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
Обойти Антиплагиат
Повысьте уникальность файла до 80-100% здесь.
Промокод referatbank - cкидка 20%!
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.

1Авиация и космонавтика
2Архитектура и строительство
3Астрономия
 
4Безопасность жизнедеятельности
5Биология
 
6Военная кафедра, гражданская оборона
 
7География, экономическая география
8Геология и геодезия
9Государственное регулирование и налоги
 
10Естествознание
 
11Журналистика
 
12Законодательство и право
13Адвокатура
14Административное право
15Арбитражное процессуальное право
16Банковское право
17Государство и право
18Гражданское право и процесс
19Жилищное право
20Законодательство зарубежных стран
21Земельное право
22Конституционное право
23Конституционное право зарубежных стран
24Международное право
25Муниципальное право
26Налоговое право
27Римское право
28Семейное право
29Таможенное право
30Трудовое право
31Уголовное право и процесс
32Финансовое право
33Хозяйственное право
34Экологическое право
35Юриспруденция
36Иностранные языки
37Информатика, информационные технологии
38Базы данных
39Компьютерные сети
40Программирование
41Искусство и культура
42Краеведение
43Культурология
44Музыка
45История
46Биографии
47Историческая личность
 
48Литература
 
49Маркетинг и реклама
50Математика
51Медицина и здоровье
52Менеджмент
53Антикризисное управление
54Делопроизводство и документооборот
55Логистика
 
56Педагогика
57Политология
58Правоохранительные органы
59Криминалистика и криминология
60Прочее
61Психология
62Юридическая психология
 
63Радиоэлектроника
64Религия
 
65Сельское хозяйство и землепользование
66Социология
67Страхование
 
68Технологии
69Материаловедение
70Машиностроение
71Металлургия
72Транспорт
73Туризм
 
74Физика
75Физкультура и спорт
76Философия
 
77Химия
 
78Экология, охрана природы
79Экономика и финансы
80Анализ хозяйственной деятельности
81Банковское дело и кредитование
82Биржевое дело
83Бухгалтерский учет и аудит
84История экономических учений
85Международные отношения
86Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
87Финансы
88Ценные бумаги и фондовый рынок
89Экономика предприятия
90Экономико-математическое моделирование
91Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Собаки лают, а караван идиот...
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 - 2017
Рейтинг@Mail.ru