Popis předmětu - XP34EHA

Přehled studia | Přehled oborů | Všechny skupiny předmětů | Všechny předměty | Seznam rolí | Vysvětlivky               Návod
XP34EHA Obnovitelné mikrozdroje energie pro elektroniku – energy harvesting
Role:S Rozsah výuky:2P
Katedra:13134 Jazyk výuky:CS
Garanti:Husák M. Zakončení:ZK
Přednášející:Husák M. Kreditů:4
Cvičící:Husák M. Semestr:

Anotace:

Předmět se zabývá systémovou integrací uplatňovanou při návrhu digitálních a analogových systémů s uplatňováním systémového inženýrství, řeší propojení různých typů moderních elektronických systémů na čipu a externích. Ukazuje na nové možnosti realizace a aplikace integrovaných mikrosoučástí pracujících s různými principy a veličinami využívajícími především MEMS technologií, zvyšování spolehlivost se všemi jejími atributy. Předmět představuje moderní prvky - mikroaktuátory s různými principy jejich činnosti včetně základních aplikací v průmyslu, medicíně, regulaci, řízení automobilismu, apod. Jsou zde zmíněny základní prvky využití nanotechnologií a nanoelektronických struktur. Předmět rozšiřuje odborné znalosti studentů o nejmodernější multioborové prvky na čipu s jejich širokým využitím v informačních technologiích, IoT, biomedicíně, aerospace, automobilovém průmyslu apod.

Obsah:

Jedná se o předmět sdružující různé obory na čipu (elektronika, fotonika, mechanika, biochemie.), předmět přinášející informace o vývoji nových struktur a systémů na čipu a jejich aplikací, zahrnuje informace o nových mikrosystémových technologiích uplatňovaných v informačních technologiích, IoT a dalších důležitých oblastech. Využívá znalosti z odborných předmětů zajišťovaných především v magisterských studijních programech Ek a OES. Předmět je zajišťovaný dynamickým způsobem, a proto předmět může být navštěvován i studenty z dalších studijních programů. Předměty obdobného typu jsou součástí kurzů řady technicky zaměřených prestižních univerzit: MIT: 6.717[J] Design and Fabrication of Microelectromechanical Systems (http://catalog.mit.edu/degree-charts/electrical-science-engineering-course-6-1/) Berkeley: EE 147. Introduction to Microelectromechanical Systems (MEMS) (https://www2.eecs.berkeley.edu/Courses/EE147/) ETH Zurich: 151-0621-00L Microsystems I: Process Technology and Integration, 636-0203-00L Lab Course: Microsystems and Microfluidics in Biology, 636-0114-00L Microsensors and Microsystems, 151-0172-00 U Microsystems II: Devices and Applications, 151-0642-00L Seminar on Micro and Nanosystems (https://www.ethz.ch/en/studies.html)

Osnovy přednášek:

1. Basic energy harvestor (EH) structures, energy domains, importance, interdisciplinary, applications, system integration of digital and analog systems, multi-chip configuration
2. Physical phenomena, design methods, interconnection of systems
3. EH parameters, scaling, pick-up of energy
4. Basic EH blocks, converters, power supply management
5. Basic mechanisms and structures used in EH
6. Electrostatic principle, basic structures, used technologies, circuits solving, parameters, applications in a practice
7. Piezoelectric principle, basic structures, used technologies, circuits solving, parameters, applications in a practice
8. Electromagnetic principle, basic structures, used technologies, circuits solving, parameters, applications in a practice
9. Thermal principle, basic structures, used technologies, circuits solving, parameters, applications in a practice
10. RF principle, basic structures, used technologies, circuits solving, parameters, applications in a practice
11. Biochemical principle, basic structures, used technologies, circuits solving, parameters, applications in a practice
12. Wind principle, basic structures, used technologies, circuits solving, parameters, applications in a practice
13. Micro and nanotechnology for design and realization of EHs
14. Design and realization of EH structures

Osnovy cvičení:

1. Introduction, organization of the seminars, introduction to safety in work
2. Introduction to the modeling and simulation (programs ANSYS/Coventorware)
3. Simulation and modeling of the selected EH structure (ANSYS /Coventorware)
4. Simulation and modeling of the selected EH structure (ANSYS /Coventorware)
5. Design and modeling of the selected EH structure (ANSYS /Coventorware) (device purchased from the project OPVVV)
6. Design and modeling of the selected EH structure (ANSYS /Coventorware) (device purchased from the project OPVVV)
7. Design and modeling of the selected EH structure (ANSYS /Coventorware) (device purchased from the project OPVVV)
8. Realization of the selected part of the EH structure in CTU/FEE technology (device purchased from the project OPVVV)
9. Realization of the selected part of the EH structure in CTU/FEE technology (device purchased from the project OPVVV)
10. Realization of the selected part of the EH structure in CTU/FEE technology (device purchased from the project OPVVV)
11. Realization of the selected part of the EH structure in CTU/FEE technology (device purchased from the project OPVVV)
12. Characterization of realized the EH structure (device purchased from the project OPVVV)
13. Measurement of of realized the EH structure (device purchased from the project OPVVV)
14. Presentation of semester projects

Literatura:

Povinná literatura:
[1] Husák Miroslav: Mikrosenzory a mikroaktuátory, Academia, 2008, ISBN 978 80 200 1478 8
[2] Peng Huisheng: Fiber-Shaped Energy Harvesting and Storage Devices, Springer 2015, ISBN13 (EAN): 9783662457436
[3] Spies Peter: Handbook of Energy Harvesting Power Supplies and Applications, Taylor & Francis, 2012, ISBN13 (EAN) 9789814241861
Doporučená literatura:
[1] Elvin Niell: Advances in Energy Harvesting Methods, Springer, 2013, ISBN / EAN 9781461457046
[2] Bowen Christopher R.: Modern Piezoelectric Energy-Harvesting Materials, Springer 2016, ISBN13 (EAN) 9783319291413
[3] Briscoe Joe: Nanostructured Piezoelectric Energy Harvesters, Springer 2014, ISBN13 (EAN) 9783319096315
[4] Hehn Thorsten: CMOS Circuits for Piezoelectric Energy Harvesters - Efficient Power Extraction, Interface Modeling and Loss Analysis, Springer 2016, ISBN13 (EAN) 9789402403541

Požadavky:

Předmět je zahrnut do těchto studijních plánů:

Plán Obor Role Dop. semestr
DOKP Před zařazením do oboru S
DOKK Před zařazením do oboru S


Stránka vytvořena 30.11.2020 17:50:52, semestry: L/2021-2, Z,L/2020-1, L/2019-20, Z/2021-2, připomínky k informační náplni zasílejte správci studijních plánů Návrh a realizace: I. Halaška (K336), J. Novák (K336)
Za obsah odpovídá: doc. Ing. Ivan Jelínek, CSc.