Диплом: Разработка автономного источника питания на основе радиоизотопных материалов и кремниевой p-i-n структуры - текст диплома. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Диплом

Разработка автономного источника питания на основе радиоизотопных материалов и кремниевой p-i-n структуры

Банк рефератов / Физика

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Дипломная работа
Язык диплома: Русский
Прислал: Бессарабов И.М.
Дата создания: 15 мая 2013
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 4171 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникальной дипломной работы
Текст
Факты использования диплома

Узнайте стоимость написания уникальной работы

СОДЕРЖАНИЕ

Определения, обозначения и сокращения      7

Введение           8

1 Аналитический обзор современной научно-технической литературы в области разработки радиоизотопных источников питания       10

1.1 Аннотация  10

1.2 Классификация преобразователей ионизирующего излучения     10

1.3 Исследование двух ступенчатых преобразователей           11

1.3.1 Термические преобразователи   11

1.3.2 Исследование конструкций преобразователей с косвенным преобразованием               14

1.4 Исследование прямого преобразования ионизирующего излучения        17

1.4.1 Преобразование энергии бета распада в электрическую энергию с использованием твердотельных полупроводников         18

1.4.2 Преобразование энергии бета распада в электрическую энергию с использованием жидких полупроводников         23

1.4.3 Преобразование энергии бета распада в электрическую энергию с использованием механических устройств            24

1.5 Описание различных полупроводниковых материалов для бетавольтаических преобразователей        25

1.5.1 Кремний  25

1.5.2 Карбид кремния  26

1.5.3 Нитрид галлия      27

1.5.4 Алмаз       28

1.6 Определение областей применения радиоизотопных источников питания           29

1.7 Выводы по главе     31

2 Проведение патентных исследований в соответствии с ГОСТ 15.011-96       32

3 Обоснование выбора направления исследований по созданию радиоизотопного источника питания       33

4 Проведение компьютерного моделирования различных вариантов конструкций элементарных ячеек автономного источника питания. Выбор оптимальной конструкции элементарной ячейки  35

4.1 Моделирование работы радиационно-стимулированных источников питания   35

4.2 Программная среда для моделирования характеристик кремниевых бета-стимулированных источников 45

4.2.1 Исходные данные для расчета    50

4.3 Расчет основных параметров кремниевых бета-стимулированных источников питания               50

4.3.1 Анализ энергии потерь электронов в полупроводниковой структуре      52

4.3.2 Оценка влияния времени жизни электронов р-области 54

4.3.3 Оценка влияния времени жизни дырок в i- и n- областях            57

4.3.3 Оценка влияния уровня легирования слаболегированной n-области    64

4.3.4 Оценка эффективности структуры             73

4.4 Выбор оптимальной конструкции элементарной ячейки   75

4.5 Выводы к главе       75

5 Разработка эскизной конструкторской документации элементарной ячейки автономного источника питания на основе радиоизотопных материалов и кремниевой p-i-n структуры     77

Эскизная конструкторская документация элементарной ячейки автономного источника питания на основе радиоизотопных материалов и кремниевой p-i-n структуры представлена в отдельном документе.             77

6 Расчет основных параметров радиоизотопного материала. Выбор оптимального по радиоактивности и геометрии радиоизотопа 78

6.1 Анализ радиоизотопных материалов          78

6.1.1 Альфа источники 78

6.1.2 Бета источники    79

6.2 Расчет оптимальной геометрии радиоизотопа       82

6.3 Выводы по главе     83

7 Разработка эскизной конструкторской документации на измерительный стенд для проверки параметров экспериментальных образцов автономного источника питания на основе радиоизотопных материалов и кремниевой p-i-n структуры   85

8.1 Выводы по главе     91

9 Составление рекомендаций по улучшению параметров автономного источника питания               92

9.1 Структуры автономных источников питания           92

9.2 Рекомендации по улучшению параметров автономных источников питания        95

9.3 Выводы по главе     95

ЗАКЛЮЧЕНИЕ   96

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ     98

ПРИЛОЖЕНИЯ………………………………………………………………..…100

ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ПНИ – прикладная научная работа

ТЗ – техническое задание

ПГ – план график

МЭМС – микроэлектромеханические системы

РИТЭГ – радиоизотопный термоэлектрический генератор

КПД – коеффициент полезного действия

ЭДП – электронно-дырочные пары

MOCVD – металлически-органическое химическое осаждение из паровой фазы

ICP – реактивное ионно-плазменное травление

ВОИС – всемирная организация интеллектуальной собственности

ВАХ – вольтамперная характеристика

ОПЗ – область пространственного заряда

ВВЕДЕНИЕ

Разработка автономных источников питания со скором службы более 10 лет в настоящее время является острой проблемой в развитии устройств находящихся на удалении от стационарных источников питания, или в труднодоступных местах. Примером таких устройств является: морской и космической техники, приборов для освоения дальнего севера.

Для решения данной проблемы можно использовать радиоизотопные источники энергии. Срок их службы определяется периодом полураспада и может составлять десятки и сотни лет. Наиболее перспективное направление преобразования ионизирующего излучения радиоизотопных источников это создание полупроводниковых бетавольтаических батарей. В мире имеются бетавольтаические батареи, основанные на p-n переходах и барьерах Шоттки в кристаллах кремния, карбида кремния, нитриде галлия, однако, несмотря на обилие исследований, к настоящему моменту в мире отсутствуют технологии создания компактных радиоизотопных источников электроэнергии, мощность которых была бы достаточна для основного питания.

Из приведенного в первой главе дипломной работы анализа специальной зарубежной литературы и патентных исследований следует, что в последнее время большое развитие получили маломощные радиационно-стимулированные источники питания на основе бета изотопов.

Автором редложены новые конструкции бетавольтаических батареек, созданных по технологии травления глубоких вертикальных канавок и химико-динамического травления.

Очевидно, что для достижения поставленной цели − создания нового автономного источника питания на основе радиоизотопных материалов с радикально лучшими характеристиками необходимо решение следующих задач:

− разработка математической модели элементарной ячейки автономного источника питания;

− выбор оптимального радиоизотопа;

− разработка конструкций элементарной ячейки автономного источника питания;

− разработка технологии изготовления автономного источника питания;

− изготовление экспериментальных образцов автономного источника питания, с напряжением холостого хода 0,3 В и током короткого

замыкания 40 нА;

− разработка методики исследований экспериментальных образцов автономного источника питания;

− проведение исследований экспериментальных образцов автономного источника питания;

− разработка ЕСКД и ТЗ на ОКР.

1 Аналитический обзор современной научно-технической литературы в области разработки радиоизотопных источников питания

1.1 Аннотация

Радиоизотопные источники энергии — устройства различного конструктивного исполнения, использующие энергию, выделяющуюся при радиоактивном распаде, для нагрева теплоносителя или преобразующие её в электрическую энергию. Радиоизотопный источник энергии принципиально отличается от атомного реактора тем, что в нём используется не управляемая цепная реакция, а энергия естественного распада радиоактивных изотопов. Устройство, генерирующее электрический ток вследствие облучения заряженными частицами, испускаемыми радиоактивным изотопом называется радиоизотопная батарея.

Впервые устройство для преобразования радиоактивного распада продемонстрировал Генри Мозелей в 1913 г. Такие батареи могут генерировать электричество более 10 лет [1].

Радиоизотопные источники электрической энергии могут произвести прорыв в микроэлектронике, используя их в микроэлектромеханических системах (МЭМС) и нанотехнологиях. Отпадет необходимость в использовании проводов и трансформаторов для нового поколения микроприборов. Радиоизотопные источники энергии, обладают более высокой выходной плотностью мощности, чем химические батареи.

Радиоизотопные генераторы не зависят от условий окружающей среды и могут работать в большом диапазоне температур, давления, и под водой. Такие генераторы автономны и не нуждаются в перезарядке.

1.2 Классификация преобразователей ионизирующего излучения

Преобразователи ионизирующего излучения можно разделить на две группы – термические и нетермические

Электрическая энергия

В термических преобразователях электричество генерируется за счет разницы температур. Такие преобразователи включают в себя термоэлектрические генераторы и термоионные генераторы. Другие преобразователи не используют разницу температур для генерации электричества, а используют энергию падающего излучения. Так же существует два способа преобразования. Прямое преобразование, когда электронно-дырочные пары генерируются при пролете частицы через бетавольтаическую батарею.

Косвенное преобразование состоит из превращения энергии распада радиолюминесцентными материалами в фотоны, которые будут преобразованы в электрическую энергию фотогальваническими батареями. Это - двухступенчатое превращение: радиоактивное излучение свет электрическая энергия. Далее рассмотрим более подробно основные типы преобразователей.

1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
- А что такое "цивилизованный развод"?
- Это когда на балете...
- А нецивилизованный? На концерте попсы?
- Нецивилизованный это МММ...
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, диплом по физике "Разработка автономного источника питания на основе радиоизотопных материалов и кремниевой p-i-n структуры", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru