光伏技术的发展及其应用

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微流控技术及其应用与发展

作者：李宇杰 霍曜 李迪 唐校福等

来源：《河北科技大学学报》2014年第01期

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摘要：微流控技术广泛应用于生化分析、疾病诊断、微创外科手术、环境检测等领域。微通道结构的设计与制造、微纳尺度流体的驱动与控制、微流控器件及系统的集成与封装是该领域的三大关键技术。综述了微流控技术在这3个方面的发展现状及在不同领域中的应用，展望了微流控技术的发展前景，指出多相微流体的介观传输理论及跨尺度流体的性质将是今后研究的重点与热点。

关键词：微流控；微纳尺度流体；微通道；微流体系统；微流体界面；层流微加工

中图分类号：O652；O359；TQ021.4文献标志码：A

Email：***************.cn微流控技术是指在至少有一维为微米甚至纳米尺度的低维通道结构中控制体积为皮升至纳升的流体进行流动并传质、传热的技术，可广泛应用于生化分析、免疫分析、微创外科手术、环境监测等众多领域[1]。 龙源期刊网

微流控技术的核心内容包括以下几方面。

1）微通道结构的设计与制造当通道的特征尺寸在微米甚至纳米量级时，通道表面积与其内部空间的体积之比很大，通道的结构、形状和壁面性质都将对其中的流体流动状态产生极大的影响。如何设计并制造出结构合理、尺寸精确、壁面性质可控的微通道，是控制微流体的前提。

2）微纳尺度流体的驱动与控制微纳尺度下的流体与宏观流体相比，其流动状态和传输特性有很大不同，表现出明显的尺寸效应[23]。随着通道特征尺寸的缩小，流体的体积减小，重力往往可以忽略不计；但此时流体的比表面积增加，宏观下通常可以忽略的表面张力占据主导地位，通道中液固、液液及液气界面的形态、尺寸和位置成为影响流体流动状态的主要因素之一。微纳流体流动的雷诺数（Re）极低，其值通常远小于100，属于典型的层流，流体黏度的影响远大于惯性的影响，流动阻力大，流体各部分间混合困难。而另一方面，微纳流体流动的伯克利数（Péclet number， Pe）较大，流体中分子、原子或其他微观粒子的随机扩散过程将不可忽略。这些特点都使得微纳流体的驱动和控制较为困难。

太阳能光伏发电技术及其应用前景

太阳能光伏发电技术及其应用前景

随着人们对环境保护意识的增强以及传统能源资源的日益枯竭，太阳能光伏发电技术作为可再生能源的代表之一，逐渐受到全球的重视和广泛应用。本文将就太阳能光伏发电技术的原理、发展现状以及应用前景进行逐步介绍。

一、太阳能光伏发电技术的原理

太阳能光伏发电技术是利用半导体材料对太阳光的光子能量进行吸收，产生正、负电子之间的电荷分离，形成电压差从而实现发电的过程。该技术主要由光伏电池和相关的电气部件组成。

光伏电池作为太阳能光伏发电技术的核心装置，是将太阳能转换为电能的关键环节。常见的光伏电池类型包括单晶硅、多晶硅、薄膜等。它们可以根据不同的工艺和材料特性，选择最适合的制作方法。

除了光伏电池之外，太阳能光伏发电系统还包括光伏组件、逆变器、电网连接器等。光伏组件用于将光能转化为电能，逆变器则将直流电转换为交流电以满足电网需求，而电网连接器则是将所产生的电能与电网相连。

二、太阳能光伏发电技术的发展现状 近年来，太阳能光伏发电技术得到了快速的发展和广泛的应用。随着技术的不断进步与创新，太阳能光伏发电系统的效率不断提高，成本逐渐降低，使用寿命也得到了显著延长。

目前，全球范围内已经建成了许多大型太阳能光伏电站。例如，美国的伊凡希尔太阳能发电站以其庞大的规模和高效的发电效率成为世界上最大的太阳能电站之一。同时，澳大利亚、中国和印度等国家也陆续建设了多个规模巨大的太阳能光伏电站。

除了大型太阳能电站之外，太阳能光伏技术还广泛应用于居民住宅和商业领域。许多家庭和企业都选择安装太阳能光伏系统，以便自给自足或者减少对传统电网的需求。尤其是在一些阳光充足的地区，太阳能光伏系统的应用更为广泛。

三、太阳能光伏发电技术的应用前景

太阳能光伏发电技术具有广阔的应用前景。首先，由于太阳能是一种常年可供利用的资源，不受地域限制，因此可以在全球范围内广泛应用。这种可再生的能源不仅能满足人们的日常用电需求，还可以为一些偏远地区提供电力支持。

光伏发电技术的原理及发展现状

1839年，法国的Edmond

Becquerel发现了“光伏效应”，即光照能使半导体材料内部的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流。光伏电池是基于半导体P-N结接受太阳光照产生光伏效应，直接将光能转换成电能的能量转换器。1954年，美国Bell实验室的G.

Pearson等发明了单晶硅光伏电池，其原理如图1所示。

图1中，太阳光照射到光伏电池表面，其吸收具有一定能量的光子，在内部产生处于非平衡状态的电子一空穴对；在P-N结内建电场的作用下，电子、空穴分别被驱向N,P区，从而在P-N结附近形成与内建电场方向相反的光生电场；光生电场抵消P-N结内建电场后的多余部分使P,N区分别带正、负电，于是产生由N区指向P区的光生电动势；当外接负载后，则有电流从P区流出，经负载从N区流入光伏电池。

随着光伏产业的迅猛发展，具有半导体材料消耗少、易批量生产、低成本、对弱光转化率高、易实现光伏建筑一体化等优势的薄膜光伏电池成为第二代光伏电池研发的重点。进入21世纪，以提高光电转换效率、降低成本为目标的第三代光伏电池，如叠层、玻璃窗式、纳米光伏电池等研究方兴未艾。

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FPGA应用技术及其发展

作者：左骐

来源：《大东方》2016年第04期

摘 要：FPGA技术在电子设计领域应用广泛，逐渐成为设计实现电子系统的主要手段。本文主要介绍了FPGA技术的特点、设计流程及其发展趋势。

关键词：现场可编程门阵列；FPGA；设计流程

1 引言

在数字电路设计中，FPGA（Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）技术得到越来越广泛的应用。用户可以通过改变配置信息对其功能进行重新定义，来满足设计要求。FPGA具有可编程、高集成度、高速等优点。其可编程特性带来了电路设计的灵活性，缩短了产品研发周期。FPGA技术已经成为电子工程师设计实现电子系统的主要手段。

2 FPGA简介

FPGA是PAL（Programmable Array Logic，可编程阵列逻辑）、GAL（Generic Array

Logic，通用阵列逻辑）、PLD（Programmable Logic Device，可编程逻辑器件）等可编程器件的基础上发展起来的。FPGA是一种半定制专用集成电路（ASIC），它的出现既解决了全定制ASIC的不足，又克服了原有PLD电路数有限的缺点。

FPGA采用了逻辑单元阵列LCA（Logic Cell Array）的结构，内部包括可配置逻辑模块CLB（Configurable Logic Block）、输入输出模块IOB（Input Output Block）和内部连线（Interconnect）三部分。

FPGA的主要特点有：

（1）采用FPGA设计ASIC电路，用户不需要投片生产，就能得到合用的芯片。

（2）FPGA内部有丰富的触发器和I/O引脚。

（3）FPGA是ASIC电路中设计周期最短、开发费用最低、风险最小的器件之一。