ridm@nrct.go.th   ระบบคลังข้อมูลงานวิจัยไทย   รายการโปรดที่คุณเลือกไว้

การออกแบบและจำลองตัวตรวจจับก๊าซพลังงานต่ำขนาดไมโครเมตร

หน่วยงาน จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

รายละเอียด

ชื่อเรื่อง : การออกแบบและจำลองตัวตรวจจับก๊าซพลังงานต่ำขนาดไมโครเมตร
นักวิจัย : ทิวาภรณ์ เปลี่ยนศักดิ์
คำค้น : -
หน่วยงาน : จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
ผู้ร่วมงาน : จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. คณะวิศวกรรมศาสตร์ , มานะ ศรียุทธศักดิ์
ปีพิมพ์ : 2556
อ้างอิง : http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/44340
ที่มา : -
ความเชี่ยวชาญ : -
ความสัมพันธ์ : -
ขอบเขตของเนื้อหา : -
บทคัดย่อ/คำอธิบาย :

วิทยานิพนธ์ (วศ.ม.)--จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, 2556

ตัวตรวจจับก๊าซชนิดสารกึ่งตัวนำมีข้อดีหลายประการได้แก่ ขนาดเล็ก ความไวสูง และราคาถูก แต่มีข้อเสีย คือ ใช้พลังงานสูงเนื่องจากทำงานที่อุณหภูมิสูงหลายร้อยองศาเซลเซียส การลดพลังงานที่ใช้ของตัวตรวจจับก๊าซชนิดสารกึ่งตัวนำจึงเป็นสิ่งที่ต้องได้รับการพัฒนา วิทยานิพนธ์ฉบับนี้นำเสนอวิธีการวิเคราะห์และออกแบบตัวให้ความร้อนในตัวตรวจจับก๊าซที่ใช้พลังงานต่ำ การคำนวนค่าอุณหภูมิที่เกิดขึ้นบนตัวให้ความร้อนและประสิทธิภาพของตัวให้ความร้อนทำโดยใช้หลักการการถ่ายเทความร้อน 3 ส่วนคือ การนำความร้อน การพาความร้อน และการแผ่รังสี ในการศึกษาได้ทำการตรวจสอบค่าอุณหภูมิของตัวให้ความร้อน 2 วิธี คือ การวิเคราะห์เชิงวิเคราะห์ (Analytical analysis) และการวิเคราะห์เชิงตัวเลข (Numerical analysis) โดยใช้หลักการไฟไนต์เอลิเมนต์ด้วยโปรแกรมคอมโซล เนื่องจากการถ่ายเทความร้อน จะมีผลของรูปร่าง สมบัติของวัสดุ และสภาวะแวดล้อมเข้ามาเกี่ยวข้อง ในการศึกษานี้จึงกำหนดใช้แพลตินัมเป็นวัสดุที่ใช้ทำตัวให้ความร้อน โดยในเบื้องต้นกำหนดโครงสร้างของตัวให้ความร้อนเป็นรูปแท่งสี่เหลี่ยม สำหรับการวิเคราะห์อุณหภูมิบนตัวให้ความร้อนจะเริ่มจากการกำหนดให้สภาพต้านทานไฟฟ้ามีค่าคงที่ และทำการประมาณสมการการแผ่รังสีให้อยู่ในรูปสมการเชิงเส้นตรง ผลการวิเคราะห์โครงสร้างพื้นฐานที่มีขนาดกว้าง×หนา×สูง เท่ากับ 50 µm × 0.1 µm × 2,000 µm พบว่าเมื่อพิจารณาเฉพาะการนำความร้อนและการพาความร้อน ผลการวิเคราะห์จะอุณหภูมิสูงกว่าผลจากการวิเคราะห์ที่รวมทั้งสามส่วนประมาณ 9% และเมื่อพิจารณาเฉพาะการนำความร้อนและการแผ่รังสี ผลการวิเคราะห์จะสูงกว่าผลจากการวิเคราะห์ที่รวมทั้งสามส่วนประมาณ 41% และเมื่อวิเคราะห์ผลของการแผ่รังสีโดยใช้รูปสมการเชิงเส้นพบว่าจะทำให้ค่าอุณหภูมิต่ำกว่าที่ควรจะเป็นประมาณ 5% นอกจากนี้พบว่าการวิเคราะห์อุณหภูมิในตัวให้ความร้อนโดยกำหนดให้สภาพต้านทานไฟฟ้าของตัวให้ความร้อนมีค่าคงที่จะให้ค่าอุณหภูมิสูงกว่าการวิเคราะห์เมื่อให้สภาพต้านทานไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิประมาณ 21% นอกจากนี้ในวิทยานิพนธ์นี้ได้นำเสนอการวิเคราะห์หารูปแบบโครงสร้างของตัวให้ความร้อนที่มีประสิทธิภาพสูง โดยแปรขนาดความยาวในช่วง 0.1 mm – 10 mm ความกว้างในช่วง 0.1 µm – 100 µm และความหนาในช่วง 0.1 µm -10 µm พบว่าการออกแบบตัวให้ความร้อนที่มีประสิทธิภาพสูงจะต้องออกแบบให้มีขนาดความกว้างและความหนาที่น้อยโดยคำนึงถึงความสะดวกในการใช้งานจริง ในขณะที่ความยาวที่เหมาะสมจะถูกกำหนดโดยความกว้าง ความหนา และสมบัติของสารของตัวให้ความร้อน ซึ่งจะได้ขนาดตัวให้ความร้อนที่เหมาะสมมีขนาดกว้าง 50 µm หนา 0.1 µm และยาว 2,540 µm และเมื่อป้อนแรงดัน 0.2 V จะได้อุณหภูมิสูงสุด 617K ที่จุดกึ่งกลาง และใช้พลังงาน 0.7 mW นอกจากนี้ผลการศึกษาได้แสดงให้เห็นว่าการออกแบบตัวให้ความร้อนที่บริเวณกึ่งกลางมีขนาดเล็กและบริเวณขั้วไฟฟ้ามีขนาดใหญ่จะทำให้สะดวกต่อการใช้งาน ใช้พลังงานต่ำ และมีประสิทธิภาพสูง

บรรณานุกรม :
ทิวาภรณ์ เปลี่ยนศักดิ์ . (2556). การออกแบบและจำลองตัวตรวจจับก๊าซพลังงานต่ำขนาดไมโครเมตร.
    กรุงเทพมหานคร : จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย.
ทิวาภรณ์ เปลี่ยนศักดิ์ . 2556. "การออกแบบและจำลองตัวตรวจจับก๊าซพลังงานต่ำขนาดไมโครเมตร".
    กรุงเทพมหานคร : จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย.
ทิวาภรณ์ เปลี่ยนศักดิ์ . "การออกแบบและจำลองตัวตรวจจับก๊าซพลังงานต่ำขนาดไมโครเมตร."
    กรุงเทพมหานคร : จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, 2556. Print.
ทิวาภรณ์ เปลี่ยนศักดิ์ . การออกแบบและจำลองตัวตรวจจับก๊าซพลังงานต่ำขนาดไมโครเมตร. กรุงเทพมหานคร : จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย; 2556.