) qN (1 exp( w qN J J J
( L w sinh( La La Lp L a 2 L p 2 e h La e h N D SC
Lp
که در آن، La و L به ترتیب بیانگر اکتیویته، برد توقف ذرات بتا و ضخامت ناحیه فعال (نشان داده شده در
(Error! Unknown switch argument. می باشند.هم چنین برای یک باتری بتاولتائیک ولتاژ مدار باز (VOC) و بازدهی () به ترتیب از روابط Error! Unknown switch argument. و Error!
Unknown switch argument.تعیین می شوند.
(6) ( Jsc ln(1+ nkT = V oc
J0 q
(7) 100 FF V oc I sc (%)
Pin
که در آنPin توان کل ورودی به قطعه توسط چشمهی رادیوایزوتوپی است.همچنین J0 چگالی جریان نشتی و FF فاکتور پرکننده میباشند که به ترتیب مطابق روابطه.Error! Unknown switch argument و Error!
Unknown switch argument. تعریف می شود.
( ) q B 2 *
( exp( J0 A T
nkT
( ) Jsc kT V oc
( ln(1+ =
J0
q
بحث و نتیجهگیری
براساس روابط تحلیلی بخش قبل، عملکرد باتری بتاولتائیک مبتنی بر سد شاتکی، متأثر از فلز شاتکی (جنس و ضخامت)، تعداد حاملهای تولیدی (Ne-h)، برد توقف ذرات بتا (La)، ضخامت ناحیهی فعال (L)، عرض ناحیهی تخلیه (W) و طول پخش حامل اقلیتی حفره در شبهلایهی نوع-(Lp) N است. بنابراین برای محاسبهی بازدهی تبدیل، این پارامترها باید بررسی و تعیین شوند.
با توجه به روابط بخش قبلی، ولتاژ مدار باز بهشدت، تابع فلز شاتکی است لذافلزات شاتکی با تابع کار بالا باید انتخاب شوند. از طرفی دیگر، بواسطهی تضعیف ذرات بتا در فلز، ضخامت فلز شاتکی باید کمینه باشد. بنابراین نیکل با ضخامت 100 نانومتر بهعنوان فلز شاتکی انتخاب شد.
براساس شبیهسازی با کد )MCNP4Cشکل (2، متوسط تعداد حامل های تولیدی درون سیلیکون (Ne-h) از تقسیم متوسط انرژی بهجای گذاشته شده توسط یک ذره بتا درون سیلیکون (Edep ) بر متوسط انرژی یونش ( )، برابر با 2200 حامل محاسبه شد. همچنین با توجه به اینکه بیش از %95 از انرژی ذرات بتا در ضخامتهای کمتر از 9/5
21st Iranian Nuclear Conference 25-26Feb 2015 University of Isfahan
_ ت و ی_ ن ا س _ ه _ی ان
6و7 ا” د ماه 3931 دا+ گاه ) هان
میکرومتربهجای گذاشته میشود، این ضخامت بهعنوان برد توقف ذرات بتای گسیلی از چشمهی نیکل-63 درون سیلیکون تعیین شد.
350
300
250 (#)
200 particleper
150
100 EHPs
50
0
18 16 14 12 10 8 6 4 2
depth within silicon (µm)
شکل :2 متوسط انرژی بهجایگذاشته شده در سیلیکون به ازای یک ذره بتای گسیلی از چشمهی نیکل-63
همچنین وابستگی عرض ناحیهی تخلیه و طول پخش حفره در سیلیکون با چگالی ناخالصی (ND) در Error!
Unknown switch argument. نشان داده شده است. همان طور که از این شکل پیداست این مقادیر با افزایش ND کاهش مییابند. شایان ذکر است که وقتی ND برابر با 1e13 (#/cm3)باشد، عرض ناحیه تخلیه تقریباً برابر با 9/5 میکرومتر (برابر با برد توقف ذرات بتا) خواهد بود.
21st Iranian Nuclear Conference 25-26Feb 2015 University of Isfahan
ب)
_ ت و ی_ ن ا س _ ه _ی ان
6و7 ا” د ماه 3931 دا+ گاه ) هان
14000
12000
10000
8000 الف)((µm
6000 Lp
4000
2000
17 16 10 15 10 14 10 13 0
10 10
ND (#/cm3)
10
X: 1e+013
Y: 9.696
8
6 (µm)w
4
2
17 10 16 10 15 10 14 10 13 0
10
ND (#/cm3)
شکل :3 الف)عرض ناحیهی تخلیه و ب) طول پخش حفره در سیلیکون برحسب ND
در انتها نیز عملکرد الکتریکی باتری بهازای اکتیویتهی10mCi/cm2از چشمهی نیکل-63 در Error!
Unknown switch argument. نشان داده شده است
اشتراک‌گذاری:
کلمات کلیدی :
» نظر