فهرست مطالب

مهندسی برق و الکترونیک ایران - سال شانزدهم شماره 2 (تابستان 1398)

مجله مهندسی برق و الکترونیک ایران
سال شانزدهم شماره 2 (تابستان 1398)

  • تاریخ انتشار: 1398/04/10
  • تعداد عناوین: 14
|
  • شه روز نصیریان*، محمد مهدی شکروی صفحات 1-7
    در این پژوهش، نانوساختارهای اکسید روی (ZnO) به روش ارزان قیمت هیدروترمال سنتز گردیدند. نانوساختارهای ZnO رشد یافته توزیع پراکنده با ریخت نانو سیم و سطح ویژه ی حدود m2.gr-1 7 داشته که در ساختار کریستالی وورتزیت شش گوشی کریستاله شده است. شبکه ی نانوسیم های ZnO/پلی وینیل الکل (ZP) بر روی بستر اپکسی گلس با الکترودهای دندانه شانه ای لایه نشانی شد و بعنوان حسگر حالت جامد گاز دی اکسید کربن (CO2) در شرایط محیطی استفاده گردید. خصوصیات حسگری گاز در حسگر ZP تحت حجم های مختلف CO2 (037/0 الی 15/0 درصد حجمی) و نیز درصد رطوبت های متفاوت، در دمای اتاق بررسی گردید. بالاترین پاسخ و پایین ترین زمان پاسخ 2/2 و 58/5 ثانیه به ترتیب در %30 و %90 رطوبت نسبی محیطی و 0/15 درصدحجمی CO2 بدست آمده است. ارزیابی اثر رطوبت نسبی روی پاسخ حسگر نشان داد که پاسخ حسگر ZP  با افزایش رطوبت نسبی در دمای اتاق کاهش می یابد. همچنین بررسی عملکرد گزینشی حسگر به اجزای گازی موجود در هوا، نشان داده حسگر تولیدی انتخاب پذیری مناسبی به حضور گاز CO2 نسبت به سایر گازها دارد.
    کلیدواژگان: نانوسیم یک بعدی، اکسید روی، پلی وینیل الکل، حسگر گاز، گاز دی اکسید کربن، رطوبت، دمای اتاق
  • کیازند فصیحی* صفحات 9-15
    در این مقاله طراحی و شبیه سازی یک حسگر گاز نوین حساسیت بالا، مبتنی بر ساختاری ترکیبی از بلورهای فوتونی با ضرایب شکست مثبت و منفی ارائه شده است. نشان داده می شود که استفاده از بلور فوتونی با ضریب شکست منفی، با متمرکز کردن توان نوری عبوری در قسمت ورودی موج بر حاوی مواد مورد سنجش، منجر به افزایش مقدار عبوردهی حسگر می شود. نتایج حاصل از شبیه سازی عددی با استفاده از روش FDTD دو بعدی نشان دهنده آن است که حسگر پیشنهادی از حساسیتی برابر با nm/RIU  876 و نیز عبوردهی حدود 0.7 برخوردار است. ساختار اصلاح شده حسگر که حاصل از تعبیه یک کاواک در مرکز کانال حسگری است، حساسیت nm/RIU 880 ، ضریب کیفیتی برابر با 3920 و عبوردهی حدود 0.6 فراهم می آورد که حسگر پیشنهادی را مناسب برای سنجش مواد گازی می سازد.
    کلیدواژگان: حسگر گاز، بلور فوتونی، ضریب شکست منفی، موج بر، کاواک، حساسیت، ضریب کیفیت
  • زهیر کردرستمی*، سیده صحیفه سجادی صفحات 17-23
    در این مقاله یک آشکارساز نوری فرابنفش با استفاده از نانوساختارهای اکسید روی ساخته شده است. مراحل ساخت ارزان، کیفیت بالای نانوساختارها و نتایج مطلوب آشکارساز نوری از ویژگی های مهم روش پیشنهادی می باشد. نانوساختارهای اکسیدروی با استفاده از روش سل-ژل رشد یافته اند. جهت افزایش حساسیت حسگر، ناخالصی کلسیم به آنها افزوده شده است. نتایج حاصل از XRD نشان می دهد که نانوساختارهای بدست آمده عاری از هرگونه ناخالصی و فاز اضافی هستند. تصاویر SEM نیز بیانگر آن است که افزودن آلاینده کلسیم سبب کاهش اندازه نانوساختارهای اکسید روی می گردد. طیف EDS نشان می دهد عنصرکلسیم در نمونه آلاییده شده موجود است. به منظور بررسی ویژگی های نوری نانوساختارها از طیف نگاری فوتولمینسانس (PL) استفاده گردید. نتایج حاصل از آزمایش PL  دلالت بر کاهش انرژی شکاف باند نانوساختارهای اکسید روی در طی فرآیند آلایش با کلسیم دارد. همچنین نتایج حاصل از رامان و XRD حاکی از کاهش کریستالینگی نانوساختارها با افزایش میزان غلظت آلاینده کلسیم می باشند. نتایج اندازه گیری جریان نوری حسگر ماورابنفش در حالت گذرا بیانگر آنست که جریان در معرض روشنایی بسیار بیشتر از جریان در حالت تاریکی است، آشکارساز حساسیت خوبی دارد و همچنین با افزودن ناخالصی کلسیم حساسیت آن افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: آشکارساز نوری، فرابنفش، نانوساختار، اکسید روی، سل-ژل، جریان نوری
  • زهرا فرخی*، حسن غفوری فرد، زینب سنایی، حسین غفاریان صفحات 25-30
    سنتز نانوساختار پنتاکسید وانادیم با استفاده از روش رفلاکس و بدون استفاده از مواد افزودنی مانند واکنش دهنده های سطحی ارائه می شود.  رشد نانوساختارها در شرایط واکنش مختلف مانند دما و غلظت های مختلف مورد بررسی قرارگرفته است. مورفولوژی نانوساختارها، نانوصفحه های شش ضلعی میکرومتری است که از هسته ای مشترک رشد می کنند.  قطر شش ضلعی ها در حدودmm 5 و ضخامت نانوصفحه ها کمتر ازnm 250 است.  نتایج پراش اشعه ایکس بیانگر این است که در مرحله رفلاکس نانو ذرات وانادات آمونیوم هیدراته تشکیل می شود. میکرو ساختار پنتاکسید وانادیم از کلسینه کردن وانادات آمونیوم هیدراته در دمای°C 400 به دست می آید.  این نانوساختار به عنوان ماده ی فعال الکترود کاتد در باتری نیم سل یون لیتیم با یک پیک آندی و کاتدی ازنظر الکتروشیمیایی فعال است و واکنش برگشت پذیر انجام می دهد.
    کلیدواژگان: نانوصفحه شش ضلعی، پنتاکسید وانادیم، الکترود کاتد، باتری یون لیتیم، رفتار الکتروشیمیایی
  • غلامرضا مرادی*، امین قهرمانی، رضا صراف شیرازی صفحات 31-36
    در این مقاله طراحی و تحلیل فیلتر پهن باند قابل تنظیم میان گذر و میان نگذر مبتنی بر گرافین در باند تراهرتز ارائه شده است. این فیلترهای مسطح پلاسمونیک پهن باند در نوع خود منحصربه فرد هستند. با استفاده از این روش، می توان فیلترهایی با ویژگی های عملکردی موردنظر در قالب استاب های رزونانسی مدارباز طراحی کرد. اثر ناپیوستگی انتهای استاب مدارباز مورداستفاده در این نوع فیلتر موردبررسی قرارگرفته و طول لازم برای جبران سازی به دست آمده است . همچنین، به منظور تحلیل فیلترهای طراحی شده، از روش ماتریس انتقال بر اساس مدل خط انتقال ساختار استفاده می شود. یک نمونه از فیلترهای میان گذر و میان نگذر با توجه به روند ذکرشده مورد تحلیل و طراحی قرار می گیرد. پاسخ فرکانسی به دست آمده فیلتر میان گذر و میان نگذر، به ترتیب پهنای باند نسبی 30٪ و 32٪  به همراه باند گذار مطلوب، سطح تضعیف قابل قبول و تاخیر گروه ثابت را نشان می دهد. نتایج شبیه سازی تمام موج، نتایج تحلیلی را تائید می کند.این نوع فیلترها به علت ساختار فشرده و طراحی ساده، انتخاب مناسبی برای استفاده در مدارهای مسطح تمام فشرده سیستم های تراهرتز پهن باند هستند.
    کلیدواژگان: تراهرتز، ناپیوستگی مدارباز، GNR، فیلتر، رزوناتور ربع طول موج، موج پلاسمونیک
  • پیمان علیپرست*، احد فرهادی صفحات 37-45
    در این مقاله یک تقویت کننده توان باند X مبتنی بر فناوری مدار مجتمع یکپارچه مایکروویو برای زیرسامانه های مخابراتی ماهواره های سنجشی طراحی، شبیه سازی و نهایتا جانمایی شده است. جهت تحقق طرح، از پروسه ترانزیستورهای گالیم نیترید با قابلیت تحرک الکترون بالا با فناوری حداقل طول گیت 500 نانومتر استفاده شده است. ولتاژ تغذیه درین در این فناوری 40 ولت و ولتاژ تغذیه گیت 2- ولت می باشد. با توجه به اهمیت بهره وری در زیرسامانه های مخابرات فضایی، برای معماری مداری تقویت کننده پیشنهادی، از دوطبقه در کلاس E استفاده شده است. بهره توان تقویت کننده حدود dB 25 و حداکثر توان خروجی آن dBm 49.3 در فرکانس 10 گیگاهرتز با در نظر گرفتن پهنای باند 2 مگاهرتز و بهره وری 49% حاصل شده است. برای کاهش اثر حافظه یک فیلتر میان گذر در خروجی تقویت کننده طراحی شده است. مساحت نهایی اشغالی در سطح تراشه برای جانمایی به ابعاد 4.3×8.2 میلی متر حدود mm235 به دست آمده است، که فضای عمده جانمایی متعلق به فیلترمحدودکننده طیف توان خروجی می باشد. مقدار AM/PM و AM/AM در بدترین شرایط به ترتیب حدود deg/dB3.8- و dB/dB1 حاصل شده است. تقویت کننده دارای پایداری نامشروط در محدوده فرکانسی مطلوب بوده و مقدار تداخل تخریبی هارمونیک سوم نسبت به هارمونیک اول حدود dBc 21- به دست آمده است.
    کلیدواژگان: باند X، MMIC، GaN HEMT، تقویت کننده توان، فرکانس رادیویی
  • ابوالفضل بیجاری*، مهدی شیخی صفحات 47-55
    در این مقاله یک تقویت کننده کم نویز (LNA) جدید با بهره متغیر برای کاربردهای فراپهن‏ باند ارائه می شود. در طبقه ورودی سورس‏ مشترک، خنثی سازی جزئی نویز و تطبیق امپدانس ورودی با اعمال فیدبک فعال موازی-موازی انجام می شود. استفاده از طبقه خروجی کسکود با بهره افزایش‏ یافته، باعث جابه جایی قطب تشدید بالا به فرکانس ‏های بالاتر و درنتیجه دستیابی به بهره مسطح بالا می شود. مدار استفاده شده برای کنترل بهره در خروجی، تنها باعث تغییر پیوسته بهره توان مستقیم (S21) شده و تغییری در تلف بازگشتی ورودی (S11) و عدد نویز در بهره ‏های مختلف ایجاد نمی‏ کند. تقویت ‏کننده کم‏نویز پیشنهادشده براساس فناوری µm 0.18 CMOS RF-TSMC طراحی و با استفاده از نرم‏ افزار ADS شبیه ‏سازی شده است. نتایج شبیه سازی مداری نشان می دهد که LNA پیشنهاد‏شده دارای تلف برگشتی ورودی (S11) کمتر از dB 10- و بهره توان (S21) dB 14 و عدد نویز کمتر از dB 3.6 در بازه فرکانسی وسیع GHz 3.5 تا 13.5 است. همچنین مصرف توان LNA پیشنهاد‏شده از منبع تغذیه پایین V 0.9 در حدود mW 12 و بازه تغییرات بهره توان مستقیم آن نیز از dB 7 تا dB 14 است.
    کلیدواژگان: تقویت کننده کم نویز، بهره متغیر، فیدبک فعال، فرا پهن باند
  • زهرا سپهری*، آرش دقیقی صفحات 57-64
     در این مقاله برای اولین بار رابطه ی تحلیلی ولتاژ آستانه در یک ترانزیستور ماسفت سیلیکون روی الماس با یک لایه عایق اضافی و طول کانال کوتاه ارائه گردیده است؛ در این ساختار لایه ی عایق اول الماس است که بر روی زیرلایه ی سیلیکونی قرار دارد و لایه ی عایق دوم دی اکسیدسیلیکون می باشد که بر روی الماس قرار گرفته و از دو طرف به سورس و درین محدود شده است. رابطه ی تحلیلی برای محاسبه ی ولتاژ آستانه با محاسبه ی خازن های موجود در عایق مدفون استفاده شده است. نتایج بدست آمده از روابط تحلیلی و شبیه سازی افزاره برای ولتاژ آستانه در ترانزیستورهای سیلیکون روی الماس دولایه، سیلیکون روی عایق و سیلیکون روی الماس با ابعاد و طول کانال مشابه، مقایسه شده است. همچنین تاثیر ابعاد افزاره نظیر ضخامت اکسید گیت، ضخامت بدنه ی سیلیکونی، ضخامت عایق دوم و طول این عایق را بر روی ولتاژ آستانه ی افزاره ی سیلیکون روی الماس با عایق دولایه بررسی کرده ایم و نتایج حاصل از روابط تحلیلی را با نتایج بدست آمده از شبیه سازی افزاره مقایسه نمودیم و به تطبیق مناسبی بین نتایج حاصل دست یافته ایم.
    کلیدواژگان: سیلیکون روی الماس، سیلیکون روی عایق، ولتاژ آستانه، توزیع پتانسیل
  • علی میر*، مصطفی میرعلایی صفحات 65-75
    در این مقاله، ابتدا برای درک مفهوم تزویج به تبیین چگالی حالات مولکول های تزویج شده به الکترودهای فلزی خواهیم پرداخت و برمبنای این مفهوم، تزویج ضعیف و قوی را برای مولکول های متصل شده به الکترودهای فلزی شرح می دهیم. در ادامه از توصیف مدل خازنی برای کشف ارتباط انرژی افزودن[i] یا آستانه (انرژی لازم برای اضافه کردن الکترونی به مولکول) به الکترون خواهی[ii] و انرژی یونش[iii] مولکول در محیط ترانزیستور تک الکترونی، SET[iv]، استفاده خواهیم کرد و نشان می دهیم برای محاسبه جریان ترانزیستور تک الکترونی با جزیره مولکولی باید از رژیم انسداد کولنی کوانتومی بهره بگیریم. رابطه نرخ تونل زنی در رژیم انسداد کولنی کوانتومی را با جایگزین کردن یک تابع لورنسی (به عنوان عبارت احتمال عبور تونلی) در رابطه نرخ تونل زنی در نظریه ارتدکس، استنتاج خواهیم کرد. درنهایت، برمبنای رابطه نرخ تونل زنی بدست آمده برای رژیم انسداد کولنی کوانتومی و به کمک نرم افزارSIMON به محاسبه منحنی جریان (نوسانات کولنی) SETها با جزیره مولکولی خواهیم پرداخت. مولکول های مورد مطالعه، بنزن و کربن 60 هستند.
    کلیدواژگان: ترانزیستور تک الکترونی با جزیره مولکولی، نوسانات کولنی، پهن شدگی سطوح انرژی، رژیم انسداد کولنی، انرژی افزودن، بنزن و کربن 60
  • احمد دهقان زاده*، غلامرضا فراهانی، مصطفی رجبی مشهدی صفحات 77-86
    در این مقاله، با استفاده از نظریه تونن و همچنین تابع غیرخطی لمبرت، مدل دو دیود نوینی برای سلول های خورشیدی به صورت رابطه صریح ریاضی ارائه می گردد. در مقایسه با مدل های صریح موجود در منابع که در حالت های خاص ضرایب انتشار n2=n1 و n2=2n1 ارائه شده اند، مدل این مقاله، طیف گسترده ای از سلول های خورشیدی سیلیکونی را با ضرایب انتشار دلخواه دیودها در برمی گیرد. با بدست آوردن پارامتر تنظیم کننده (a) مدل و با استفاده از داده های واقعی، قابلیت مدل پیشنهادی در برازش مدل کلاسیک در شرایط استاندارد دما و تابش با خطای کمتر از 5-10 صحه گذاری شده است. همچنین با شبیه سازی تغییرات شرایط محیطی، عملکرد مدل پیشنهادی در گستره تابش های 50 تا 1100 وات بر مترمربع بررسی شده است. در پایان با ترکیب سری و موازی سلول ها و ارائه تحلیلی نقطه توان بیشینه با استفاده از مدل پیشنهادی، مدل دو دیود ماژول های خورشیدی در محیط SimPowerSystems جهت استفاده در کاربردهای تحقیقاتی و صنعتی به طور جامع شبیه سازی شده است.
    کلیدواژگان: سلول های خورشیدی، مدل دو دیود، توابع صریح، شبیه سازی در SimPowerSystems، توان بیشینه
  • سبحان عباسیان، رضا صباغی ندوشن* صفحات 87-92
    در این کار ما با استفاده از نرم افزار Atlas Tcad Silvaco اثر اضافه کردن یک لایه اضافه همنام BSF را بر عملکرد سلول خورشیدی دو پیوندی InGap / GaAs با پیوند تونلی ناهمگون Al0.7Ga0.3As - In0.49Ga0.51P بررسی نمودیم. این تحلیل ها نشان می دهد اضافه کردن یک لایه BSF به سلول پایین و افزایش ضخامت لایه BSF سلول بالا موجب کاهش بازترکیب و افزایش جریان اتصال کوتاه و درنتیجه افزایش راندمان می شود. ضخامت و غلظت بهینه لایه BSF اضافه شده بیشترین بازده سلول را به % 83/56 می رساند. در مرحله بعد برای به دست آوردن ولتاژ مدارباز بالاتر نیمه هادی های با پهنای باند بالا از گروه ш-ѵ را موردبررسی قراردادیم و نیمه هادی In 0.5(Al 0.7Ga 0.3) 0.5P را برای ساختن پیوند ناهمگون با GaAs در سلول پایین یک سلول خورشیدی دو پیوندی InGap / GaAs انتخاب نمودیم. نتایج به دست آمده از بررسی میزان فوتون های تولید شده و واکنش طیفی نشان می دهد پیوند ناهمگون InAlGap -GaAs باعث انتقال بیشتر الکترون ها و حفره های تولیدشده در سلول بالا و بازترکیب کمتر در سلول پایین می شود. برای این ساختار تحت تابش (1sun) AM1.5 مقادیر بهینه  V 44/2VOC =، mA/cm2 5/28Jsc =،  % 25/87FF=  و % 89/60η =  به دست آمده و درنهایت سلول ارائه شده با مدل های دیگر مقایسه شد.
    کلیدواژگان: اتصال تونلی، سلول خورشیدی دو پیوندی، BSF
  • امین علوی*، سید جواد سید مهدوی چابک صفحات 93-99
    در این مقاله یک طراحی جدید از مقایسه گر تحمل پذیر خطا ارائه شده که با افزودن یک یدکی بدون خطا می تواند بدون اثرگذاری و ایجاد وقفه بر روی عملکرد عادی مقایسه گر، آن را به یک سیستم تحمل پذیر خطا تبدیل کند. مدار برای راحتی عملیات تست به بخش های کوچکتری تقسیم شده و یک یدکی برای پیکربندی جدید به آن اضافه شده است. ما از روند بازیابی پویا و روش hot-standby در عیب یابی و تصحیح استفاده کرده ایم که این قابلیت را دارد که بدون اعمال وقفه به روند عادی سیستم، آن را تست و خطا را آشکار و پیکربندی مجدد انجام دهد. این روش در پارامترهای مساحت، تاخیر و پیچیدگی مدار بسیار کارآمد است.
    کلیدواژگان: مقایسه گر، سیستم تحمل پذیر خطا، Comparator، Fault Tolerant، Fault-free
  • مهدی تیزنوبیک*، ابراهیم فرشیدی صفحات 101-112
    در این مقاله یک ساختار جدید برای مدولاتور دلتا-سیگمای دیجیتال پیشنهاد شده است، که علاوه بر کاهش سخت افزار مبتنی بر روش تودرتو، سطح توان نویز کوانتیزه خروجی و شاخک های موجود در آن نسبت به معماری های قبلی کاهش یافته است. به منظور کاهش تاخیر مدار، توان مصرفی و افزایش فرکانس بیشینه از جمع کننده های پایپ لاین و پرش رقم نقلی استفاده شده است. شبیه سازی ساختار پیشنهادی نشان می دهد که نویز کوانتیزهdB 15 نسبت به معماری مرسوم کاهش می یابد. همچنین نتایج پیاده سازی دیجیتال کاهش 20% سخت افزار، 15% توان مصرفی و افزایش 3 برابری فرکانس کاری بیشینه را گزارش می دهد.
    کلیدواژگان: مدولاتور دلتا-سیگمای دیجیتال، معماری تودرتو، نویز کوانتیزه، شاخک، پایپ لاین، جمع کننده ی پرش رقم نقلی، ترکیب کننده فرکانس کسری
  • ابراهیم فرشیدی*، آوا سلمان پور، کریم انصاری اصل صفحات 113-119
    در این مقاله، توابع α و β و متغیرهای گیت مربوط به معادلات متغیرهای گیت سلول عصبی هاجکینگ هاکسلی بررسی می‎شود.  متغیرهای گیت سلول عصبی هاجکینگ هاکسلی، نرخ باز و بسته شدن یون های کلسیم و پتاسیم را نشان می‎دهد. توابع متغیر α و β، توابعی نمایی بر حسب پتانسیل پوسته u می‎باشند که توسط هاجکینگ و هاکسلی برای تنظیم و تطبیق معادلات مربوط به سلول عصبی به طور تجربی بدست آمده‎اند. در این مقاله، این معادلات توسط ترانزیستور FGMOS طراحی شده‎اند که هزینه، پیچیدگی، ولتاژ و توان کمتر را به دنبال دارد. این ترانزیستورها در ناحیه‎ی زیرآستانه دارای ولتاژ و توان بسیار پایین هستند، از این رو توان مصرفی مدارهای پیشنهادی بسیار پایین می باشد. شبیه سازی توسط نرم افزار Hspice با تکنولوژی 0.18 میکرومتر انجام شده است و مساحت اشغال شده‎ی سیلیکون برای مدار متغیر های گیت طراحی شده برابر  115μm×60μm می باشد.
    کلیدواژگان: سلول عصبی هاجکینگ هاکسلی، مدل مداری، معادلات متغیر های گیت، ترانزیستور FGMOS، توابع α و β
|
  • Shahruz Nasirian*, Mohammad Mehdi Shokravi Pages 1-7
    In this research, Zinc oxide (ZnO) nanostructures were synthesized by low cost hydrothermal method. The grown ZnO nanostructures had a dispersed distribution with nanowire morphology and the specific surface area of about 7 m2.gr-1 which they have crystalized in hexagonal wurtzite structure. ZnO nanowires/polyvinyl alcohol network (ZP) on the epoxy glass substrate with cu-interdigited electrods coated and it used as a solid state sensor of carbon dioxide gas (CO2) at environmental conditions. The gas sensing properties of ZP sensor were examined toward different CO2 concentrations (0.037-0.15 vol%) and also various relative humidity at room temperature. The highest response and lowest response time were reached 2.2 and 58.5 sec toward 0.15 vol% CO2 concentrations at 30% and 90% relative humidity, respectively. The effect of relative humidity investigated on the sensor response and it displayed that ZP sensor response has been decreased with increasing relative humidity at room temperature. Moreover, the study of the functionalized sensor's selectivity toward air components has shown our hand made sensor has a appropriate CO2 selectivity than other gases.
    Keywords: One-dimentional nanowire, Zinc oxide, polyvinyl alcohol, Gas sensor, Carbon dioxide gas, Humidity, Room temperature
  • Kiazand Fasihi* Pages 9-15
    In this paper, design and simulation of a new highly sensitive gas sensor based on a hybrid photonic crystal (PC) structure, containing negative and positive refractive index sections, is presented. It has been shown that using a PC with negative refraction in the first section, the transmitted power is concentrated on the entrance of the sensing channel, and the transmission of the proposed sensor will be increased. Based on the two dimensional finite-difference time-domain (2D FDTD) simulation results, the sensitivity and the transmission of the proposed sensor are measured as 876  nm/RIU and 0.7, respectively. The modified structure, which is applicable for the gas sensing, is made using the creation of a single cavity in the center of the sensing channel. In modified structure, the sensitivity, the transmission and quality factor are measured as 880 nm/RIU, 0.6 and 3920, respectively. The simulation results show that the modified structure could well be used in the gas sensing applications.
    Keywords: gas sensor, photonic crystal, negative refraction, waveguide, cavity, sensitivity
  • Zoheir Kordrostami*, Seyyedeh Sahifeh Sajjadi Pages 17-23
    In this paper an ultraviolet (UV) photodetector has been fabricated using ZnO nanostructures. The cheap fabrication process, high-quality nanostructures and the desired results for the photodetector are the most important characteristics of the proposed method. ZnO nanostructures have been grown using sol-gel method. In order to increase the sensitivity, calcium impurities have been added to nanostructures. XRD results show that the obtained nanostructures are free from any unwanted impurities and phases. SEM images show that by adding Ca impurities the dimensions of the nanostructures have been reduced. EDS spectra illustrates that the Ca element exists in the nanostructures. In order to study the optical properties of the grown nanostructures, photoluminescence (PL) spectroscopy has been performed. PL results show that by increasing the impurity the bandgap has been slightly decreased. Raman spectroscopy and the XRD results depict that by increasing the impurity concentration the crystallization of the nanostructures would be reduced. The results for the UV sensor transient photocurrent measurement show that when exposed to light the current is much larger than the dark current, the sensor has a good sensitivity and adding Ca impurities increases the sensitivity considerably.
    Keywords: Photodetector, Ultraviolet, Nanostructures, ZnO, Sol-Gel, Photocurrent
  • Zahra Farrokhi*, Hassan Ghafoori, Fard, Zeinab Sanaee, Hossein Ghaffarian Pages 25-30
    This manuscript reports the synthesis of V2O5 nanostructures using reflux method, without using additives such as surface reactants. The influence of reaction parameters like temperature and concentration on the growth of nanostructures have been investigated. It has been observed that the nanostructures are formed with a hexagonal nano-plate morphology, grown from a common core. The diameter of hexagonal nanostructures is around 5 um, and the thickness of nano-plates is less than 250 nm. XRD analysis shows the formation of ammonium vanadates in the reflux step. Calcinating these hydrated ammonium vanadates in 400oC results in formation of microstructures of V2O5. This structures are electrochemically active as the cathode material of Lithium ion battery, with an anodic and a cathodic peak, and can perform reversible reaction.
    Keywords: Hexagonal nano-plate, V2O5, Cathode, Lithium ion battery, Electrochemical performance
  • Gholamreza Moradi*, Amin Ghahremani, Reza Sarraf Shirzai Pages 31-36
    In this paper, a procedure for analyzing and designing of tunable wideband band-pass and band-stop graphene based filters in the terahertz band is proposed. These planar wideband plasmonic filters are unique in their kind. With this procedure, it is possible to design filters with the desired functional characteristics in the form of the similar quarter-wavelength resonance stubs. The discontinuity of the open stub used for this type of filter is investigated and the required length of compensation is obtained.   Also, in order to analyze the designed filters, Transfer Matrix method is used based on transmission line model of structure. An example of wideband band-pass and band-stop filters are designed and analyzed according to the mentioned process. The obtained frequency response for bandpass and bandstop filters shows fractional bandwidth of 30% and 32% respectively including desired band-edge transition, attenuation level and group delay. The results of full-wave simulation also confirm analytical results. These types of filters due to the compact structure and simple design are suitable candidate for using in all-integrated wideband planar circuits of terahertz systems.
    Keywords: Terahertz, Open Circuit Discontinuity, GNR, Filter, Quarter-Wavelength Resonator, Plasmonic Wave
  • Peiman Aliparast*, Ahad Farhadi Pages 37-45
    In this paper, we have presented an X band high power amplifier based on MMIC (Monolithic Microwave Integrated Circuit) technology for satellite remote sensing systems. We have used GaN HEMT process with 500 nm gate length technology with VD= 40 V and VG= -2 V in class E structure. The proposed two-stage power amplifier provides 25 dB power gain with maximum output power of 49.3 dBm at 10 GHz. Bandwidth of proposed high power amplifier is 2 MHz and we have achieved 49% Power Added Efficiency (PAE). We have designed a band pass filter for decreasing of memory effects in output. The active on chip area of layout obtained 35 mm2 (8.2 mm × 4.3 mm). We have obtained AM/PM and AM/AM, -3.8deg and 1 dB respectively in the worst case. The proposed power amplifier is unconditionally stable at the satisfied frequency range.
    Keywords: X band, MMIC, GaN HEMT, power amplifier
  • Abolfazl Bijari*, Mahdi Sheikhi Pages 47-55
    This paper presents a new variable gain low noise amplifier (VG-LNA) for ultra-wideband (UWB) applications. The proposed VG-LNA uses a common-source (CS) with a shunt-shunt active feedback as an input stage to realize input matching and partial noise cancelling. An output stage consists of a gain-boosted CS cascode and a gain control circuit that moves the high resonant frequency to higher frequencies and provides flatness gain. The direct power gain (S21) is continuously controlled without significant degradation in the input return loss (S11) and noise figure. The proposed VG-LNA is designed and simulated using RF-TSMC 0.18 μm CMOS technology by Advanced Design System (ADS). Simulation results show a maximum flat power gain (S21) of 14 dB with a noise figure (NF) lower than 3.6 dB and an input impedance matching (S11) less than –10 dB over the wide bandwidth of 3.5 to 13.5 GHz. Its power consumption is 12 mW with low power supply of 0.9 V. In addition, the power gain ranges from 7 to 14 dB at the center frequency of 8.5 GHz.
    Keywords: Low noise amplifier, Variable gain, Active feedback, Ultra-wideband
  • Zahra Sepehri*, Arash Daghighi Pages 57-64
    In this paper, for the first time, an analytical equation for threshold voltage computations in silicon-on-diamond MOSFET with an additional insulation layer is presented; In this structure, the first insulating layer is diamond which covered the silicon substrate and second insulating layer is SiO2 which is on the diamond and it is limited to the source and drain on both sides. Analytical solution was used to determine the threshold voltage by computations of capacitors in buried insulators. Simulation and Analytical results of threshold voltage in silicon-on-diamond and silicon-on-insulator with the same dimensions and channel length were compared. Theeffect of device parameters like gate oxide thickness, silicon body thickness, length and thickness of oxide on threshold voltage of the silicon-on-diamond MOSFET were investigated and the analytical results were compared against device simulation findings.
    Keywords: Silicon-On-Diamond, Silicon-On-Insulator, Threshold Voltage, Potential Distribution
  • Ali Mir*, Mostafa Miralaie Pages 65-75
    In this paper, to understand the concept of coupling, molecule density of states that coupled to the metal electrodes will be explained then, based on this concept, a weak and strong coupling for the molecules attached to the metal electrodes will be described. Capacitance model is used to explore the connection of addition energy with the Electron affinity and the ionization energy of the molecules. Also it will be showed that to calculate the single-electron current of a molecular single-electron transistor (SET), utilize of quantum-coulomb blockage (QCB) regime is necessary. The tunneling rate in the Quantum Colombian Blockade regimen will be obtained by replacing a Lorentzian function (as the tunneling transmission probability) at the tunneling rate in orthodox theory. Finally, based on the tunneling rate obtained for the QCB regime and using SIMON software, the current (or Coulomb oscillations) of the molecular SETs is calculated. Benzene and Carbon 60 are the two considering molecules for studying.
    Keywords: Molecular single-electron transistor, Coulomb oscillations, energy-levels broadening, Coulomb blockade regime, addition energy, Benzene, C60
  • Ahmad Dehghanzadehsoraki*, Gholamreza Farahani, Mostafa Rajabi Mashhadi Pages 77-86
    In this paper, using Thevenin’s theorem and also nonlinear Lambert W function, a novel two-diode model of photovoltaic cells is presented in mathematical explicit manner. In comparison with existing explicit models in the literature which are valid exclusively for n2=n1 and n2=2n1, this model includes a wide range of silicon-based cells with arbitrary diodes ideality factors. Acquiring regulating parameter (a) of the proposed model, its suitability to conform the real data is verified at standard test condition with maximum error of 10-5. Moreover, recreating the changes in weather condition, the proposed model performance is validated for irradiations between 50 up to 1100 Watt/m2. Finally, with series and parallel configuration of the PV cells and analytic derivation of maximum power point, the two-diode model for PV modules is simulated in SimPowerSystems of MATLAB software for research and engineering applications.
    Keywords: Photovoltaic cells, two-diode model, explicit functions, SimPowerSystems, maximum power point (MPP)
  • Sobhan Abasian, Reza Sabbaghi, Nadooshan* Pages 87-92
    In this work, we used the Atlas Tcad Silvaco software to investigate the effect of adding an additional BSF layer on the performance of InGap / GaAs dual junction solar cells with a hetero tunnel Al0.7Ga0.3As-In0.49Ga0.51P junction. These analyzes indicate that, the addition of a BSF layer to the bottom cell the increase in the thickness of the BSF top cell would reduce the recombination and increase the short circuit current and the efficiency. The thickness and optimal concentration of the BSF layer adds the highest cell efficiency to 56.53%. In the next step, to obtain a higher open circuit voltage, we examined the high band gap semiconductors from the шѵ group and we selected the In 0.5 (Al 0.7Ga 0.3) 0.5P semiconductor to form a hetro junction with GaAs in the bottom cell of a InGap / GaAs dual Junction solar cell. The results show photogeneration and spectral response, the InAlGap-GaAs hetero junction, transmits most of the electrons and holes produced in the top cell and low recombination in the bottom cell. For this structure, under (1sun) AM1.5, the optimal values of Voc= 2.44 V, JSC = 28.5 mA/cm2, FF =87.25 % and η= 60.89 % and finally the cell provided with other models compared.
    Keywords: Back surface field (BSF), Dual Junction solar Cell, Tunnel Junction
  • Amin Alavi*, Seyyed Javad Seyyed Mahdavi Chabok Pages 93-99
    In this paper we have presented a new design of fault tolerant comparator with a fault free hot spare. The aim of this design is to achieve a low overhead of time and area in fault tolerant comparators. We have used hot standby technique to normal operation of the system without interrupting and dynamic recovery method in fault detection and correction. The circuit is divided to smaller modules for ease of testing and one hot spare is used for reconfiguration. Complexity, time and area overhead of designed fault tolerant comparator are more effective in compared recent methods.
    Keywords: Comparator, Fault Tolerant, Fault Free
  • Mehdi Tiznobeyk*, Ebrahim Farshidi Pages 101-112
    A new structure is presented for digital delta-sigma modulator (DDSM). Novel architecture decreases hardware consumption, output quantization noise and spurs in Comparison to previous architectures. In order to reduce the delay, power consumption and increase maximum working frequency, the pipelining technique and the carry skip adder are used. Simulation proposed architecture shows that the quantization noise is declined as 15dB compared to 13-bit conventional third-order modulator. Furthermore, the results of digital implementation report significant reduction in the hardware consumption, the power consumption and increase 3 times in the maximum working frequency.
    Keywords: Delta-sigma modulator, Nested architecture, Quantization noise, Spur, Pipelined adder, Carry skip adder, Fractional frequency synthesizer
  • Ebrahim Farshidi*, Ava Salmanpour, Karim Ansari Asl Pages 113-119
    In this paper, α and β parameters and gating variables equations of Hodgkin-Huxley neuron cell have been studied. Gating variables show opening and closing rate of ion flow of calcium and potassium in neuron cell. Variable functions α and β, are exponential functions in terms of u potential that have been obtained by Hodgkin and Huxley experimentally to adjust the equations of neural cells. In this study, using FGMOS transistors to model these equations has been reduced cost, complexity, voltage and power. The transistors work in the sub threshold region, hence the proposed circuit consumes less power. Hspice simulation software with 0.18 μ technology has been carried out and silicon area for the designed circuit of gating variables is 115μm×60μm.
    Keywords: Hodgkin-Huxley neuron, circuit modeling, gate variable equation, FGMOS Transistors, α, β functions