Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Problemy termiczne w układach elektronicznych
Tok studiów:
2014/2015
Kod:
IET-1-620-s
Wydział:
Informatyki, Elektroniki i Telekomunikacji
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Elektronika i Telekomunikacja
Semestr:
6
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Osoba odpowiedzialna:
prof. dr hab. inż. Kos Andrzej (kos@agh.edu.pl)
Osoby prowadzące:
dr inż. Bratek Piotr (bratek@agh.edu.pl)
dr inż. Ireneusz Brzozowski (brzoza@agh.edu.pl)
Dziurdzia Piotr (dziurdzi@agh.edu.pl)
Krótka charakterystyka modułu

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń)
Wiedza
M_W001 Student wie co jest przyczyną powstawania start energii w układach elektronicznych ET1A_W12, ET1A_W05, ET1A_W02 Aktywność na zajęciach
M_W002 Student wie na czym polega projektowanie energooszczędnych układów analogowych i cyfrowych ET1A_W13, ET1A_W15, ET1A_W14, ET1A_W12 Aktywność na zajęciach
M_W003 Student wie jak redukować zbędna energię strat cieplnych w układach analogowych i cyfrowych. ET1A_W16, ET1A_W05, ET1A_W02 Aktywność na zajęciach
M_W004 Student posiada wiedzę na temat sposobów odprowadzania ciepła z układów i wykorzystywania go do zwrotnego zasilania tych układów (harwestingu). ET1A_W21, ET1A_W05, ET1A_W02 Aktywność na zajęciach
Umiejętności
M_U001 Student umie oszacować wydajność obliczeniową procesora numerycznego przetwarzającego informację elektronowo na podstawie jego systemu chłodzenia. ET1A_U12, ET1A_U07 Aktywność na zajęciach
M_U002 Student potrafi ocenić wpływ warunków środowiska na skuteczność chłodzenia systemu elektronicznego. ET1A_U07, ET1A_U22 Aktywność na zajęciach
M_U003 System potrafi zaprojektować prosty system harwestingowy ET1A_U12, ET1A_U06, ET1A_U01 Aktywność na zajęciach
M_U004 Student potrafi zaprojektować system chłodzenia układu elektronicznego stosownie do jego zastosowania. ET1A_U14, ET1A_U15, ET1A_U22 Aktywność na zajęciach
Kompetencje społeczne
M_K001 Student potrafi pracować zespołowo. ET1A_K06, ET1A_K04 Aktywność na zajęciach
M_K002 Student godnie reprezentuje środowisko inżynierii technicznej. ET1A_K05, ET1A_K03 Aktywność na zajęciach
Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Inne
E-learning
Wiedza
M_W001 Student wie co jest przyczyną powstawania start energii w układach elektronicznych + - + - - - - - - - -
M_W002 Student wie na czym polega projektowanie energooszczędnych układów analogowych i cyfrowych + - + - - - - - - - -
M_W003 Student wie jak redukować zbędna energię strat cieplnych w układach analogowych i cyfrowych. + - + - - - - - - - -
M_W004 Student posiada wiedzę na temat sposobów odprowadzania ciepła z układów i wykorzystywania go do zwrotnego zasilania tych układów (harwestingu). + - + - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student umie oszacować wydajność obliczeniową procesora numerycznego przetwarzającego informację elektronowo na podstawie jego systemu chłodzenia. + - + - - - - - - - -
M_U002 Student potrafi ocenić wpływ warunków środowiska na skuteczność chłodzenia systemu elektronicznego. + - + - - - - - - - -
M_U003 System potrafi zaprojektować prosty system harwestingowy + - + - - - - - - - -
M_U004 Student potrafi zaprojektować system chłodzenia układu elektronicznego stosownie do jego zastosowania. + - + - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Student potrafi pracować zespołowo. + - - - - - - - - - -
M_K002 Student godnie reprezentuje środowisko inżynierii technicznej. + - - - - - - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:

1. Pasożytnicze źródła ciepła w układach elektronicznych. Temperatura jako miara energii wewnętrznej – 1 h
2. Różne mechanizmy transportu ciepła: – 3h
– przewodzenie
– konwekcja
– radiacja
3. Ciepło jako zjawisko szkodliwe. Sposoby redukcji strat cieplnych. Sposoby chłodzenia układów i systemów elektronicznych – 2 h
4. Projektowanie energooszczędnych układów elektronicznych 2 h
5. Systemy wykorzystujące energię strat cieplnych układów do ich wtórnego zasilania-4h.

Ćwiczenia laboratoryjne:

1. Ciepło w elektronice – czy jest się czym przejmować? Wpływ temperatury na charakterystyki elementów półprzewodnikowych.
Pomiary charakterystyk prądowo-napięciowych podstawowych elementów elektronicznych (dioda, JFET, BJT, MOSFET) w różnych temperaturach z wykorzystaniem komory termicznej. Określenie współczynników termicznych. Obserwacja pracy konkretnego układu elektronicznego (wzmacniacz, układ cyfrowy) w różnych temperaturach – pomiary i porównanie parametrów.
2. Duży może więcej – szybkość oddawania ciepła. Pomiar rezystancji termicznej tranzystorów.
Pomiary rezystancji termicznej kilku tranzystorów o różnych obudowach metodami pośrednimi. Analiza wpływu wielkości obudowy i sposobu montażu do radiatora na efektywność przekazywania ciepła.
3. Cieplej, coraz cieplej … chłodniej. Pasywne chłodzenie układów elektronicznych.
Badanie radiatorów pasywnych (różne rodzaje radiatorów), zastosowanie wentylatora – konwekcja, itp. Dobór radiatora oraz warunków chłodzenia na jej efektywność – co zrobić, żeby było chłodniej.
4. Uff jak gorąco… Ciepło we współczesnych urządzeniach elektronicznych.
Pomiary pirometryczne i termograficzne podzespołów elektronicznych (rezystor, tranzystor, aktywny radiator) jak również innych urządzeń elektronicznych i energetycznych. Rozkład temperatur w komputerze PC i laptopie. Termograficzne diagnozowanie urządzeń.
5. Chłodniej, coraz chłodniej – aktywne chłodzenie. Czy możliwe jest wymuszenie chłodzenia mikroukładów elektronicznych bez udziału części i elementów ruchomych?
Budowa i zasada działania modułu termoelektrycznego (Peltiera). Modelowanie elektrotermiczne i symulacje rozchodzenia się i rozpraszania ciepła podczas aktywnego chłodzenia. Aktywny radiator – projekt oraz eksperymenty pomiarowe z radiatorem o regulowanej rezystancji termicznej. Chłodzenie mikroukładów poniżej temperatury otoczenia.
6. Czy ciepło w elektronice to tylko “samo zło”?. Wykorzystanie ciepła odpadowego do zasilania układów elektronicznych.
Energy harvesting – pozyskiwanie energii środowiska do zasilania mikrosystemów elektronicznych. Budowa i zasada działania generatora termoelektrycznego. Symulacje elektrotermiczne procesu konwersji termoelektrycznej. Mikroukłady do przetwarzania i zarządzania energią pozyskaną z ciepła. Projekt węzła sieci sensorowej “zasilanego” ciepłem odpadowym.

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 88 godz
Punkty ECTS za moduł 3 ECTS
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 12 godz
Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych 18 godz
Dodatkowe godziny kontaktowe z nauczycielem 30 godz
Udział w wykładach 28 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

1. Warunkiem uzyskania pozytywnej oceny końcowej jest uzyskanie pozytywnej oceny z laboratorium oraz egzaminu z wykładu.
2. Obliczamy średnią ważoną z ocen z laboratorium (40%) i egzaminu (60%).
3. Wyznaczmy ocenę końcową na podstawie zależności:
if sr>4.75 then OK:=5.0 else
if sr>4.25 then OK:=4.5 else
if sr>3.75 then OK:=4.0 else
if sr>3.25 then OK:=3.5 else OK:=3
4. Jeżeli pozytywną ocenę z laboratorium i egzaminu uzyskano w pierwszym terminie i dodatkowo student był aktywny na wykładach, to ocena końcowa jest podnoszona o 0.5.

Wymagania wstępne i dodatkowe:

- Podstawy fizyki
- Podstawy projektowania analogowych i cyfrowych układów scalonych

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1. A. Gołda, A. Kos, Projektowanie układów scalonych CMOS, WKiŁ, Warszawa, 2010
2. A. Kos, Modelowanie hybrydowych układów mocy i optymalizacja ich konstrukcji ze względu na rozkład temperatury, Wydawnictwa AGH, Kraków 1994
3. A. Kos, G. De Mey Thermal modelling and optimisation od power microcircuits, Electrochemical Publications, Bristol, England, 1997
4. B. Staniszewski, Wymiana ciepła, PWN, Warszawa 2009

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Nie podano dodatkowych publikacji

Informacje dodatkowe:

Brak