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新型電荷幫浦電路設計

在本論文中，我們提出四個新設計的電荷幫浦電路。在這些電路中，共 同的特點就是皆使用倍壓電路。前兩個電路是利用串接的倍壓脈波產生器而得到隨著級數而升高的脈波電壓輸出，並將此輸出時脈提供給多級相連接的MOS二極體及電容氣之組合，而在本研究中所使用的MOS二極體為PMOSFET所製作以降低其基底效應。而第一、二個電路之差別在於倍壓脈波產生器所供應的時脈分別是一級的時脈對應一級的電荷傳輸電晶體，以及一級的時脈對應兩級的電荷傳輸電晶體之差別。在後兩個電路中，是藉由倍壓電路和一組互平行的動態反向器所構成之傳輸電晶體電荷幫浦電路。第三個電路中所使用的傳輸電晶體為nMOS和pMOS交替使用，而第四個電路的傳輸電晶體皆為pMOS，目的是要消除基底效應，以增加輸出電壓值。前兩個電路藉由HSpice TSMC 0.35μm之製程模擬，在第七級的輸出電壓分別40.6V和60.3V。後兩個電路藉由HSpice TSMC 0.18μm之製程模擬，第五級的輸出電壓分別9.6V和10.3V。其中第四個電路亦藉由TSMC 0.35μm Mixed-Signal 製程來實現IC 晶片，此晶片大小為0.8877 × 0.7244 (mm2)，其電路消耗功率為1.6mW。

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使用數位訊號處理器於無刷直流馬達驅動系統之設計

本文提出以TMS320LF2407數位信號處理器（DSP）晶片來實現無刷直流馬達驅動系統之設計控制。使用TMS320LF2407晶片，配合C語言撰寫的控制法則，非常有利於實現無刷直流馬達驅動器之設計。傳統直流馬達（DC Motor）驅動控制很容易，所以直流馬達驅動系統非常受到業界們的歡迎。然而直流馬達還是一直無法去避免碳刷週期性之損耗、維護作業頻繁、與低效率等缺點。近年來，因電子技術和微處理機的進步，使得無碳刷損耗、不需經常維護、高效率、控制更加容易之無刷直流馬達（Brushless DC Motor），逐漸取代傳統直流馬達。而使用微處理機作為控制核心，其缺點為設計過程繁複且無較高的計算速度與強大的週邊I/O功能來支援精密的數值運算。TMS320LF2407數位信號處理器晶片則在控制速度上與數學運算硬體上，提供難以被取代的優勢。

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以CPLD實現精確頻率及馬達轉速量測系統

隨著各型馬達的發展及應用，新控制理論不斷發展，無論在工業製造或是學術研究上只要涉及馬達的課題，就無法忽略轉速量測的課題。然而傳統的轉速量測方式係以計算編碼器(encoder)脈波數換算馬達轉速的方式實現。傳統方法受限編碼器精確度，為求提高量測結果的精確度則需使用高精度的編碼器。這意味著馬達控制系統的研發成本將隨編碼器精度的提高而大幅增加。 本文提出在不使用高精度編碼器的前提下，為減少傳統馬達轉速量測方式所造成的量測誤差並提高量測之精確度，以計算脈寬大小之方式實現馬達轉速量測的方法。此方法以外加的晶體振盪電路做為馬達轉速量測的基頻，並與馬達編碼器所產生的脈波頻率做比較以計算轉速，其主要優點在於使用低精度的編碼器即可提高量測精確度並縮短量測所需的時間，而達到增快馬達控制系統反應速度的目的，將使得馬達的速度控制可以更為靈敏，並達到增高馬達控制系統可靠度的最終目的。 本文設計一個CPLD電路以驗証此一新的方法，而在實驗中，我們可以精確的量測到模擬信號的頻率，並觀測到誤差值非常的小，顯示此方法的優點明顯大於傳統的轉速量測方式。

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扭轉向列型液晶薄膜外加直流與交流步階電壓下的電光效應

本篇論文主要在研究扭轉向列型液晶薄膜在外加直流偏壓下，其電光效應的改變，共計分成兩個部份：長時間外加直流偏壓下的電光反應，及外加交、直流步階電壓下的瞬時電光反應。 第一部份是製作兩種不同配向結構的樣品：1. 兩側均以PVA配向的對稱式樣品；2. 一側以PVA配向、一側以ITO配向的非對稱式樣品。分別施以100秒的直流偏壓，其均受到離子電荷的屏蔽效應影響，造成其電光曲線的改變，但是兩種樣品的表現並無太大的差異，表示ITO側的電荷注入效應並不顯著。 第二部份是在PVA配向的扭轉向列型液晶薄膜上外加步階電壓，觀測其瞬時的電光反應。1. 在外加5V交流電壓時，發現只在正常白、E模式下其電光曲線在下降後會有一突起的波峰產生。我們推測此現象是由於液晶在突然外加一步階高電壓時產生異常轉動所形成，經由光學模擬亦符合此種推測。2. 在外加二階段直流步階電壓時，發現其電光曲線有兩個波峰產生，第一個波峰是由於離子電荷累積所造成，經由推測導軸分佈及光學模擬，亦符合我們的假設，第二個波峰仍如前所述，是液晶異常轉動所導致。

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使用氧化鎵鋅透明膜增加氮化鎵基發光二極體光取出

本論文使用鎵鋅氧化物(Gallium Zinc Oxide, GZO)透明膜探討其材料特性，及GZO 薄膜經過乾式蝕刻後應用於藍光發光二極體(Light Emitting Diode, LED)，探討表面粗糙化對光取出之影響。 第一部分，利用射頻磁控濺鍍系統沉積GZO薄膜於玻璃基板上，藉由改變濺鍍條件中之射頻功率、氬氣流量與工作壓力等參數，探討製程參數對於沉積GZO薄膜之結晶特性、表面形貌、電特性及光學特性的影響，結果找出波長450 nm最佳穿透率製程條件之GZO透明膜。 第二部分，採用波長450 nm最佳穿透率製程條件下之GZO 透明膜進行蝕刻處理，本研究使用微波電漿化學氣相沈積系統進行氫電漿乾式蝕刻處理，在不過度蝕刻GZO透明膜的條件下觀察不同蝕刻時間表面形貌與蝕刻深度對光穿透率之影響。 第三部分，利用LED粗化表面的觀念來研究表面粗糙如何影響光特性。將蝕刻與未蝕刻之GZO透明膜應用於尺寸大小為14 mil × 17 mil藍光LED上，由實驗結果可以觀察得知粗糙度與蝕刻深度不足無法有效的使光散射到外部，導致內部吸收，光取出效率不佳；適當之粗糙度與蝕刻深度有助於藍光LED光取出。

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CCD攝影機即時監控與異常信號警示處理器之IP設計

本文提出利用FPGA(Field-Programmable Gate Array)之即時串流影像之擷取、處理、縮小、與VGA(Video Graphics Array)顯示模組的處理技術，並且應用於即時保全監控系統上。本系統，可同時提供4組以上類比攝影機視訊輸入與處理，且每一個影像視訊均可達30fps以上。本串流視訊信號加速器模組，加上時保全監控影像運算處理模組，均可作為一般SOC系統軟體控制形式之串流視訊co-processor的影像加速處理與影像處理應用IP。 本文提出之FPGA-based (Field-Programmable Gate Array - based) 軟硬體合作之「視訊監控異常狀況自動偵測與警報技術」，具有「低資源消耗量」、「高速度處理」、「可彈性規畫」、「可重組態」、「可攜帶性」、「可任意擴建」的優勢，適合各種安全監控系統之機器視覺系統處理模組的IP。

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以不同的運動強度對於人體在安靜和運動時的血氧濃度和心臟自主神經功能的影響

現代人常因為事業忙碌和學校的課業繁重而很少在做運動，學生雖然有體育課，但目前台灣課業壓力重，運動的時間也大都在上體育課，而做運動又不能過於激烈，以免造成身體的不適而猝死，但往往一不注意而進行自己身體所無法承受的激烈運動而造成遺憾，而且就連運動員也常有發生猝死的情況。由歷年來的資料顯示，儘管運動猝死與其他運動性疾病如骨折，肌肉、韌帶損傷等相比，發生率並不高，但由於運動猝死大都發生在年輕而又身體健康的人群?堙A故給人們的印象較深，震撼較大。從國際奧會醫療委員會在2004年12月10日於洛桑所舉辦的有關預防因心血管疾病--運動猝死會議的有關文件中得知，由Erik J. Meijboom 教授領導的專家小組指出，超過百分之九十的運動員非創傷猝死與已存在的心臟病變有關。[1] 本研究將建立一套自製血氧濃度計，配合心律大師來量測在不同的運動前、後血氧濃度、心跳率、心率變異度、HF%和LF%等生理數據，並記錄這些數據，功率頻譜中「HF/TP×100」所求出之HF%視為評估副交感神經活動的指標；而以「LF/TP×100」所求出之LF%視為評估交感神經活動的指標。本實驗進行三種不同的運動強度(快走、跑步、爬樓梯)來進行實驗，藉以瞭解不同運動強度對心臟自主神經和血氧濃度的影響，並記錄這三種運動強度的生理數據做比較和初步探討。

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鋁/有機薄膜/p型矽二極體之接觸特性

本論文探討鋁/有機薄膜/p型矽二極體之接觸特性，其中有機薄膜乃是分別使用具有小分子結構的有機材料：Alq、NPB、m-MTDATA和BCP 等四種有機材料。由於這四種材料應用在有機發光二極體時分別為不同屬性的材料，所以我們研究是當這些不同屬性的材料，分別被應用在蕭特基二極體的金屬/有機/半導體接面時，其他們所顯示之各種不同的特性。在這些二極體中，Al/Alq/p-Si 有較高的能障高度，Al/NPB/p-Si 次之，而Al/BCP/p-Si 和Al/m-MTDATA/p-Si 則顯示出較低的能障高度。在本論文中，我們分別以電容-電壓量測及變溫的電流-電壓量測來探討這些二極體的特性。

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使用螢光粉混於固晶膠提昇白光發光二極體效率

發光二極體(Light Emitting Diode, LED)為廿世紀最偉大的發明之一，欲使發光二極體縮短取代傳統照明光源時程，須大幅提昇輸出亮度，以及提昇演色性(Color Rendering Index, CRI)。 本文主要探討白光發光二極體(WLED)封裝之固晶製程中，將螢光粉混入固晶用膠，用以提昇WLED之發光效率。三種元件分別使用單純Epoxy固晶，Epoxy+YAG固晶，使用黃綠光之釔鋁石榴石(Yttrium aluminum garnet, YAG)，三為Epoxy+RG固晶，使用紅綠光(Red and Green, RG)之矽酸鹽類兩款螢光粉，混入LED封裝製程中之固晶用膠，烘烤後，再以Silicone加入適量摻有90 %的FA565黃色螢光粉、10 % RG螢光粉與的混合，做為填充層。封裝後摻有螢光粉元件之發光效率(luminous efficiency)分別有21%與5%之提昇，最高發光效率可以達到64 lm/W，最高演色性達到85。推測原因有二：一為LED背向發射之光線將激發混於固晶膠裡之螢光粉並產生散射，得到黃色部分光子，再將光子從封裝導出，二為因晶片被螢光粉粒子架高之原故，使得晶片與支架間之固晶膠層距離拉大以致出光線從固晶膠的四方發射出來，而不被晶片所吸收。

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以二氧化鈦奈米粒子提升白色發光二極體之光取出效率

半導體白色發光二極體(LEDs)因具有節能、環保等等諸多優點，被視為是未來固態照明的核心 ; 而提高LED的光取出效率，則被認為是目前的主要關鍵。提高封裝膠體的折射係數，被視為是提高LED光取出效率的有效方法之一。由於二氧化鈦(TiO2)具有較高的折射係數(n=2.8)，因此在本論文中，我們將TiO2奈米粒子摻入封裝LED的矽膠中，提高封裝矽膠的整體平均折射係數，而混合後折射率量測為1.55，以提高LED元件之光取出效率。 輸入電流20 mA，我們發現摻入矽膠之TiO2奈米粒子重量百分比為0.02 wt%時，白色LED之光輸出通量達到3.50流明(lm)、輸出光強度為1780坎德拉(cd)。矽膠未摻雜TiO2之白色LED，其光輸出通量為3.34 lm、輸出光強度為1650 cd。證實了透過在封裝矽膠中摻入合適比例的TiO2奈米粒子，將可使白色LED之光輸出通量與發光強度分別提升4.6%與5.7％。 連續點亮1000小時做壽命測試，我們發現摻雜入矽膠之TiO2奈米粒子與未摻雜，都有相同的電特性。而封裝矽膠中摻入合適比例的TiO2奈米粒子，可提升LED元件壽命。