الیـــــــــــــــــــــران

الکترونیک و کامپیوتر (مهندسان جوان ایرانی)

الیـــــــــــــــــــــران

الکترونیک و کامپیوتر (مهندسان جوان ایرانی)

Converting Heat from Mobile Phones Back into Electricity

Silicon nanowires may lead the way to converting waste heat into electricity, according to research reported yesterday in the journal Nature. Two separate teams, one at Caltech and the other at the University of California, Berkeley, reported that they could increase silicon's ability to convert heat into electric current by as much as 100 times.

 


The difference in temperature between two sides of a chip [red is hot, blue is cold] cause electrons to flow in a roughened silicon nanowire


 

The application could take surplus heat generated within mobile phones during use, or even from the human body when in standby and convert it to electricity.

Thermoelectric conversion relies on a difference between hot and cold areas in a device. Heat flowing from the hot side to the cold side creates current, which can be captured and used to power a device or stored for subsequent use. Bulk silicon has traditionally been considered a poor material for thermoelectric conversion, because its thermal conductivity is too high; heat travels across it so well that it's difficult to create the necessary temperature differential.

"If you were going to make a high-performance thermoelectric, you would never use silicon, because as a bulk material it's pretty lousy," says James Heath, a chemist who led the research at Caltech. He was surprised by his own results; he expected some increase in efficiency, but not as much as he got.

 

Thermoelectric conversion efficiency is measured by a number dubbed ZT. Several factors go into that number, and it can be increased both by lowering the thermal conductivity of a material and by increasing its electrical conductivity. Whereas bulk silicon at room temperature has a ZT of 0.01, the Berkeley team increased that to 0.4, and the Caltech team increased it to 0.6. That puts silicon nanowires about on par with bismuth telluride, the compound from which commercial converters are made despite the fact that it is relatively expensive and challenging to work with. Making thermoelectric devices out of silicon, which is abundant, cheap, and easily handled, could help create a new market for the devices.

Both research teams found that they could decrease silicon's thermal conductivity - and therefore increase the conversion efficiency - by fashioning the material into nanowires with diameters of 10 to 100 nanometers and introducing defects in the silicon that slowed the flow of phonons - the acoustic vibrations in the crystal lattice of a material that carry heat.

"Defects are important here," says Peidong Yang, a materials scientist at Berkeley. "They can block the phonon transport from one end to the other end, so the thermal conductivity can be drastically reduced."

Yang says his group engineered defects into the nanowires at three different length scales. First, by fashioning the bulk silicon into nanowires, they made the material very small compared with the phonons so that the size of the wires themselves affected how the phonons could move. They also made the surface of the wires rough, introducing a set of defects at a smaller scale. Finally, they doped the silicon with boron to introduce defects at an atomic level.

Heath induced a greater drop in thermal conductivity by making his nanowires even smaller than Yang's - only 10 to 20 nm in diameter. Normally, a wire would carry two types of phonons, he explains: one that causes the wire's diameter to expand or contract, and one that causes it to lengthen or shorten. Like a rubber band that gets thinner when stretched, the two work in opposition. But when the nanowires get small enough, the two types merge into a single type of phonon, and that slows down the heat transport even more.

An array of nanowires [green] convert heat from the temperature difference between two slivers of a microchip. Current in flowing through a heater [red] causes the temperature difference

Unfortunately, when Heath made the wires 10 nm wide, which gave him the best results for thermal conductivity, the electrical conductivity crucial to thermoelectric conversion also dropped.

Mildred Dresselhaus, a physicist at MIT who had predicted that using nanowires would lead to better thermoelectric conversion, says she's pleased with Yang's and Heath's research. Their reports "represent a significant advance in the field," she says. "The applications field is now taking off, and interest in the field by the science community has grown a lot in the last two to three years."

One of the easiest applications would be for recycling waste heat from computer chips into electricity. "You gain twice," says Heath. "Number one, you're getting rid of heat, which is bad in a laptop, and number two, you're gaining efficiency." He thinks that applications could come with just a couple of years' work.

Both teams are pressing ahead to see what they can achieve next. The researchers believe a material with a ZT of 3 or 4 would be very appealing commercially. Heath hopes to apply his findings to other materials that might start out with better properties than silicon and be improved further. He's doing work with silicon germanium, for instance, which has much lower thermal conductivity than pure silicon.

Cronin Vining, a consultant on thermoelectrics, says the commercial market for thermoelectric devices is very small at present but could grow with better materials. He says the nanowire work is impressive, but he's not ready to say that thermoelectrics could, for instance, help stem global warming by increasing the efficiency of power plants. "As they stand, their properties are not really good enough to be useful," Vining says. "But this is the very first result on silicon in 60 years that's of any interest at all."

EPRE سه‌شنبه 21 اسفند‌ماه سال 1386 ساعت 16:21
0 نظر

Robotics Studio

Microsoft Robotics Studio Downloads

برنامه ی قدرتمند Robotics از سوی مایکروسافت منتشر شد. هدف اصلی این نرم افزار آن است که سیستمی را به شما ارایه دهد تا بر مبنای آن بتوان تمامی ایده ها، مباحث و نیازمندهای دنیای روباتیک را با استفاده از قطعات سخت افزاری موجود به محصولات متنوع در آورد. با استفاده از این ابزار ، مخترعین و برنامه نویسان می توانند سخت افزارهای خود را کنترل کرده و رابطه ای منطقی میان سیستم روباتیک سخت افزار و برنامه ریزی و فرمان های برنامه نویسی شده ی Developer را به دقت مشاهده کنند. این نرم افزار همچنین به عنوان یک زمینه ی بنیادی برای شرکت های سازنده ی قطعات سخت افزار می باشد تا بتوانند محصولاتی را تولید کنند که از توان کنترل رباتیک از طریق نرم افزار برخوردار باشند. مایکروسافت در پی آن است تا تولیدات سخت افزاری را به شکلی درآورد که به راحتی توسط کاربران کامپیوتر قابل کنترل باشد.

برای دانلود اینجا کلیک کنید

Please review the Microsoft Robotics Studio licensing before proceeding.

Microsoft Robotics Studio (1.5) Downloads

Full Refresh Installation

  • Microsoft Robotics Studio (1.5) Refresh. If you do not already have a version of Microsoft Robotics Studio (1.5) then this is a full installation containing all available updates including the Runtime and Tools Update and the Samples Update.

Update Packages

If you have an existing installation of the initial Microsoft Robotics Studio (1.5) then you can apply these update packages:

Add-on Packages

Add-on packages require a full installation of Microsoft Robotics Studio (1.5). We strongly recommend that you use the refresh release (either the full installation or the update package).

 

EPRE یکشنبه 19 اسفند‌ماه سال 1386 ساعت 13:16
0 نظر

نرم افزار حل کننده معادلات ریاضی

 اینم برگرفته از سایت کمیاب آنلای

از جمله امکانات این نرم افزار می توان به :
حل کردن انواع مختلف معادلات و نامعادلات ریاضی تا درجه ان ام طی چند ثانیه
پیدا کردن ریشه های معادلات و نامعادلات به همراه نمودار
اولین حل کننده سخنگوی معادلات و نامعادلات ریاضی به زبان انگلیسی
با قابلیت ذخیره مسائل نمونه و فرمول های ریاضی

برای دانلود روی ادامه متن کلیک کنید



دانلود نرم افزار با حجم ۸.۵ مگابایت

پاسورد فایل : www.kamyabonline.com

EPRE یکشنبه 19 اسفند‌ماه سال 1386 ساعت 12:03
1 نظر

ماشین حساب با ابزار پیشرفته Calc Pro v1.6.7

 اینم برگرفته از سایت کمیاب آنلاین

Calc Pro یک نرم افزار ماهر برای محاسبه های استاندارد و عملیات بر روی اعداد می باشد. این ابزار ساده برای محاسبه یک امکان پیشرفته همراه خود دارد. حتما گاهی نیاز پیدا می کنید که محاسبات خود را بازبینی کنید ، Calc Pro v1.6.7 این امکان را برای شما فراهم می کند و با ذخیره و گزارشگیری از محاسبات آن را در اختیار شما قرار می دهد. کافی است space را بر روی کیبورد فشار دهید تا صفحه گزارشگیری شروع به کار کند ، همچنین می توانید با کلیک راست بر روی آن محاسبات انجام شده را ذخیره کنید.



دانلود با حجم ۲.۹ مگابایت

پسورد فایل : www.kamyabonline.com

EPRE یکشنبه 19 اسفند‌ماه سال 1386 ساعت 12:00
0 نظر

دیود ها

مقدمه

دیودها جریان الکتریکی را در یک جهت از خود عبور می‌‌دهند و در جهت دیگر در مقابل عبور جریان از خود مقاومت بالایی نشان می‌‌دهند. این خاصیت آنها باعث شده بود تا در سالهای اولیه ساخت این وسیله الکترونیکی ، به آن دریچه یا Valve هم اطلاق شود. از لحاظ الکتریکی یک دیود هنگامی عبور جریان را از خود ممکن می‌‌سازد که شما با برقرار کردن ولتاژ در جهت درست (+ به آند و - به کاتد) آنرا آماده کار کنید. مقدار ولتاژی که باعث می‌شود تا دیود شروع به هدایت جریان الکتریکی نماید ولتاژ آستانه یا (forward voltage drop) نامیده می‌شود که چیزی حدود ۰.۶ تا ۰.۶ ولت می‌‌باشد.

دیود

ولتاژ معکوس

هنگامی که شما ولتاژ معکوس به دیود متصل می‌‌کنید (+ به کاتد و - به آند) جریانی از دیود عبور نمی‌کند، مگر جریان بسیار کمی که به جریان نشتی یا Leakage معرف است که در حدود چند µA یا حتی کمتر می‌‌باشد. این مقدار جریان معمولآ در اغلب مدارهای الکترونیکی قابل صرفنظر کردن بوده و تأثیر در رفتار سایر المانهای مدار نمی‌گذارد. اما نکته مهم آنکه تمام دیودها یک آستانه برای حداکثر ولتاژ معکوس دارند که اگر ولتاژ معکوس بیش از آن شود دیود می‌‌سوزد و جریان را در جهت معکوس هم عبور می‌‌دهد. به این ولتاژ آستانه شکست یا Breakdown گفته می‌شود.


دیود

دسته بندی دیودها

در دسته بندی اصلی ، دیودها را به سه قسمت اصلی تقسیم می‌‌کنند، دیودهای سیگنال (Signal) که برای آشکار سازی در رادیو بکار می‌‌روند و جریانی در حد میلی آمپر از خود عبور می‌‌دهند، دیودهای یکسو کننده (Rectifiers) که برای یکسو سازی جریانهای متناوب بکار برده می‌‌شوند و توانایی عبور جریانهای زیاد را دارند و بالاخره دیودهای زنر (Zener) که برای تثبیت ولتاژ از آنها استفاده می‌شود.

اختراع دیود پلاستیکی (plastic diode) محققان فیزیک دانشگاه اوهایو (Ohio State University) توانستند دیود تونل پلیمری اختراع کنند. این قطعه الکترونیکی منجر به ساخت نسل آینده حافظه‌های پلاستیکی کامپیوتری و چیپهای مدارات منطقی خواهد شد. این قطعات کم مصرف و انعطاف پذیر خواهند بود. ایده اصلی از سال ۲۰۰۳ که یک دانشجوی کارشناسی دانشگاه اوهایو ، سیتا اسار ، شروع به طراحی سلول خورشیدی پلاستیکی نمود بوجود آمد. تیم پژوهشی توسط پاول برگر (Paul Berger) ، پروفسور الکترونیک و مهندسی کامپیوتر و همچنین پروفسور فیزیک دانشگاه اوهایو رهبری می‌شود.


دیود چیست ؟

از اتصال دولایه p & n دیود درست می شود

1-      بعد از پیوند نیمه هادی نوع p & n کنار یکدیگر ، الکترونهای آزاد و حفره ها از محل پیوند عبور کرده ، با هم ترکیب می شوند و تشکیل یک لایه سد یا عایق می دهند .

2-    یک منطقه تخلیه در محل پیوند ها ایجاد می شود که فاقد الکترونهای آزاد و حفره ها می باشد ، لکن اتمهایی که الکترون از دست داده و یا گرفته اند ، در دو طرف لایه سد و در منطقه تخلیه وجود دارند .

3-       اتمهای یونیزه شده ، ایجاد سد پتانسیل می کنند که برای نیمه هادی ژرمانیومی حدود ۰.۲ ولت است و برای نیمه هادی سیلسیمی حدود ۰.۶ ولت است .

4-       سد پتانسیل باعث که از حرکت و ترکیب بیشتر الکترونها و حفره ها در لایه سد جلوگیری به عمل آید.

5-      کریستال نیمه هادی نوع p دارای بار الکتریکی مثبت و کریستال نیمه هادی n دارای بار الکتریکی منفی می باشد .


بایاس دیود


وصل کردن ولتاژ به دیود را بایاس کردن دیود می گویند .

 


بایاس مستقیم


اگرنیمه هادی نوع p به قطب مثبت باتری و نیمه هادی نوع n به قطب منفی آن وصل شود و ولتاژ از پتانسیل سد دیود بیشترباشد ، در مدار جریان بر قرار خواهد شد .

 


بایاس معکوس


اگر قطب مثبت باتری به نیمه هادی نوع n وصل شود و قطب منفی باتری به نیمه هادی نوع p وصل شود ، جریانی در مدار نخواهیم داشت

.
تست دیود

همانطور که گفته شد اگر دیود در بایاس موافق یا مستقیم قرار بگیرد جریان را از خود عبور می دهد و ما می توانیم دیود را با یک مدار ساده سری کنیم

( البته با رعایت قطبهای دیود و باتری ) اگر مدار شروع به کار کرد پس دیود سالم است و در غیر این صورت دیود سوخته شده است .


انواع دیود ها

1-      دیود اتصال نقطه ای

2-      دیود زنر

3-      دیود نور دهنده LED

4-      دیود خازن(واراکتور)

5-       فتو دیود

 

دیود اتصال نقطه ای


دیود های معمولی در بایاس معکوس ایجاد ظرفیت خازنی (حدودPF  ) می کنند . اگر بخواهیم در فرکانس های بالا به کار می بریم ، به علت ظرفیت خازنی در بایاس معکوس ، جریان در مدار عبور می کند . چون در فرکانس های بالا مقاومت دیود کم می شود . برای جلوگیری از این کار از دیود اتصال نقطه ای استفاده می کنیم


دیود زنر


دیود زنر ، مانند یک دیود معمولی از دو نیمه هادی نوع P & N ساخته می شود . اگر یک دیود معمولی را در بایاس معکوس اتصال دهیم و ولتاژ معکوس را زیاد کنیم ، در یک ولتاژ خاص ، دیود در بایاس معکوس نیز شروع به هدایت می کند . ولتاژی که دیود در بایاس مخالف ، شروع به هدایت می کند ، به ولتاژ زنر معروف است و با تنظیم نا خالصی می توان ولتاژ شکسته شدن پیوند ها را کنترل کرد

ولتاژ زنر : ولتاژی که دیود زنر به ازای آن در بایاس معکوس ، هادی می شود به ولتاژ زنر معروف است .


دیود نوردهنده LED

این دیود از دو نوع نیمه هادی P & N تشکیل شده است . هر گاه این دیود ، در بایاس مستقیم ولتاژی قرار گیرد و شدت جریان به اندازه کافی باشد ، دیود ، از خود نور تولید می کند . نور تولید شده در محل اتصال دو نیمه هادی تشکیل می شود . نور تولیدی بستگی به جنس به کار برده شده در نیمه هادی دارد . این لامپ چند مزیت بر لامپ های معمولی دارد که عبارتند از :


۱- کوچک بودن و نیاز به فضای کم

۲- محکم بودن و داشتن عمر طولانی ( حدود صد هزار ساعت کار)

۳- قطع و وصل سریع نور

۴- تلفات حرارتی کم

۵- ولتاژ کار کم ، بین ۱.۷ ولت تا ۳.۳ ولت

۶- جریان کم حدود چند میلی آمپر با نور قابل رویت

۷- توان کم ، حدود ۱۰ تا ۱۵۰ میلی وات

 

 

دیود خازنی ( واراکتور)

 
این دیود از دو نیمه هادی نوع P & N تشکیل می شود . دیود خازنی در واقع دیودی است که به جای خازن بکار می رود و مقدار ظرفیت آن با ولتاژ دو سر آن رابطه عکس دارد


فتو دیود

این دیود از دو نیمه هادی نوع P & N تشکیل می شود . با این تفاوت که محل پیوند P & N ، جهت تابانیدن نور به آن از مواد پلاستیکی سیاه پوشیده نمی باشد ، بلکه توسط شیشه و یا پلاستیک شفاف پوشیده می گردد تا نور بتواند با آسانی به آن بتابد . روی اکثر فتو دیود ها یک لنز بسیار کوچک نصب می شود تا بتواند نور تابانیده شده به آن را متمرکز کرده و به محل پیوند برساند .

 

دیودهای سیگنال

این نوع از انواع دیودها برای پردازش سیگنالهای ضعیف - معمولا” رادیویی - و کم جریان تا حداکثر حدود ۱۰۰mA کاربرد دارند. معروفترین و پر استفاده ترین آنها که ممکن است با آن آشنا باشید دیود ۱N۴۱۴۸ است که از سیلیکون ساخته شده است و ولتاژ شکست مستقیم آن 0.7 ولت است.

اما برخی از دیود های سیگنال از ژرمانیم هم ساخته می شوند، مانند OA۹۰ که ولتاژ شکست مستقیم پایینتری دارد، حدود ۰.۲ ولت. به همین دلیل از این نوع دیود بیشتر برای آشکار سازی امواج مدوله شده رادیویی استفاده می شود.


بصورت یک قانون کلی هنگامی که ولتاژ شکست مستقیم دیوید خیلی مهم نباشد، از دیودهای سیلیکون استفاده می شود. دلیل آن مقاومت بهتر آنها در مقابل حرارت محیط یا حرارت هنگام لحیم کاری و نیز مقاومت الکتریکی کمتر در ولتاژ مستقیم است. همچنین دیود های سیلیکونی سیگنال معمولا” در ولتاژ معکوس جریان نشتی بسیار کمتری نسبت به نوع ژرمانیم دارند.

از کاربرد دیگری که برای دیودهای سیگنال وجود دارد می توان به استفاده از آنها برای حفاظت مدار هنگامی که رله در یک مدار الکترونیکی قرار دارد نام برد. هنگامی که رله خاموش می شود تغییر جریان در سیم پیچ آن میتواند در دوسر آن ولتاژ بسیار زیادی القا کند که قرار دادن یک دیود در جهت مناسب میتواند این ولتاژ را خنثی کند. به شکل اول توجه کنید.


استفاده از دیود زنر برای تهیه ولتاژ ثابت دیودهای زنر :

همانطور که قبلا” اشاره کردیم از این دیودها برای تثبیت ولتاژ استفاده می شود. این نوع از دیود ها برای شکسته شدن با اطمینان در ولتاژ معکوس ساخته شده اند، بنابراین بدون ترس می توان آنها را در جهت معکوس بایاس کرد و از آنها برای تثبیت ولتاژ استفاده نمود. به هنگام استفاده از آنها معمولا” از یک مقاومت برای محدود کردن جریان بطور سری نیز استفاده می شود. به شکل نگاه کنید به این طریق شما یک ولتاژ رفرنس دقیق بدست آورده اید.

دیودهای زنر معمولا” با حروفی که در آنها Z وجود دارد نامگذاری می شوند مانند BZX یا BZY و … و ولتاژ شکست آنها نیز معمولا” روی دیود نوشته می شود، مانند ۴V۷ که به معنی ۴.۷ ولت است. همچنین توان تحمل این دیود ها نیز معمولا” مشخص است و شما هنگام خرید باید آنرا به فروشنده بگویید، در بازار نوع ۴۰۰mW و ۱.۳W آن بسیار رایج است.

 

 

EPRE دوشنبه 1 بهمن‌ماه سال 1386 ساعت 15:16
1 نظر