اعلام جامعة بابل | مناقشة أطروحة دكتوراه في هندسة بابل

مناقشة أطروحة دكتوراه في هندسة بابل

نشر بواسطة : سهير حسين طالب

تاريخ الخبر : 23/7/2024

عدد المشاهدات : 75

ناقش قسم الهندسة الكهربائية في كليتنا أطروحة الدكتوراه المقدمة من قبل طالبة الدكتوراه ضفاف طلال شاكر كجزء من نيل شهادة الدكتوراه في تخصص الهندسة الكهربائية عن اطروحتها الموسومة تصميم مقترح لرنان الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة للتطبيقات منخفضة الطاقة
A Proposed Design of Micro-Electromechanical Systems Resonator for Low-Power Applications

وضمت لجنة المناقشة الأستاذ الدكتور قاسم كرم عبد الله رئيساً وعضوية كل من الأستاذ الدكتور رائد ثعبان حمد – الجامعة التكنولوجية – كلية الهندسة والأستاذ المساعد الدكتور حيدر صاحب منجي والأستاذ المساعد الدكتور حمزة محمد رضا يحيى – جامعة المستقبل – كلية الهندسة والأستاذ المساعد الدكتور مصطفى رشيد إسماعيل بالإضافة الى السيد المشرف الأستاذ الدكتور سعد سفاح حسون عضواً ومشرفا .
ملخض الاطروحة : يُشار إلى المكونات الكهرو ميكانيكية المصغرة التي تم إنشاؤها من خلال استخدام عمليات التصنيع الدقيق، باسم الأنظمة الكهرو ميكانيكية الدقيقة (MEMS). أحد المكونات الرئيسية في أجهزة MEMS هو مرنان MEMS، والذي يوفر العديد من المزايا نظرًا لحجمه الصغير حيث يسمح حجمها الصغير للرنانات بالاهتزاز عند ترددات عالية. في الآونة الأخيرة، تلقت مرنانات الأنظمة الكهرو ميكانيكية الدقيقة (MEMS) اهتمامًا كبيرًا بسبب الاهتمام المتزايد بالرنانات ذات ترددات التشغيل العالية لتلبية احتياجات التطبيقات المختلفة مثل اتصالات الجيل الخامس (5G) والاستشعار اللاسلكي ومعالجة البيانات عالية السرعة.
في هذه الأطروحة، تم استخدام رنانات الموجات الصوتية ذات الاغشية الرقيقة) FBAR). FBAR هو نوع من اجهزة الرنان MEMS التي تستخدم الموجات الصوتية لمجموعة متنوعة من التطبيقات، وخاصة الترددات الراديوية (RF) وأجهزة الميكروويف. يشتمل تصميم FBAR على طبقة رقيقة كهرو ضغطية موضوعة بين قطبين كهربائيين معدنيين، مما يخلق نظام رنين. في هذه الأطروحة، تم اقتراح أربعة رنانات FBAR ذات أشكال هندسية وسعة مختلفة. تم اقتراحAl0.88 Sc0.12N كمادة كهرو ضغطية في جميع الرنانات ومن ثم مقارنتها بالمواد الكهرو ضغطية التقليدية، وهي ZnO وAlN وLiNbo3 وPZT. تتكون طبقات القطب من خمس مواد مختلفة من الأقطاب الكهربائية: الألومنيوم، الذهب، البلاتين، التنغستن، والموليبدينوم.
تم تصميم مرنانات FBAR المقترحة ومحاكاتها باستخدام برنامج MATLAB 2021b وCOMSOL 6.1. تهدف المحاكاة إلى تحسين معايير أدائها، مثل تردد الرنين، وعامل الجودة، والاقتران الكهروميكانيكي الفعال بالإضافة إلى عناصر الدائرة الكهربائية المكافئة لكل مرنان. أظهرت نتائج المحاكاة أن أداء الرنانات المقترحة أفضل من أداء الرنانات الموجودة مسبقاً. أيضًا، لديهم معامل اقتران كهروميكانيكي أكثر فعالية وتردد رنين عند استخدام Al0.88Sc0.12N كمادة كهرو ضغطية، حوالي 18.38 لجميع الرنانات و13.55 جيجا هرتز، على التوالي.
أخيرًا، تم استخدام الرنانات المقترحة كأجهزة استشعار ومرشحات في تطبيقين مختلفين. في التطبيق الاول, تم تعديل مرنان FBAR المستطيل الشكل لاستخدامه كمتحسس للغاز و الضغط. يتم تعديل العناصر الاساسية مثل سمك الطبقة الكهرو ضغطية، وخصائص المواد، وتكوين القطب الكهربائي بشكل متكرر لتحقيق تردد الرنين المطلوب وزيادة حساسية المستشعر. يوفر مستشعر FBAR المقترح حساسية ودقة عالية، مما يجعله مناسبًا لاكتشاف التغيرات الطفيفة في الظروف البيئية.
في التطبيق الثاني، تم استخدام الرنان المقترح كمرشح. لقد أثبت FBAR أنه خيار رائع، خاصة مع التركيز الحالي على المرشحات الصوتية التي تقدم أداءً عاليًا وحجمًا صغيرًا و مرشحات لاسلكية اقتصادية. تم استخدام ثلاثة انظمة (ladder, lattice and mixed) بناءً على مواصفات الرنان المقترح لتمثيل مرشح تمرير النطاق.

فاضل عباس اعلام هندسة بابل