臺北科技大學機電整合研究所學位論文
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在多種應變矽的方法中，以矽鍺源汲極(SiGe-S/D)為相當可行的技術之ㄧ，但是應用在(110)晶圓面上，其特性與機制尚未十分地清楚。此外在近五年來，漸漸也有作者在研究由溫度效應對應變MOSFET產生的影響，且探討到散射(scattering)機制的問題，但針對SiGe-S/D因溫度而產生的效應，文獻探討的並不多。 所以本研究使用(110)的晶圓面，對具SiGe-S/D與矽源汲極(Si-S/D)的MOSFET以及未受應變的MOSFET，就通道長度的不同，探討溫度對其載子遷移率的影響。實驗的測試以25 o C與125 o C兩種溫度進行。在測試中，分別在兩種溫度下測量出不同通道長度之MOSFET的驅動電流以及計算出載子的遷移率。在完成實驗後，進行結果與討論。結果發現，在MOSFET上，三種元件皆受到溫度升高而導致載子遷移率劣化，是因為受到聲子散射 (phonon scattering) 所影響。此外，將結果由公式計算得知，長通道比短通道較易受溫度的影響，除了聲子散射之外，最主要是因為通道較長，載子與晶格互相撞擊的機會較多，導致載子遷移率減少量比短通道來得多。另一方面，無論通道長短，n-MOSFET之拉應變與p-MOSFET之壓應變愈大者，其溫度的影響效應愈大。
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本研究主要將微波電漿束化學氣相沉積(Microwave plasma jet chemical vapor deposition, MPJCVD)系統腔體平台，透過PC-Base控制單元，傳送、讀取周邊設備訊號源，並使用自行撰寫的VB程式人機介面，結合CCD camera達到即時監測與控制的目的。此系統最大的特色在於使用高精度的電動缸，取代人工調整微波功率的滑動式短路器檔板位置，並提供近端手動遙控控制模式，以及遠端監控模式，使實驗操作精確性更高、提高變換參數之可靠性，增加日後實驗的多元性。使用高頻結構模擬軟體(HFSS)，以導波波長λg : 173.4 mm的1/4倍為調整各軸滑動式短路器檔板的最小距離，由模擬MPJCVD系統腔體內電場分布的情形，預測電漿可能產生的區域。由模擬結果發現當X軸檔板固定在λg或2/4λg位置時，Y軸檔板為3/4λg及1/4λg，Z軸檔板在3/4λg及1/4λg的位置下之組合，試片上方的蓋板電場最大平均電場值為3.7×103 V/m，經由實驗驗證此位置為產生電漿最佳位置。使用可程式控制之MPJCVD系統成長奈米碳管，分別通入甲烷、氫氣、氮氣，比例為10:90:20 sccm，改變微波功率800~1200 W，皆可成功長出奈米碳管，由拉曼光譜檢測分別在1590 cm-1(D-band)及1321 cm-1(G-band)均有碳管特徵峰值，其中以1000 W的碳管結構最佳ID/IG比為0.84，由場發射量測此碳管之起始電場為0.74 V/um，且具有極佳的疏水特性，接觸角均為150°以上。
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本論文應用RFID、Load Cell、網路傳輸、無線傳輸等技術，發展出一套庫存監控系統，並將此系統首先應用在校園的化學品GHS管理平台，即時監控實驗室內有害化學品的存取狀況及重量。 所開發RFID自動化無線感測庫存管理系統可以週期性及自動更新被監測的化學品庫存及存取狀況資訊給遠端網路伺服器，如發生狀況可以立即請求檢查化學品的儲存狀況，可以在短時間內防止或查出實驗室不當操作或危害行為以保證校園安全。不同於傳統庫存監控系統，本系統可以自動查出在化學品容器上的重量變化以及記錄，提升對存貨的管理也可以增進實驗室效率。 本自動化系統在實驗室內部傳輸資料使用無線傳輸方式，可以簡易的安裝在實驗室大部分的區域。它可利用網際網路與遠端伺服器上的GHS管理平台伺服器連接，更可透過互連的網際網路傳送到更高層的管理平台。使用本系統確實可有效改進毒性化學品的庫存管理及增進校園安全。 本自動化系統除了利用在實驗室化學品管理外，未來各可應用此項技術在工業資材、商業貴金屬、民生食品等領域，以創造更多的市場價值。
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近年來由於微機電技術的蓬勃發展，使得電子機械元件逐漸微小化、輕量化及高效能，因此造就無人載具的發展空間更加寬廣。而往年無人載具僅應用於軍事國防上，但近年來逐漸開放予民間使用，以供應用在學術、商業等用途上。 本研究之目標在於開發ㄧ具有路徑跟隨功能之無人載具，藉由載具上硬體設備提供之地理位置資訊，使載具自動導航於目標路徑上。在載具之導航法則方面，透過指標性規格針對數種現今常被採用的導航方法進行比較，最後以具有航行軌跡誤差權重修正特性的路徑跟隨導航向量修正法作為本研究之導航法則，並提出適應性調校控制法改善此方法之缺點，以呈現最佳的修正效果。在控制器設計上，則以PID及Fuzzy兩種控制法則作為本研究載具之控制器，先後進行模擬及實測。 在硬體系統整合實現部份，本研究結合導航用之全球定位系統接收器、數位指北針及無線通訊系統，來獲得無人載具之位置與姿態資訊，透過導航法則修正與控制器調變，控制載具姿態，完成自動導航工作。
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本文主要針對欠致動系統提出二種智慧型控制策略，以評估其控制可行性。首先使用分層滑動模式控制(hierarchical sliding-mode control)方法控制二階欠致動系統的球型機器人。接著提出模糊控制器來修正分層滑模控制的參數，其主要藉由滑模函數當作輸入，進而即時地調節子系統滑模面的斜率和趨近律，而達到提高系統的動態性能。目前藉由電腦模擬來驗證控制器的可行性，且利用互補濾波器完成控制系統姿態估測。
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溫度量測是各項量測的基礎，熱電偶溫度計是最常用的工具之一。熱電偶感測頭型式有片狀型、線圈型、滾輪型、平板型、磁吸型等多種型式，而熱電偶線及補償導線的種類有K, E, J, T, R, B, S, N, C等九種。本研究特別針對表面型K-type熱電偶線，感測點依不同的焊接接點型式、熱電偶線的尺寸(寬度與厚度)、感測頭型式(單片型、三片型、線圈型、滾輪型)等，探討正確量測方法對表面溫度之量測誤差與反應速率的影響。 研究結果顯示：(1)感測頭的焊接接點型式並不會影響溫度量測的精確度與反應速率；(2)熱電偶線的尺寸(寬度與厚度)與量測的精度無關，但會影響反應速率；寬度愈窄或厚度愈薄，反應速率愈快；(3)單片型與三片型感測頭均能精確的量測溫度，但單片型會因人員操作不當，造成感測點偏移；三片型則因兩側有支撐，而不會導致溫度測量的誤差。(4)線圈型感測頭的反應速率比片狀型要慢，但較能耐高溫、富彈性而壽命長，且能應用在不平整的表面；(5)滾輪型熱電偶在滾動狀態下的反應速率較靜止狀態下為快，但必須考慮表面摩擦係數的問題。
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在近十年來，機器人科技迅速發展。在早期機器人只能做一些簡單或是重複的動作，但是現在機器人可以變得更聰明。在眾多種類的機器人當中其中有一種是為自主性移動機器人，其特性是可以自己決定要行走的方向。機器鼠是一種小型的自主性移動機器人，它可以在未知的迷宮當中，能夠以最快的速度從起點走到終點。在機器鼠當中高效能的演譯法是非常重要的，它不但可以避免機器鼠受困於迷宮當中而且還可以快速地找到正確的路徑。在此，本論文提供一種改良式位能數值理論於迷宮機器鼠路徑演譯法。模擬結果顯示出該演譯法可以辨識迷宮的路徑比原有的演譯法具有更好的性能，可以從student’s t-test知道此一結果。並且模擬程式可以在機器鼠比賽當中模擬出各種階段的路徑，包括從起點到終點之間的路徑搜尋，返回時從終點到起點之間的路徑搜尋，再以所知的最短的路徑從起點跑到終點。在經過模擬測試過後，本演譯法實際應用在AIRAT 2(已商業化的產品)上。在評估此應用的準則，主要是基於此改良式演譯法在迷宮當中能夠走較短的路徑，而對於牆的偵測、馬達控制、行走速度並不列入主要的考慮當中。評估此結果顯示出AIRAT 2並不能解決所有的迷宮，原因不是在於此演譯法 (改良式位能數值理論)，而是在於其運動的方法需要加以改善。
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自組織模糊控制器已被應用在控制工程上。在控制過程中, 它可以重零規則庫不斷更新自組織模糊控制器之模糊規則庫。它改善了適當找到隸屬函數和模糊規則設計的模糊邏輯控制器問題。但是,在工程上的應用,自組織模糊控制器的參數學習速率和權重因子不易調整的問題。為了解決自組織模糊控制器所引起的問題, 本研究提出自組織模糊滑動模式徑向基底函數類神經網路控制器。自組織模糊滑動模式徑向基底函數類神經網路控制器應用徑向基底函數類神經網路即時調整自組織模糊控制器的學習速率和權重因子來得到適當的參數。為了確認自組織模糊滑動模式徑向基底函數類神經網路控制器的適用性, 自組織模糊滑動模式徑向基底函數類神經網路控制器應用系統操作的轉折點。然後對控制型能進行了評估。由模擬結果得知, 自組織模糊滑動模式徑向基底函數類神經網路控制器比自組織模糊控制和自組織模糊滑動模式控制器有較好的控制性能, 改善定力切削控制性能。
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本研究利用LED照明燈具取代傳統日光燈或T5燈管做為照明光源，達到節約能源的目的，再應用UHF RFID系統的遠距離讀取標籤及和即時訊號反饋之特性，來當作LED照明的控制系統。RFID電子標籤與天線的搭配感應方式，可依照物體不同狀態調控不同照度，可以容易的達到照明亮度的改變，並依照CNS照度規範，最多能夠節省50%的用電能源，有效達到節能的目的。另外，利用多RFID對資料的可辨識性，由電子標籤儲存不同的資訊，以遠距離讀取實現遠端無線無電的燈具亮度調整。所以LED照明結合RFID技術，實現分區調整照明亮度，可以達成能源節約之目的。
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高速加工系統要求進給過程中，速度變化盡可能平穩，即要求系統加減速具有高度的平滑性。本研究先對前後加減速進行了分析，選擇前加減速作為系統的加減速方式，並對這種選擇進行了詳細的分析。 在運動控制上之加減速規劃理論，介紹了具有速度與加速度及急跳度限制之加減速規劃。傳統的梯形加減速和指數型加減速演算法在進給過程中存在衝擊，不適於高速進給系統。然後提出了S曲線、三角函數、多項式合成等幾種適用於高速進給的平滑加減速演算法。藉由加減速規劃敘述了機床衝擊和震動對機床造成的危害，且分析了造成機床衝擊和震動的原因。 為了能實現三軸同動之運動控制，且做出比傳統插值法更複雜的曲線，故採用參數式曲線插值原理，且搭配數種加減速規劃，結合降低速度波動率的參數曲線插值演算法實現，進而提高機台運動的平穩性與精密度，且分析了造成誤差之原因與速度波動率。本研究使用了PI公司所生產之C-843運動控制卡及M511型之X-Y-Z平台，結合AutoCAD內建之VBA語言撰寫介面，設計出方便使用的人機介面。