afsaneyeasheghan

● ماده اولیه  امروزه همه می‌دانند که ماده اولیه پردازنده‌ها همچون دیگر مدارات مجتمع الکترونیکی، سیلیکون است. در واقع سیلیکون همان ماده‌ سازنده شیشه است که از شن استخراج می‌شود. البته عناصر بسیار دیگری هم در این فرایند به‌کار برده می‌شوند و لیکن از نظر درصد وزنی، سهم مجموع این عناصر نسبت به سیلیکون به‌کار رفته در محصول نهایی بسیار جزئی است.

آلومینیوم یکی از مواد دیگری است که در فرایند تولید پردازنده‌ها اهمیت زیادی دارد. هرچند که در پردازنده‌های مدرن، مس به‌تدریج جایگزین آلومینیوم می‌شود.
علاوه بر آنکه فلز مس دارای ضریب هدایت الکتریکی بیشتری نسبت به آلومینیوم است، دلیل مهم‌تری هم برای استفاده از مس در طراحی پردازنده‌های مدرن امروزی وجود دارد. یکی از بزرگ‌ترین مسائلی که در طراحی پردازنده‌های امروزی مطرح است، موضوع نیاز به ساختارهای فیزیکی ظریف‌تر است. به‌یاد دارید که اندازه‌ها در پردازنده‌های امروزی در حد چند ده نانومتر هستند. پس ازآنجایی‌که با استفاده از فلز مس، می‌توان اتصالات ظریف‌تری ایجاد کرد، این فلز جایگزین آلومینیوم شده است.
● آماده‌سازی
فرایند‌های تولید قطعات الکترونیکی از یک جهت با بسیاری از فرایند‌های تولید دیگر متفاوت است. در فرایند‌های تولید قطعات الکترونیک، درجه خلوص مواد اولیه مورد نیاز در حد بسیار بالایی اهمیت بسیار زیادی دارند. اهمیت این موضوع در حدی است که از اصطلاح electronic grade برای اشاره به درجه خلوص بسیار بالای مواد استفاده می‌شود.
به همین دلیل مرحله‌ مهمی به‌نام آماده‌سازی در تمامی فرایند‌های تولید قطعات الکترونیک وجود دارد. در این مرحله درجه خلوص موارد اولیه به روش‌های گوناگون و در مراحل متعدد افزایش داده می‌شود تا در نهایت به مقدار خلوص مورد نظر برسد. درجه خلوص مواد اولیه مورد نیاز در این صنعت به اندازه‌ای بالا است که توسط واحد‌هایی مانند ppm به معنی چند اتم ناخالصی در یک میلیون اتم ماده اولیه، بیان می‌شوند.
آخرین مرحله خالص‌سازی ماده سیلیکون، به‌این صورت انجام می‌شود که یک بلورِ خالص سیلیکون درون ظرف سیلیکون مذاب خالص شده قرار داده می‌شود، تا بلور بازهم خالص‌تری در این ظرف رشد کند (همان‌طور که بلورهای نبات در درون محلول اشباع شده به‌دور یک ریسمان نازک رشد می‌کنند). در واقع به این ترتیب، ماده سیلیکون مورد نیاز به‌صورت یک شمش تک کریستالی تهیه می‌شود (یعنی تمام یک شمش بیست سانتی‌متری سیلیکون، یک بلور پیوسته و بدون نقص باید باشد!).
این روش در صنعت تولید چیپ‌ به روش CZ معروف است. تهیه چنین شمش تک بلوری سیلیکون آن‌قدر اهمیت دارد که یکی از تحقیقات اخیر اینتل و دیگر شرکت‌های تولید‌کننده پردازنده، معطوف تولید شمش‌های سی‌سانتی‌متری سیلیکون تک‌بلوری بوده است. درحالی‌که خط تولید شمش‌های بیست سانتی‌متری سیلیکون هزینه‌ای معادل ۵/۱ میلیارد دلار در بر دارد، شرکت‌های تولید کننده پردازنده، برای به‌دست آوردن خط تولید شمش‌های تک بلوری سیلیکون سی سانتی‌متری، ۵/۳ میلیارد دلار هزینه می‌کنند. موضوع جالب توجه در این مورد آن است که تغییر اندازه شمش‌های سیلیکون تک‌بلوری، تا کنون سریع‌تر از یک‌بار در هر ده‌ سال نبوده است.
پس از آنکه یک بلور سیلیکونی غول‌آسا به شکل یک استوانه تهیه گشت، گام بعدی ورقه ورقه بریدن این بلور است. هر ورقه نازک از این سیلیکون، یک ویفر نامیده می‌شود که اساس ساختار پردازنده‌ها را تشکیل می‌دهد. در واقع تمام مدارات یا ترانزیستورهای لازم، بر روی این ویفر تولید می‌شوند. هر چه این ورقه‌ها نازک‌تر باشند، عمل برش بدون آسیب دیدن ویفر مشکل‌تر خواهد شد.
از طرف دیگر این موضوع به معنی افزایش تعداد چیپ‌هایی است که می‌توان با یک شمش سیلیکونی تهیه کرد. در هر صورت پس از آنکه ویفر‌های سیلیکونی بریده شدند، نوبت به صیقل‌کاری آنها می‌رسد. ویفر‌ها آنقدر صیقل داده می‌شوند که سطوح آنها آیینه‌ای شود. کوچکترین نقصی در این ویفر‌ها موجب عدم کارکرد محصول نهایی خواهد بود. به همین دلیل، یکی دیگر از مراحل بسیار دقیق بازرسی محصول در این مرحله صورت می‌گیرد. در این گام، علاوه بر نقص‌های بلوری که ممکن است در فرایند تولید شمش سیلیکون ایجاد شده باشند، نقص‌های حاصل از فرایند برش کریستال نیز به‌دقت مورد کنکاش قرار می‌گیرند.
از این مرحله، نوبت به ساخت ترانزیستور‌ها بر روی ویفر سیلیکونی می‌رسد. برای این‌کار لازم است که مقدار بسیار دقیق و مشخصی از ماده دیگری به درون بلور سیلیکون تزریق شود. بدین معنی که بین هر مجموعه اتم سیلیکون در ساختار بلوری، دقیقاً یک اتم از ماده دیگر قرار گیرد. در واقع این مرحله نخستین گام فرایند تولید ماده نیمه‌هادی محسوب می‌شود که اساس ساختمان قطعات الکترونیک مانند ترانزیستور را تشکیل می‌دهد. ترانزیستورهایی که در پردازنده‌های امروزی به‌کار گرفته می‌شوند، توسط تکنولوژی CMOS تولید می‌شوند.
CMOS مخفف عبارت Complementary Metal Oxide Semiconductor است. در اینجا منظور از واژه Complementary آن است که در این تکنولوژی، از تعامل نیمه‌هادی‌های نوع n و p استفاده می‌شود.
بدون آنکه بخواهیم وارد جزئیات فنی چگونگی تولید ترانزیستور بر روی ویفر‌های سیلیکونی بشویم، تنها اشاره می‌کنیم که در این مرحله، بر اثر تزریق مواد گوناگون و همچنین ایجاد پوشش‌های فلزی فوق نازک (در حد ضخامت چند اتم) در مراحل متعدد، یک ساختار چند لایه و ساندویچی بر روی ویفر سیلیکونی اولیه شکل می‌گیرد. در طول این فرایند، ویفر ساندویچی سیلیکونی در کوره‌ای قرار داده می‌شود تا تحت شرایط کنترل‌شده و بسیار دقیق (حتی در اتمسفر مشخص)، پخته می‌شود و لایه‌ای از ۲SiO بر روی ویفر ساندویچی تشکیل شود.
در جدیدترین فناوری اینتل که به تکنولوژی ۹۰ نانومتری معروف است، ضخامت لایه ۲SiO فقط ۵ اتم است. این لایه در مراحل بعدی دروازه یا gate هر ترانزیستور واقع در چیپ پردازنده خواهد بود که جریان الکتریکی عبوری را در کنترل خود دارد (ترانزیستورهای تشکیل دهنده تکنولوژی CMOS از نوع ترانزیستورهای اثر میدانی یا Field Effect Transistor :FET نامیده می‌شوند. در این ترانزیستورها، جریان الکتریکی از اتصالی به‌نام Source به اتصال دیگری به‌نام Drain جریان می‌یابد. وظیفه اتصال سوم به‌نام Gate در این ترانزیستور، کنترل و مدیریت بر مقدار و چگونگی عبور جریان الکتریکی از یک اتصال به اتصال دیگر است).
آخرین مرحله آماده‌سازی ویفر، قرار دادن پوشش ظریف دیگری بر روی ساندویچ سیلیکونی است که photo-resist نام دارد. ویژگی این لایه آخر، همان‌طور که از نام آن مشخص می شود، مقاومت در برابر نور است. در واقع این لایه از مواد شیمیایی ویژه‌ای ساخته شده است که اگر در معرض تابش نور قرار گرفته شود، می‌توان آن‌را در محلول ویژه‌ای حل کرده و شست و در غیر این صورت (یعنی اگر نور به این پوشش تابانده نشده باشد)، این پوشش در حلال حل نخواهد شد.
● ماسک کردن
این مرحله از تولید پردازنده‌ها، به‌نوعی از مراحل قبلی کار نیز مهم‌تر است. در این مرحله عمل فتولیتوگرافی(Photolithography) بر روی ویفر ساندویچی انجام می‌شود. در واقع آنچه در این مرحله انجام می‌شود آن است که بر روی ویفر سیلیکونی، نقشه و الگوی استنسیل مشخصی با استفاده از فرایند فتولیتوگرافی چاپ می‌شود، تا بتوان در مرحله بعدی با حل‌کردن و شستن ناحیه‌های نور دیده به ساختار مورد نظر رسید (ازآنجایی که قرار است نقشه پیچیده‌ای بر روی مساحت کوچکی چاپ شود، از روش فتولیتوگرافی کمک گرفته می‌شود.
در این روش نقشه مورد نظر در مقیاس‌های بزرگتر- یعنی در اندازه‌هایی که بتوان در عمل آنرا تولید کرد، مثلاً در مربعی به مساحت یک متر مربع - تهیه می‌شود. سپس با تاباندن نور به الگو و استفاده از روش‌های اپتیکی، تصویر الگو را بر روی ناحیه بسیار کوچک ویفر می‌تابانند. (مثلاً الگویی که در مساحت یک متر مربع تهیه شده بود، به تصویر کوچکی در اندازه‌های چند میلیمتر مربع تبدیل می‌شود.). در این موارد چند نکته جالب توجه وجود دارد. نخست آنکه الگوها و نقشه‌هایی که باید بر روی ویفر چاپ شوند، آنقدر پیچیده هستند که برای توصیف آنها به ۱۰ گیگابایت داده نیاز است.
در‌واقع می‌توان این موضوع را به حالتی تشبیه کرد که در آن قرار است نقشه‌ای مانند نقشه یک شهر بزرگ با تمام جزئیات شهری و ساختمانی آن بر روی ویفر سیلیکونی به مساحت چند میلی‌متر مربع، چاپ شود. نکته دیگر آنکه در ساختمان چیپ‌های پردازنده، بیش از بیست لایه مختلف وجود دارد که برای هر یک از آنها لازم است چنین نقشه‌هایی لیتوگرافی شود.
موضوع دیگری که بد نیست در اینجا ذکر‌شود، آن است که همانطور که از دروس دبیرستانی ممکن است به‌یاد داشته باشید، نور در لبه‌های اجسام دچار انحراف از مسیر راست می‌شود. پدیده‌ای که به پراش یا Diffraction معروف است. هرچه لبه‌های اجسامی که در مسیر تابش واقع شده‌اند، کوچک‌تر یا ظریف‌تر باشند، پدیده پراش شدید‌تر خواهد بود.
در واقع یکی از بزرگ‌ترین موانع تولید پردازنده‌هایی که در آنها از ساختار‌های ظریف‌تری استفاده شده باشد، همین موضوع پراکندگی یا تفریق نور است که باعث مات‌شدن تصویری می‌شود که قرار است بر روی ویفر چاپ شود. برای مقابله با این مسئله، یکی از موثرترین روش‌ها، آن است که از نوری در عمل فتولیتوگرافی استفاده کنیم که دارای طول موج کوچک‌تری است (بر اساس اصول اپتیک، هرچه طول موج نور تابانده شده کوچک‌تر باشد، شدت پدیده پراکندگی نور در لبه‌های اجسام کمتر خواهد بود). برای همین منظور در تولید پردازنده‌ها، از نور UV (ماورای بنفش) استفاده می‌شود.
در واقع برای آنکه بتوان تصویر شفاف و ظریفی در اندازه‌ها و مقیاس آنچنانی بر روی ویفر‌ها تولید کرد، تنها طول‌ موج ماورای بنفش جوابگو خواهد بود. اما اگر بخواهیم در نسل بعدی پردازنده‌ها، از الگوهای پیچیده‌تری استفاده کنیم، تکلیف چه خواهد بود؟ در تئوری می‌توان از تابشی با طول موج بازهم کوتاه‌تری استفاده کرد. اما مشکل در اینجا است که تابش با طول موج کوتاه‌تر به معنی استفاده از نوعی اشعه ایکس است. می‌دانید که چنین اشعه‌ای بیشتر از آنکه قادر باشد تصویری از نقشه مورد نظر بر روی ویفر ایجاد کند، به‌علت قابلیت نفوذ زیاد، از تمامی نواحی الگو به‌طور یکسان عبور خواهد کرد.
از موارد فوق که بگذریم، پس از آنکه نقشه مورد‌نظر بر روی ویفر چاپ شد، ویفر درون محلول شیمیایی ویژه‌ای قرار داده می‌شود تا جاهایی که در معرض تابش واقع شده‌اند، در آن حل شوند. بدین ترتیب شهر مینیاتوری را بر روی ویفر سیلیکونی تجسم کنید که در این شهر خانه‌ها دارای سقفی از جنس ۲SiO هستند (مکان‌هایی که نور ندیده‌اند و در‌نتیجه لایه مقاوم در برابر حلال مانع از حل شدن (۲SiO بوده است). خیابان‌های این شهر فرضی نواحی که مورد تابش نور واقع شده‌اند و لایه مقاوم آن و همچنین لایه ۲SiO در حلال حل شده‌اند) از جنس سیلیکون هستند.
● تکرار
پس از این مرحله، لایه photo-resist باقی مانده از روی ویفر برداشته می‌شود. در این مرحله ویفری در اختیار خواهیم داشت که در آن دیواره‌ای از جنس SiO۲ در زمینی از جنس سیلیکون واقع شده‌اند. پس از این گام، یکبار دیگر یک لایه SiO۲ به همراه پلی‌سیلیکون (Polysilicon) بر روی ویفر ایجاد شده و بار دیگر لایه photo-resist جدیدی بر روی ویفر پوشانده می‌شود.
همانند مرحله قبلی، چندین بار دیگر مراحل تابش نور و در حلال قرار دادن ویفر انجام می‌شوند. بدین ترتیب پس از دست یافتن به ساختار مناسب، ویفر در معرض بمباران یونی مواد مختلف واقع می‌شود تا نیمه‌هادی نوع n و p بر روی نواحی سیلیکونی باقی‌مانده تشکیل شوند. به این وسیله، مواد مشخصی در مقادیر بسیار کم و دقیق به‌درون بلور سیلیکون نفوذ داده می‌شوند تا خواص نیمه‌هادی نوع n و p به‌دست آیند. تا اینجای کار، یک لایه کامل از نقشه الکترونیکی ترانزیستوری دوبعدی بر روی ویفر سیلیکونی تشکیل شده است.
با تکرار مراحل فوق، عملاً ساختار لایه‌ای سه بعدی از مدارات الکترونیکی درون پردازنده تشکیل می‌شود. در بین هر چند لایه، از لایه‌ای فلزی استفاده می‌شود که با حک کردن الگو‌های مشخص بر روی آنها به همان روش‌های قبلی، لایه‌های سیم‌بندی بین المان‌ها ساخته شوند. پردازنده‌های امروزی اینتل، مثلاً پردازنده پنتیوم چهار، از هفت لایه فلزی در ساختار خود بهره می‌گیرد. پردازنده AMD Athlon ۶۴ از ۹ لایه فلزی استفاده می‌کن

دانشنامه ما

هر روز نمایشگرهای کریستال مایع یا LCD:Liquid Crystal Display را در اطراف خود می‌بینید. از تلفن همراهتان گرفته تا ساعت دیجیتالی یا نمایشگرهای تلویزیون و کامپیوتر.

نام کریستال مایع کمی نا آشنا و غیر معمول به نظر می‌رسد چون تصوری که از کریستال داریم ماده‌ای سخت و کاملاً جامد است. بیایید در این مورد بیشتر بدانیم و سپس به سراغ معرفی صفحه نمایش LCD برویم.
همه ما می‌دانیم که سه حالت ماده وجود دارد. جامد، مایع و گاز. مولکول‌های جامد در قید نیروی بین مولکولی هستند و به همین دلیل با نظم مشخصی جسمی معمولاً سخت را تشکیل می‌دهند. در مقابل مولکول‌های مایع از نیروی جاذبه مولکولی کمتری برخوردار هستند ولی باز هم این نیرو به اندازه‌ای است که آن‌ها را با هم متحد قرار دهد و مانند گاز آزادانه در محیط، به صورت بی‌نظم حرکت نکنند.
در این میان بعضی مواد حالتی بین مایع و جامد به خود می‌گیرند. به این معنی که هم مانند جامد در قید نیروی بین مولکولی هستند و هم مانند مایع به حالت سیال حرکت می‌کنند. کریستال مایع بیشتر به حالت مایع تمایل دارد تا جامد.
با این حال مقدار گرمایی که برای مایع کردن کریستال جامد نیاز است تقریباً زیاد است. به همین دلیل است که صفحه نمایش‌های LCD در دماهای مختلف رفتار غیر عادی از خود نشان می‌دهند.
با توجه به نوع کریستال، انواع مختلفی از کریستال مایع وجود دارد. نوعی از کریستال مایع که از آن در ساخت LCD استفاده می‌شود نسبت به عبور جریان رفتار‌های مختلفی از خود نشان می‌دهد. یکی از این رفتار عبور و گسیل نور از خود است.
کریستال‌های مایع را به دو دسته تقسیم می‌کنند. نوعی از آن گرما گرا هستند و به تغییرات گرمایی واکنش نشان می‌دهند. نوع دیگر به تغییرات شیمیایی واکنش نشان می‌دهند.
نوع اول را نیز از نظر ساختار مولکولی به دو نوع تقسیم می‌کنند. نوعی که در شکل گیری در محیط به حالت تصادفی شکل می‌گیرد و نوع دیگری که خود حالت مشخص و آرایش مخصوصی دارد.
شکل گیری نوع دوم بستگی به اثر یک عامل خارجی دارد. این عامل می‌تواند یک جریان الکتریکی باشد و یا یک قالب فیزیکی که کریستال تحت آن شکل گیرد. کریستال مایع معمولاً حالتی گره مانند به خود می‌گیرند ولی با عبور جریان رشته‌های آن‌ها از یکدیگر باز می‌شوند و به صورت منظم شکل می‌گیرند.
در ساخت LCD چهار موضوع کلی وجود دارد:
۱) اینکه نور می‌تواند قطبی شود
۲) کریستال مایع می‌تواند نور را تغییر و از خود عبور دهد
۳) ساختار کریستال مایع با عبور جریان تغییر می‌کند
۴) و اینکه موادی شفاف وجود دارند که جریان را از خود عبور می‌دهند
برای ساخت LCD ابتدا نیاز به دو شیشه قطبی شده (Polarized) نیاز داریم. روی طرفی از شیشه که قطبی نشده است ماده‌ای پلاستیکی کشیده می‌شود. این ماده باعث می‌شود تا شبکه‌هایی بر روی سطح شیشه ایجاد شود.
سپس بر روی این لایه پلاستیکی، لایه‌ای از کریستال مایع نیز کشیده می‌شود. شبکه‌های تشکیل شده از پلاستیک به کریستال مایع شکل و فرم می‌دهند. سپس صفحه‌های شیشه قطبی شده که با روکش‌های پلاستیکی و کریستالی آماده شده‌اند را در ردیف‌های عمودی و افقی در مقابل یکدیگر قرار می‌دهند.
با عبور نور از هر کدام از لایه‌ها، سرعت و زاویه لرزش آن تغییر می‌کند. در انتها اگر زاویه و جهت گیری نور با شبکه تشکیل شده از پلاستیک بر بروی صفحه انتهایی مطابق باشد، نور از آن عبور می‌کند.
همانطور که گفتیم با القای جریان به کریستال مایع شکل گره مانند آن باز می‌شود. در این حالت نور را در زاویه و جهت‌ گیری متفاوت با خطوط شبکه مانند لایه بیرونی قرار می‌دهد و نور را از خود عبور نمی‌دهد و آن قسمت از کریستال تاریک‌تر به نظر می‌رسد.
کریستال مایع به هیچ عنوان از خود نور گسیل نمی‌کند. به همین دلیل برای تشکیل تصویر به غیر از القای جریان، نیاز به منبع خارجی نور نیز داریم.
برای درک بهتر این مطلب به یک ساعت دیجیتالی نگاه کنید. قسمتی از صفحه که اعداد در آن نمایش داده نمی‌شوند روشن است. این نوع صفحه‌های LCD معمولاً دارای منبع نور خارجی نیستند و تنها نور محیط را بازتاب می‌دهند. سپس با القای جریان در کریستال مایع از انعکاس نور در قسمتی که می‌خواهیم آن را نمایش دهیم جلوگیری می‌کنیم و به جای ایجاد تصویر با روشن کردن، با خاموش کردن مناطقی از صفحه‌ای روشن تصاویر را نمایش می‌دهیم.
این نوع LCDها برای صفحه نمایش‌هایی مناسب هستند که تصاویری مشخص را همواره نشان می‌دهند. صفحه‌های ۷ قسمتی یا ۷Segment مثال مناسبی برای این نوع است.
در LCDهای رنگی از نوعی نور فلورسنت استفاده می‌شود و صفحه‌ای گسترده از این نوع لامپ نور را به طور مساوی می‌تاباند تا از متناسب بودن تصویر اطمینان حاصل شود.
LCDهای ماتریسی نیز نوع دیگری از نمایش‌گر‌های LCD‌ هستند. برای ساخت اینگونه LCDها از دو لایه شیشه‌ای به استفاده می‌شود.
به یکی از این شیشه‌ها ردیف و به دیگری یک سطرها متصل می‌شوند. هر سطر به یک مدار مجتمع متصل می‌شود و هر کدام از نوعی ماده شفاف رسانا ساخته شده است. به این ترتیب با فرستادن جریان به هر پیکسل، کریستال مایع از هم باز می‌شود و نور را عبور نمی‌دهد. این نوع LCD مشکلات بزرگی از جمله زمان طولانی برای پاسخ دارد.
صفحه نمایش‌هایی که تصاویر رنگی را نشان می‌دهند دارای سه زیر- پیکسل سبز و آبی و قرمز هستند. برای ساخت هر پیکسل یک مدار مجتمع و یک خازن نیاز است. برای یک لپ‌تاپ ساده که LCD آن ۷۶۸×۱۰۲۴ پیکسل دارد ۲۳۵۹۲۹۶ خازن و IC استفاده شده است. مشکلی که در این میان رخ می‌دهد این است که اگر تنها یکی از ترانزیستور‌ها و یا خازن‌ها به صورت دقیق کار نکنند قسمتی از صفحه از کار می‌افتد.
با فراگیر شدن استفاده از LCD‌ و بزرگتر ساختن و بیشتر کردن پیکسل‌ها، شانس داشتن ترانزیستور‌ها و خازن‌های معیوب بیشتر می‌شود و سازندگان هم اکنون به دنبال رفع اینگونه مشکلات و رسیدن به پیکسل‌های بیشتر و بالا بردن دقت و کیفیت نمایشگر‌ها LCD هستند.

یک ربات صنعتی از 5 قسمت تشکیل شده است که این 5 قسمت در ارتباط با هم عمل می کنند

1. اندام های مکانیکی ربات : که شامل بازوهای پیوسته که به صورت لولا به هم متصلند و این مفصل ها به دو صورت عمل می کنند

• دورانی (Revolute )

• منشوری (Prismatic)

هر مفصل و بازو یک درجه آزادی را تشکیل می دهند (Degree of freedom)

در نتیجه اگر شما مثلا n مفصل و n‌ بازو داشته باشیم n‌ درجه آزادی خواهیم داشت این بازوها به بازویی که ربات به وسیله آن به جایی نصب شده متصلند این بازو به بازوی صفر مشهور است و جزء بازو های ربات محسوب نمی شود و در حرکت ربات تاثیری ندارند و به جایی مثلا زمین متصل هستند و توسط این پایه است که مختصات اولیه ربات را می سنجیم این مختصات اولیه به مختصات جهانی معروف است (World coordinate)  نحوه شماره گذاری بازوها از بازوی پایه آغاز می شود تا به بازوی انتهایی ادامه می یابد نکته حائز اهمیت آن است که هیچگاه یک ربات یک  مدار بسته را تشکیل نمی دهد

2. نیرو محرکه یا راه انداز(Actuator) تولید کننده قدرت و نیروی ربات است که توسط یک کنترل کننده دقیق به کنترل مفصل ها و بازوهای ربات می پردازد که خود شامل 3 نوع می باشد:

• پنوماتیک یا سیستم بادی ( Pneumatic system):

• هیدرولیک یا سیستم روغنی (Hydraulic System)

• سیستم برقی یا الکترونیک سیستم (Electronic System)

هر یک از این سه قسمت به طور مفطل توضیح داده خواهند شد

3. سیستم انتقال نیرو (Transmission system): واسطه ای بین سیستم اندام های مکانیکی و نیرو محرکه است که از محل تولید آن را به یکی از اندام ها منتقل می کند

4. سنسور یا حسگر(Sensor): حکم چشم ربات را دارند که شامل انواع برقی و نوری و .... می باشند

5. دستگاه کنترل یا کامپیوتر ربات (The robot Controller or computer) : در واقع برتری یک ربات از روی سیستم کنترل و میزان هوشمندی آن قابل ارزیابی است

 هر روز به بررسی هر بخش از ربات خواهیم پرداخت

 سیدخاموشی_تبيان

ربات ها نسبت به کاربردی که دارند می توانند به دو صورت کنترل شوند یکی به صورت طراحی مکانیکی یا با استفاده از برنامه نویسی کامپیوتری!

یک نوع دیگر از تقسیم بندی ربات جهت کنترل که بسیار متداول تر می باشد:

1. کنترل غیر قابل بازخورد یا فیدبک(Non-Servo control) این نوع از کنترل ساده ترین نوع کنترل است که در حقیقت فیدبکی از خروجی به ورودی برگردانده نمی شود یک مثال خیلی ساده از مدار و یا سیستم بدون فیدبک می توان به ماشین لباسشویی اشاره کرد که تمیز یا کثیف بودن لباس ها چک نمی شود و تنها سیستم یک عمل خاص را در یک زمان خاص انجام می دهد

کنترل غیر قابل فیدبک خود بر دو نوع است

• کنترل ایست مکانیکی(Mechanical stop control):  در این روش حرکت ربات توسط مانعی که آن را ایست (stop)  می نامند معین می شود

• کنترل نقطه به نقطه (Point-to- point Control): در این روش که در رباتهای هیدرولیک به کار می رود بدین صورت است که با کنترل کردن مقدار روغن داخل پمپ در بازوی ربات به اندازه ای که خواسته شده ربات حرکت می کند و کنترل می شود

2. کنترل قابل بازخورد یا فیدبک (Servo-Control): در این نوع از کنترل ما می توانیم بدون استفاده از ایست مکانیک ها ربات را متوقف کنیم این مدار یک مدار بسته است اگر بخواهیم مثالی از آنچه در زندگی روزمره با آن سر و کار داریم داشته باشیم می توان به کنترل کننده های دما اشاره کرد که مثلا شما در تابستان دما را بر روی 35 درجه قرار می دهید زمانی که دما بالای 35 درجه برود کولر روشن شده  و دما را کاهش می دهد زمانی که دما زیر 35 درجه رفت خاموش می شود این یک سیستم مدار بسته است که ورودی بازخورد خروجی است که ( خروجی دمای بیرون است) البته این روش دارای ایرادی است که آن خاموش و روشن شدن مرتب فن می باشدچون ممکن است مثلا پس از 3 دقیقه روشن شدن فن دما پایین آید پس هر 3 دقیقه یکبار فن روشن و خاموش می شود برای جلوگیری از این مشکل که سبب استهلاک و خرابی زودرس دستگاه ها می شود یک بازه تعریف میکنند مثلا دما اگر زیر 30 بود فن خاموش شود و زمانی که بالای 37 بود روشن گردد

کنترل با فیدبک نیز  به دو صورت اتفاق می افتد

• کنترل نقطه به نقطه (Point-to- point Control)

• کنترل مسیر پیوسته(Continue path control)

که به توضیح مفصل هر بخش خواهیم پرداخت

سیدخاموشی -  تبيان

انجام کارهای دستی همچون ساخت ربات برای بیشتر افراد فرح بخش است مگر زمانی که کارها به صورت یکنواخت و تکراری در آمده باشد

در دنیای امروز نیاز به کارهای یکنواخت به علت نیاز بازار به تولید انبوه و مرغوبیت کالا وجود دارد که استفاده از دستگاه های مجهز به وسایل خودکار کامپیوتری یا اتوماسیون کامپیوتری به جای استفاده از نیروی کار انسانی مطرح می گردد به علت تغییرناپذیری و گرانی دستگاه های اتوماسیون که به اتوماسیون سخت (Hard Automation) معروفند، باعث شده که ربات ها در خط تولید محصولات مختلف به کار روند همین امر سبب می گردد که در زمینه های مختلف رباتیک مانند:

• حرکت شناسی یا سینماتیک (Kinematics)

• دینامیک (Dynamics)

• برنامه نویسی (Programming Language)

• برنامه ریزی (Planning System)

• کنترل (ِControl)

• حس تشخیص (Sensing)

• هوشمندی ماشین (Machine Intelligence)

تحقیقات وسیعی اتفاق بیفتد معمولا زمانی که می خواهیم یک ربات را بسنجیم قابلیت های همچون خصوصیات مکانیکی مانند قابلیت تکرار کار یا حداکثر قدرت جابه جایی بار یا سرعت و شتاب ربات را در نظر می گیریم اما علاوه بر این خصوصیات عنوان شده دو خصوصیت حرکت شناسی و دینامیک ربات هم باید به خوبی بررسی شود تا ربات به سادگی قابل کنترل باشد

در حالت کلی اتوماسیون بر 2 نوع است :

1. اتوماسیون سخت (Hard Automation) : به نوعی از اتوماسیون گفته می شود که با استفاده از سیستم های الکتریکی ، الکترونیکی و یا مکانیکی انجام می گیرد

2. اتوماسیون نرم (soft Automation) : به نوعی گفته می شود که در کنترل آن از برنامه نویسی سطح بالا یا سطح پایین استفاده می شود (High or low level programming language)

اگر بخواهید مزایای استفاده از ربات ها را بر شماریم خواهیم دید که:

1. ربات نسبت به اتوماسیون سخت دارای قابلیت تغییر پذیری بالایی است

2. از رباتها  می توان در محیط های کاری خطرناک استفاده نمود

3. بالا بودن سطح تولید از مزایای دیگر آن است

4. کیفیت تولید یکنواخت است

5. نیاز به کاربران کمتر و همین طور عدم نیاز به کارگر کم تجربه

در مباحث بعدی به کاربردهای این اتوماسیون ها در صنعت و ربات ها خواهیم پرداخت

تبيان

این سوال برای بیشتر افرادی که به کار با ربات و رباتیک علاقه دارند مطرح می شود  که رباتیک را از کجا شروع کنند!

به نظر بنده ورود به عرصه رباتیک مشکل ترین مرحله می باشد به طور کلی رباتیک رشته ای میان رشته ای است با ترکیبی از رشته های مهندسی برق گرایشات الکترونیک و کنترل ، مهندسی مکانیک گرایش طراحی جامدات و مهندسی کامپیوتر گرایش نرم افزار.

در ایران این رشته در مقطع کارشناسی ارشد، مکاترونیک نام دارد که معمولا مورد توجه دانشجویان رشته برق ، کامپیوتر و مکانیک قرار می گیرد و البته خود رشته رباتیک (در ایران) هنوز وجود ندارد

واضح است زمانی که می خواهید به مقوله رباتیک بپردازید باید به بخش هایی از این 3 رشته بپردازیم در حالت کلی رباتیک را به 2 بخش شبیه سازی  (Simulation)، و ربات حقیقی (Real) تقسیم بندی می کنند. در شبیه‌سازی در حقیقت رباتی به صورت فیزیکی ساخته نمی‌شود و ساخت ربات در یک محیط مجازی شبیه سازی شده که در آن بعضی از قوانین دنیای واقعی وجود دارد صورت می‌گیرد هدف از برگزاری و کار بر روی این قسمت بیشتر کار بر روی هوش ربات ( یا همان مقوله هوش مصنوعی) می باشد. در این بخش مسابقاتی در رشته های «شبیه سازی امداد و نجات» (Rescue Simulation) و «شبیه سازی فوتبال» (Soccer Simulation) و... هرسال در جهان برگزار می‌شود. در بخش Real مسابقات بسیار متنوعتری نسبت به Simulation وجود دارد زیرا شما با ربات های حقیقی سر و کار دارید که مهم‌ترین آنها عبارتند از: ربات‌های فوتبالیست(در چندین سطح مختلف)، ربات‌های امدادگر، ربات‌های مسیریاب (Path Finder)، ربات‌های آتش نشان (Fire Fighter)، ربات های مین یاب (Deminer)، ربات‌های لابیرنت، ربات‌های انسان نما (Humanoid)، سگها (Four legged Robot)، ربات های خانگی(At home) و... البته واضح است که ساخت ربات واقعی علاوه بر مشکلات متعددی که داراست دارای هزینه های بالاتری نیز می باشد.

ما در تبیان با بخش شبیه سازی و نیازهای اولیه ساخت ربات همچون آموزش برنامه نویسی به زبان #C و آموزش نرم افزار مطلب آغاز کرده  و سپس به ساخت ربات های سخت افزاری ساده همچون ربات خط یاب خواهیم پرداخت.

                                                                                                                                    تبیان – سیدخاموشی

اگر شما گشتی در بازار تلویزیون های خانگی و سینمایی زده باشید، حتماً به گزینه های فراوانی برخورد کرده اید و حتی ممکن است درخصوص خرید یک مارک و یا یک نوع خاص از تلویزیون به نتیجه رسیده باشید، اما صحبت های فروشنده و یا سایر خریداران- که ممکن است

جنبه علمی نیز نداشته باشد- شما را کاملاً از خرید منصرف کرده باشد. پس برای رسیدن به نتیجه مطلوب با ما همراه شوید تا پس از مطالعه این مقاله، اطلاعات خوب و جالبی درباره انواع تلویزیون ها و کاربردهای هر کدام به دست آورید. تلویزیون ها را می توان به سه دسته لامپی، پلاسما و LCD تقسیم بندی کرد. در رابطه با تلویزیون های لامپی همان طور که از نام آن مشخص است، تشکیل تصویر از طریق لامپ اشعه کاتدیک خواهد بود که پس از دریافت امواج مغناطیسی، اطلاعات صدا و تصویر از آنتن و جداسازی صدا و تصویر و تبدیل اطلاعات تصویر به امواج الکتریکی توسط مدارات الکترونیکی، امواج تقویت شده که به طور کامل آنالوگ می باشند، توسط یک تفنگ الکترونی لامپ تصویر (CRT) به سمت صفحه ای با پوشش فسفر پرتاب شده و تصویر تشکیل می شود که در این روش انحراف الکترون ها در کل سطح لامپ توسط میدان مغناطیسی انجام می گیرد.
در تلویزیون های نسل جدید که با عنوان های پلاسما و LCD شناخته می شوند، پس از دریافت امواج مغناطیسی، اطلاعات تصویر و جداسازی آنها از یکدیگر، اطلاعات تصویر به صورت داده های دیجیتالی تبدیل شده و به صورت آدرس دهی ماتریسی با سرعت بسیار بالا تک تک نقاط موجود روی صفحه نمایش را تحریک کرده و تصویر مورد نظر را تشکیل می دهد که تفاوت این دو فناوری در ساختار صفحه نمایش قابل مشاهده است.
در تلویزیون های پلاسما هر نقطه (Pixel) روی صفحه به صورت یک حباب شیشه ای با پوشش فسفر بسیار ریز که از گازهای کریپتون و زئون تشکیل می شود از سه سلول با رنگ های قرمز، سبز و آبی تشکیل شده است که پس از عبور جریان الکتریسیته مناسب، نور متصاعد شده از هر رنگ و تداخل این نورها با هم، رنگ های ترکیبی و اصلی تصویر را تشکیل می دهد. روش عمل در تلویزیون های LCD متفاوت است. در این تلویزیون ها هر پیکسل از سه سلول با رنگ های اصلی اما از جنس کریستال مایع تشکیل شده که پس از عبور جریان هر سلول کریستال متناسب با جریان پلاریزه شده و رنگ های موجود در تصویر را تشکیل می دهد اما به دلیل آن که این سلول ها نوری از خود ساطع نمی کنند، با قرار دادن یک صفحه نورانی (light back) و پلوریزه شدن کریستال مایع متناسب با تصویر هر پیکسل روشن شده و تصویر به وجود می آید.
▪ تفاوت ها
هنگامی که می خواهید بین خریدن تلویزیون های پلاسما و LCD یکی را انتخاب کنید، در واقع دارید میان دو تکنولوژی در حالت رقابت مقایسه ای انجام می دهید که هر دو در حال رقابت اما رفاقت هستند و تلاش هر دو تکنولوژی رسیدن به نتیجه مشابه یعنی تصاویر شفاف با رنگ طبیعی است.
▪ کیفیت
در تلویزیون های LCD به دلیل وجود صفحه نورانی در پشت پنل (light back) عبور پرتوهای نورانی از لایه LCD و به وجود آوردن کنتراست بالا مشکل می باشد زیرا همواره مقداری نور از بین پیکسل ها نشت کرده و سیاهی کامل را از بین می برد که این نشتی نور خلوص رنگ را نیز تحت تأثیر قرار داده و حالت سیاهی کامل را از بین می برد. اگرچه در حال حاضر با پیشرفت هایی که در این زمینه حاصل شده، این افت کیفیت بسیار ناچیز شده است.
اگر قصد خرید یک سینمای خانگی را دارید، توصیه ما به شما استفاده از تلویزیون های پلاسما است و این به دلیل کیفیت رنگ ها و تضاد آنها در پلاسما است اما در LCD به دلیل وجود صفحه نورانی پشت پنل عبور پرتوهای نورانی از لایه LCD و تشکیل تصویر با کنتراست بالا مشکل می باشد.
▪ زاویه دید
تصویر زاویه دید پلاسما بهتر از LCD است یعنی هر چه شما از زوایای مختلف و از دور به صفحه نمایش نگاه کنید، تصویر واضح و نمایان تر می شود؛ البته این مشکل LCD ها روز به روز در حال بهبود و توسعه است و در برخی از مدل ها نیز از تلویزیون های پلاسما پیشی گرفته است.
▪ قیمت
در تلویزیون های با سایز بزرگ پلاسما ارزان تر از LCD است.
▪ شرایط محیطی
اگر محیط استراحت و تماشای تلویزیون شما محیطی پرنور است، LCD تصویر واضح تر و شفاف تری به شما خواهد داد و این به دلیل بازتاب کمتر نور در LCD نسبت به پلاسما است.
▪ مصرف انرژی
مصرف انرژی در LCD کمتر از تلویزیون های پلاسما است. برطبق محاسبات صورت گرفته، مصرف انرژی در LCD در حدود ۳۰ درصد کمتر از پلاسما می باشد.
▪ نسبت تصویر
تا چندین سال قبل تلویزیون ها با استاندارد نسبت طول به عرض ۳:۴ ساخته می شدند اما پس از عرضه تکنولوژی HDTV، این نسبت ارتقا یافت و به نسبت ۹:۱۶ رسید. هم اکنون بسیاری از تلویزیون های موجود در بازار از این تکنولوژی پشتیبانی می کنند.
▪ وضوح تصویر
هم اکنون بیشترین وضوح تصویر متعلق به تکنولوژی Full HD است که در تلویزیون های ۴۰ اینچ و بالاتر قابل دستیابی است، اما اگر به دنبال تلویزیون هایی با وضوح خوب هستید، ما تلویزیونی با حداقل وضوح p۷۲۰ را به شما پیشنهاد می کنیم.
▪ میزان کنتراست
کنتراست میزان تفاوت بین روشن ترین و تاریک ترین رنگ است که صفحه نمایش قادر به نمایش آن می باشد و هر چه مقدار بیشتری باشد، تلویزیون توانایی نمایش سطح رنگ بیشتر و تصاویر شفاف تری را خواهد داشت که این مقدار در تلویزیون های پلاسما نسبت به LCD بیشتر است.
▪ روشنایی
میزان روشنایی در LCDها با واحد کاندلا بر متر مربع cd‎/m۲ اندازه گیری می شود که معمولاً رقمی در حدود cd‎/m۲ ۵۰۰ است. این مقدار در پلاسماها کمتر است.
▪ پخش تصاویر با حرکت سریع
در تلویزیون های LCD برخلاف تلویزیون های پلاسما مشکل زمان پاسخ دهی وجود دارد یعنی مدت زمانی که طول می کشد تا LCD بتواند یک فریم را جایگزین فریم قبلی کند، این مسئله سبب می شود به هنگام پخش تصاویری که دارای صفحه هایی با حرکت سریع هستند، سایه ای از فریم قبلی روی صفحه باقی بماند که به مرور این مشکل نیز از سوی شرکت های سازنده در حال برطرف شدن است و با ساخت مدل هایی با زمان های پاسخ دهی کمتر از هشت میلی ثانیه نگرانی ها از این بابت کمتر شده است.
▪ طول عمر
یکی از نکات مثبت تلویزیون های LCD ، طول عمر آنهاست که تا حدود ۶۰ هزار ساعت کار می کند. این رقم نیز برای تلویزیون های پلاسما در حدود همین مقدار است اما از نظر فنی طول عمر LCDها مدت زمانی است که میزان نور پس زمینه آنها به نصف کاهش یابد اما در پلاسما به دلیل این که وظیفه تولید نور برعهده هر سلول است و این کار توسط فسفرهای داخل آن صورت می گیرد در نتیجه عمر پلاسما را مدت زمانی در نظر می گیرند که درخشندگی این فسفرها به نصف کاهش بیابد.
▪ اندازه صفحه نمایش
سایز یا اندازه صفحه نمایش معمولاً برحسب اینچ بیان می شود که طول قطر تلویزیون را بیان می کند، هم اکنون تلویزیون های LCD و پلاسما در اندازه های ۲۶ تا ۱۵۰ اینچ در بازار وجود دارند. اندازه صفحه نمایش یکی از شاخصه های مهم در خرید تلویزیون به حساب می آید که تعیین کننده قیمت و کیفیت و بسیاری از نکات دیگر است. با توجه به اهمیت این موضوع در جدول زیر تناسب بین اندازه محیط و فضایی که تلویزیون در آن مستقر می شود و اندازه تلویزیون را پیاده کرده ایم.
● پلاسما چیست
پلاسما گاز شبه خنثایی از ذرات باردار و خنثی است که رفتار جمعی از خود ارائه می دهد. به عبارت دیگر می توان گفت که واژه پلاسما به گاز یونیزه شده ای گفته می شود که همه یا بخش قابل توجهی از اتم های آن یک یا چند الکترون از دست داده و به یون های مثبت تبدیل شده اند.
نئون و زئون دو عنصر گازی شکل هستند که در ساخت صفحه نمایش های پلاسما از آن استفاده می شود، این دو عنصر در هنگام برانگیختگی نور فرابنفش گسیل می کنند، این نور قابل دیدن توسط چشم انسان نیست ولی توانایی برانگیخته کردن عناصری را که نور مرئی گسیل می کنند دارد.
▪ کاربردهای پلاسما
پلاسما کاربردهای فراوانی در صنایع مختلف دارد که اهم آنها به شرح زیر است:
مطالعه فضای اطراف زمین، تبدیل انواع مختلف انرژی، لیزرهای گازی، چاقوی پلاسما، تفنگ الکترونی، لامپ پلاسما و تلویزیون پلاسما.
● TFT
تکنولوژی TFT تکنولوژی ای است که در شکل پیشرفته آن LCD را می سازند (Liquid crystal Display) به عبارت دیگر وقتی صحبت از TFT می کنیم، منظور همان LCD است که از تلفن های همراه تا رایانه های جیبی (Packet PC) و سایر دستگاه هایی که دارای صفحه نمایش هستند از آن بهره می گیرند، (TFT (Thin Film Transistor بدین صورت عمل می کند که روی یک صفحه بسیار نازک و شفاف تعداد مشخصی از ترانزیستورها که نسبت مستقیم با ابعاد صفحه نمایش دارند، قرار می گیرد به گونه ای که جهت روشنایی یک پیکسل یا نقطه نورانی، سه ترانزیستور جهت رنگ های آبی، سبز و قرمز تعبیه شده و با جریان الکتریکی متناسب با تصویری که نمایش داده می شود، از عبور نورهای پشت زمینه خود که توسط لامپ فلورسنت روشن شده جلوگیری و یا اجازه ورود کم یا زیاد نور را می دهد و آنچه که شما به عنوان کاربر نهایی خواهید دید، حاصل ترکیب این عناصر است.
● نمایشگرهای نسل آینده
هم اکنون رقابت سنگینی بین سازندگان تجهیزات الکترونیکی مانند شرکت های سونی و سامسونگ در زمینه ساخت نمایشگرهایOLED (دیود ارگانیک) در حال جریان است. در فناوری OLED از موادی که از خود نور منتشر می کنند و نیازی به لامپ پشتیبان ندارند، استفاده می شود. نمایشگرهایی که از تکنولوژی OLED بهره می برند در مقایسه با فناوری های امروزی نازک تر بوده و انرژی کمتری مصرف می کنند و به علاوه دارای کیفیت نمایش بالاتری نیز هستن

روزنامه ايران

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.
● 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.
● 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
۱) 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 .
۲) 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 .
۳) 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 .
۴) سد پتانسیل باعث که از حرکت و ترکیب بیشتر الکترونها و حفره ها در لایه سد جلوگیری به عمل آید .
۵) 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 دوید در بایاس موافق یا معکوس 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
۱) دیود اتصال نقطه ای
۲) دیود زنر
۳) دیود نور دهنده LED
۴) دیود خازنی ( واراکتور )
۵) فتو دیود
▪ دیود اتصال نقطه ای
دیود های معمولی در بایاس معکوس ایجاد ظرفیت خازنی ( حدود PF ) 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 یه 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
ـ ولتاژ زنر : ولتاژی که دیود زنر به ازای آن در بایاس معکوس ، هادی می شود به ولتاژ زنر معروف است .
▪ دیود نوردهنده LED
این دوید 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 مزایا 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 اکتر 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 ۰.۷ 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.

دانش ما ( www.daneshema.com )

هرگونه شکست یا جداشدگی در سنگ را گویند که در نتیجه ی عواملی چون فشار سیال، تنش‌های لایه‌ای، تنش‌های تکتونیکی و غیره حاصل شود.
▪ مخازن شکافدار طبیعی :

● واژگان:
▪ شکاف:
هرگونه شکست یا جداشدگی در سنگ را گویند که در نتیجه ی عواملی چون فشار سیال، تنش‌های لایه‌ای، تنش‌های تکتونیکی و غیره حاصل شود.
▪ مخازن شکافدار طبیعی :
آن دسته از مخازنی را گویند که وجود شکاف در آنها نقش عمده ای (مثبت و یا منفی) در تولید سیال نفتی ایفا نماید.
▪ شبکه عصبی مصنوعی:
شبکه ایست ملهم از سیستم عصبی انسان جهت پردازش اطلاعات، با بهره گیری ازحداقل سه لایه (ورودی، پنهان و خروجی) از نقاط (nodes) و اوزان ارتباط دهنده آنان (nerves) .
● لزوم مطالعه و مدل سازی مخازن شکافدار طبیعی:
مخازن شکافدار طبیعی از پیچیده ترین ساختارهای زمین شناسی در علم مهندسی نفت و در عین حال از عمده ترین منابع تولید هیدروکربن در سراسر جهان و بالاخص کشورمان به حساب می آیند، لذا مشخصه سازی و مدل سازی آن‌ها همواره محل چالش مهندسین نفت بوده است. وجود انبوهی از شبکه شکاف‌ها در این گونه مخازن نقش بسزایی در هدایت سیالات نفتی به سمت چاه‌ها و نیز گاها ممانعت در امر تولید ایفا می نماید که خود سبب بروز فرضیات و سناریوهای متعدد برای تولید بهینه‌ی اقتصادی از این مخازن می‌گردد. در عین حال دشواری‌های فراوانی برای شناخت مخازن شکافدار طبیعی وجود دارد.
باید توجه کرد که کسب اطلاعات از خصوصیات گوناگون سنگ و شکاف در این‌گونه مخازن محدود به یک ابزار خاص نیست و نمی‌توان با بهره مندی از یک فن آوری مشخص، به تمام ابعاد و پیچیدگی‌های آنان پی برد. در واقع وسایل و ابزارآلات اندازه گیری خصوصیات در این مخازن دامنه (scale) وسیعی را دربر می‌گیرند. برای نمونه از خروجی‌های لرزه نگاری (seismic) برای شناسایی شکست‌های عمده (major faults) با ابعاد کیلومتری در مخزن می توان استفاده کرد و در همین حال آزمایشات گوناگون بر روی مغزه (core) امکان بازشناسی ترک‌های بسیار کوچک در ابعاد میلیمتری را مهیا می سازد.
بنابر این جامعیت عملکرد مشخصه سازی در این مخازن منوط به استفاده هوشمند و صحیح از اطلاعات بسیار متنوع موجود و در عین حال یافتن ارتباط (correlation) میان چنین اطلاعاتی است. روش‌های مختلف مدل‌سازی مخازن استفاده هوشمند و تعیین رابطه‌ی میان اطلاعات اخذ شذه از مخزن را برعهده دارند.
امروزه عمده روش های موجود برای مدل سازی مخازن شکافدار طبیعی استفاده از مفاهیم زمین آماری و مدل سازی فضایی خصوصیات مختلف سنگ و شکاف با بهره گیری از علم آمار می باشد، اما محدودیت‌های موجود در برآورد ارتباط (correlation) میان خصوصیات مختلف شکاف (از قبیل اندازه (size) ، شیب (orientation) ، دهانه (aperture) و ...) در علم زمین آمار، امکان استفاده ی حداکثر دو پارامتر و جستجوی ارتباط بین آن‌ها را به مهندس نفت می دهد که خود عامل پیدا کاستی در مدل و سطحی بودن نتایج است.
● کاربرد هوش مصنوعی:
با ظهور مفاهیم هوش مصنوعی (AI) و بالاخص شبکه‌های عصبی مصنوعی (ANN) و کاربرد روزافزون آن در مباحث مختلف صنایع بالادستی نفت در سال‌های اخیر، توجه بسیاری از محققان برای بهره گیری از آن‌ها در مدل سازی مخازن شکافدار طبیعی جلب گردیده است. قابلیت استفاده از ورودی‌های متنوع و بعضا متناقض (دقیقا مانند آنچه نتایج آزمایشات مختلف در ابعاد گوناگون در مخازن شکافدار طبیعی بدست می دهند) و در آمیختن هوشمند آن‌ها با استفاده از توابع وزن‌دار و بهینه‌سازی و خاصیت آموزش‌پذیری شبکه و در نهایت محدود نبودن توابع خروجی به مقادیری ریاضی و فرمولیزه، توانایی شبکه‌های عصبی مصنوعی را در مدل سازی دقیق‌تر و منطبق با واقعیات نشان می‌دهد.
● مراحل مشخصه سازی و مدل سازی:
شکل شماره‌ی ۱ به صورت شماتیک مراحل گوناگون جهت تولید یک مدل بهینه و منطبق بر واقعیات از توزیع هندسی تمام شکاف‌ها در فضای مخزن را نشان می دهد:

برگزاری ایسنا ( www.isna.ir )

هرگونه شکست یا جداشدگی در سنگ را گویند که در نتیجه ی عواملی چون فشار سیال، تنش‌های لایه‌ای، تنش‌های تکتونیکی و غیره حاصل شود.
▪ مخازن شکافدار طبیعی :

● واژگان:
▪ شکاف:
هرگونه شکست یا جداشدگی در سنگ را گویند که در نتیجه ی عواملی چون فشار سیال، تنش‌های لایه‌ای، تنش‌های تکتونیکی و غیره حاصل شود.
▪ مخازن شکافدار طبیعی :
آن دسته از مخازنی را گویند که وجود شکاف در آنها نقش عمده ای (مثبت و یا منفی) در تولید سیال نفتی ایفا نماید.
▪ شبکه عصبی مصنوعی:
شبکه ایست ملهم از سیستم عصبی انسان جهت پردازش اطلاعات، با بهره گیری ازحداقل سه لایه (ورودی، پنهان و خروجی) از نقاط (nodes) و اوزان ارتباط دهنده آنان (nerves) .
● لزوم مطالعه و مدل سازی مخازن شکافدار طبیعی:
مخازن شکافدار طبیعی از پیچیده ترین ساختارهای زمین شناسی در علم مهندسی نفت و در عین حال از عمده ترین منابع تولید هیدروکربن در سراسر جهان و بالاخص کشورمان به حساب می آیند، لذا مشخصه سازی و مدل سازی آن‌ها همواره محل چالش مهندسین نفت بوده است. وجود انبوهی از شبکه شکاف‌ها در این گونه مخازن نقش بسزایی در هدایت سیالات نفتی به سمت چاه‌ها و نیز گاها ممانعت در امر تولید ایفا می نماید که خود سبب بروز فرضیات و سناریوهای متعدد برای تولید بهینه‌ی اقتصادی از این مخازن می‌گردد. در عین حال دشواری‌های فراوانی برای شناخت مخازن شکافدار طبیعی وجود دارد.
باید توجه کرد که کسب اطلاعات از خصوصیات گوناگون سنگ و شکاف در این‌گونه مخازن محدود به یک ابزار خاص نیست و نمی‌توان با بهره مندی از یک فن آوری مشخص، به تمام ابعاد و پیچیدگی‌های آنان پی برد. در واقع وسایل و ابزارآلات اندازه گیری خصوصیات در این مخازن دامنه (scale) وسیعی را دربر می‌گیرند. برای نمونه از خروجی‌های لرزه نگاری (seismic) برای شناسایی شکست‌های عمده (major faults) با ابعاد کیلومتری در مخزن می توان استفاده کرد و در همین حال آزمایشات گوناگون بر روی مغزه (core) امکان بازشناسی ترک‌های بسیار کوچک در ابعاد میلیمتری را مهیا می سازد.
بنابر این جامعیت عملکرد مشخصه سازی در این مخازن منوط به استفاده هوشمند و صحیح از اطلاعات بسیار متنوع موجود و در عین حال یافتن ارتباط (correlation) میان چنین اطلاعاتی است. روش‌های مختلف مدل‌سازی مخازن استفاده هوشمند و تعیین رابطه‌ی میان اطلاعات اخذ شذه از مخزن را برعهده دارند.
امروزه عمده روش های موجود برای مدل سازی مخازن شکافدار طبیعی استفاده از مفاهیم زمین آماری و مدل سازی فضایی خصوصیات مختلف سنگ و شکاف با بهره گیری از علم آمار می باشد، اما محدودیت‌های موجود در برآورد ارتباط (correlation) میان خصوصیات مختلف شکاف (از قبیل اندازه (size) ، شیب (orientation) ، دهانه (aperture) و ...) در علم زمین آمار، امکان استفاده ی حداکثر دو پارامتر و جستجوی ارتباط بین آن‌ها را به مهندس نفت می دهد که خود عامل پیدا کاستی در مدل و سطحی بودن نتایج است.
● کاربرد هوش مصنوعی:
با ظهور مفاهیم هوش مصنوعی (AI) و بالاخص شبکه‌های عصبی مصنوعی (ANN) و کاربرد روزافزون آن در مباحث مختلف صنایع بالادستی نفت در سال‌های اخیر، توجه بسیاری از محققان برای بهره گیری از آن‌ها در مدل سازی مخازن شکافدار طبیعی جلب گردیده است. قابلیت استفاده از ورودی‌های متنوع و بعضا متناقض (دقیقا مانند آنچه نتایج آزمایشات مختلف در ابعاد گوناگون در مخازن شکافدار طبیعی بدست می دهند) و در آمیختن هوشمند آن‌ها با استفاده از توابع وزن‌دار و بهینه‌سازی و خاصیت آموزش‌پذیری شبکه و در نهایت محدود نبودن توابع خروجی به مقادیری ریاضی و فرمولیزه، توانایی شبکه‌های عصبی مصنوعی را در مدل سازی دقیق‌تر و منطبق با واقعیات نشان می‌دهد.
● مراحل مشخصه سازی و مدل سازی:
شکل شماره‌ی ۱ به صورت شماتیک مراحل گوناگون جهت تولید یک مدل بهینه و منطبق بر واقعیات از توزیع هندسی تمام شکاف‌ها در فضای مخزن را نشان می دهد:

برگزاری ایسنا ( www.isna.ir )