• 제목/요약/키워드: 볼츠만 수송 방정식

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유한체적법을 통한 구면 좌표계에서의 볼츠만 수송방정식의 해석 (Analysis of Boltzmann transport equation with Finite Volume Method at Spherical coordinate)

  • 오혁근;진재식;이준식
    • 대한기계학회:학술대회논문집
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    • 대한기계학회 2008년도 추계학술대회A
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    • pp.1800-1805
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    • 2008
  • A "finite volume method" is proposed to predict heat transport in a spherical enclosure at micro/nanoscale with the Boltzmann transport equation (BTE). The gray version of the BTE with the relaxation time approximation has been applied. Pointing out similarity between radiative transfer equation (RTE) and BTE, the mapping process in RTE is adopted to treat the angular derivative term and linear algebraic discretization equation is derived by using the established method which is used in 2-D BTE in cartesian coordinates. The simulation results are compared to exact solution to RTE for various acoustic thicknesses and ratio of radii. The comparison shows that this method is logical and accurate, and it is possible to easily adopt various models in spherical BTE.

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$SF_6$가스의 전자이동속도 측정 및 수송계수 해석 (The measurement of electron drift velocity and analysis of transport coefficients in $SF_6$ gas)

  • 하성철;하영선;윤상호;전병훈;백승권
    • E2M - 전기 전자와 첨단 소재
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    • 제6권6호
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    • pp.524-535
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    • 1993
  • 본 연구에서는 SF$_{6}$가스의 전자이동속도를 더블히트파이프 실험장치를 이용하여 유도전류법에 의해 실험적으로 측정하였다. 그리고 전자수송계수의 정량적인 산출은 볼츠만 수송 방정식의 Backward-Prolongation을 이용하여 계산하고 해석하였다. 이때 전자에너지 분포함수와 전리 및 부착계수를 구하고 운동량변환단면적을 결정하였다. 그리고 실험적으로 측정된 SF$_{6}$가스의 전자이동속도와 계산된 전자수송계수를 비교 검토하여 해석함으로서 절연체의 기초적인 물성자료로 사용할 수 있다.

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$C_{n}F_{2n+2}$(n=1,2,3) 분자가스의 전자수송계수 연구 (Study of Electron Transport Coefficients in $C_{n}F_{2n+2}$(n=1,2,3) Molecular Gas)

  • 전병훈
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2006년도 제37회 하계학술대회 논문집 C
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    • pp.1455-1456
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    • 2006
  • 반도체 에칭분야에 많이 이용되고 있는 $CF_4$, $C_{2}F_6$, $C_{3}F_8$가스들의 전자수송계수들을 볼츠만 방정식을 이용하여 해석하고자 한다. 특히 혼합가스를 이용하여 확산방전스위치에서 요구되어지는 특성을 파악하고자 할 때 시뮬레이션에 의한 적절한 혼합비 구현을 위하여 이들 순수가스들이 가지고 있는 전자충돌단면적을 해석하고, 전자이동속도와 부착계수 값을 2항과 다항근사 볼츠만 해석을 통해 $0.1{\sim}300$ Td에 걸친 광범위 표에서 해석하고자 한다.

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Na-He 혼합증기중에서 충돌단면적에 의한 전자군의 수송계수 해석 (Analysis of Electron Swarm Transport Coefficients by Collision Cross Section in Na-He Gas Mixtures)

  • 하성철;백수현
    • E2M - 전기 전자와 첨단 소재
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    • 제3권2호
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    • pp.138-146
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    • 1990
  • 볼츠만 수송방정식에 관한 홀스타인의 식을 사용하여 온도는 273.deg.K, 상대전계의 세기가 1.leq.E/P..leq.30(V/cm Torr)인 때의 Na와 He 단일기체중을 통과하는 전자의 에너지분포함수와 수송계수를 계산하였다. 그리고 전자 이동속도의 결과치를 실험값과 비교하였으며 실험치와 계산치가 일치하도록 충돌단면적을 수정하여 계산에 적용하였다. 이러한 방법으로 Hesms 0.1[eV]-50[eV]까지 Na는 0.1[eV]-5[eV]까지의 에너지범위에서 결정된 운동량변환단면적의 값은 제한된 범위에서 Crompton 및 Nakamura의 값과 거의 일치하였다. 또한 이와 같이하여 계산된 Na와 He 단일기체의 충돌단면적을 이용하여 온도는 273.degK, 상대전계의 세기는 1.leq.E/P$_{o}$ .leq.30(V/cm Torr)의 범위에서 Na-He 혼합증기의 혼합비율을 He:Na는 99.5:0.5, 99:1, 9:1. 1:1로 변화시켜 특성에너지, 평균에너지, 전자이동속도, 전자에너지 분포함수를 게산하였다.

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몬테칼로 시뮬레이션과 볼츠만 방정식을 이용한 저전압 기중차단기의 전자수송계수 특성파악 (Analysis of Electron Transport Coefficients in Low Voltage Air Circuit Breaker Using MCS and BE)

  • 하성철;서상현
    • 한국전기전자재료학회논문지
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    • 제16권2호
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    • pp.168-172
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    • 2003
  • The electron transport coefficients in Air is analysed in range of E/Nvalues from 100~1000(Td) by a MCS and BE method. This paper have calculated W, ND$\sub$L/, ND$\sub$T/, Mean energy mixtures by N$_2$+O$_2$. The results gained that the values of the electron swarm parameters such as the electron drift velocity, longitudinal and transverse diffusion coefficients.

실리콘 박막 트랜지스터 내 포논 평균자유행로 스펙트럼 비등방성 열전도 특성에 대한 수치적 연구 (A Numerical Study on the Anisotropic Thermal Conduction by Phonon Mean Free Path Spectrum of Silicon in Silicon-on-Insulator Transistor)

  • 강형선;고영하;진재식
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제40권2호
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    • pp.111-117
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    • 2016
  • 본 연구의 목적은 실리콘 열전달 조절을 위한 포논의 평균자유행로(Mean free path, MFP) 스펙트럼 열전달 기여도 예측이다. 열전달의 크기 효과는 포논의 MFP 와 재료의 특성길이가 비슷할 때 나타나는데, 나노시스템 응용을 위한 재료의 열전달 증감을 위해 포논 MFP 스펙트럼에 대한 열전달 기여도 예측이 중요하다. 이를 위해 포논의 주파수 의존성이 고려된 볼츠만 수송방정식(Boltzmann transport equation) 근간의 full phonon dispersion 모델을 통해 실리콘 박막(Silicon-on-Insulator) 트랜지스터의 실리콘 박막 두께 변화(41-177 nm)에 따른 포논 MFP 스펙트럼 열전달 특성 및 비등방성을 해석함으로써, 본 연구 결과는 향후 박막 트랜지스터에 대한 고효율 열소산(heat dissipation) 설계전략에 활용될 수 있다.

Ar, Hg 및 Ar-Hg 혼합증기중에서 전자 에너지분포함수와 수송특성에 관한 연구 (A study on the characteristics of transport and electron energy distribution function in Ar, Hg and Ar-Hg mixtrured vapour)

  • 하성철;하영선;윤상호;백승권
    • E2M - 전기 전자와 첨단 소재
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    • 제6권3호
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    • pp.233-240
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    • 1993
  • 더블히트파이프장치를 이용하여 순수 Ar, Hg 및 Ar-Hg 혼합증기의 전자이동속도를 온도는 순수 Ar의 경우 293[.deg.K], Hg의 경우 453-540[.deg.K]. Ar-Hg 혼합증기의 경우 320[.deg.K], E/N은 0.4~10[Td], 기체압력은 10~100[Torr]범위에서 유도전류법에 의해 측정하였다. 한편 볼츠만 방정식의 Backward Prolongation계산법으로 전자에너지분포함수를 구하고 그 값으로부터 전자수송특성을 산출하여 실험치와 비교하고 탄성 및 비탄성 충돌 단면적을 결정하였다. 그리고 Ar기체에 Hg증기를 0.5%, 1%, 5%, 10% 혼합하였을 때의 전자에너지분포함수와 전자이동속도를 산출하고 그에 미치는 영향을 고찰하였다.

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2항근사 볼츠만 방정식을 이용한 Ne의 전자수송재수 연구 (The study on the electron transport coefficients in Neon gas by 2-tenn approximation of the Boltzmann Equation)

  • 전병훈;하성철;송병두
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2003년도 추계학술대회 논문집 전기물성,응용부문
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    • pp.236-238
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    • 2003
  • The electron transport coefficients, the electron drift velocity W, the longitudinal diffusion coefficient $ND_L$ and $D_L/\mu$, in pure Ne were calculated over the wide E/N range from 0.01 to 800 Td at 1 Torr by two-term approximation of the Boltzmann equation for determination of electron collision cross sections set and for quantitative characteristic analysis of Ne molecular gas.

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MCS-BE에 의한 $SF_6$+He 혼합기체의 전자수송특성 해석 (Analysis of electron transport properties in $SF_6$+He mixtures gas used by MCS-BE)

  • 서상현;하성철;유희영;김상남;송병두
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 1998년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.159-162
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    • 1998
  • This paper describes the electron transport characteristics in $SF_6$+He gas calculated for range of E/N values from 50~700[Td] by the Monte Carlo simulation and Boltzrnann equation method using a set of electmn collision cross sections determined by the authors and the values of electron swarm parameters are obtained by M F method. The results gained that the values of the electron swarm parameters such as the electron drift velocity, the electron ionization or attachment coefficents, longitudinal and h-ansverse diffusion coefficients agree with the experimental and theoretical for a range of E/N.

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$SF_6$+He 혼합기체의 MCS-BE에 의한 전자수송계수 연구 (Study on the electron transport properties in $SF_6$+He mixtures gas used by MCS-BE)

  • 김상남;서상현;하성철;유회영;송병두
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 1999년도 추계학술대회 논문집 전문대학교육위원 P
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    • pp.16-19
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    • 1999
  • This paper describes the electron transport characteristics in $SF_6$+He gas calculated for range of E/N values from $50{\sim}700[Td]$ by the Monte Carlo simulation and Boltzmann equation method using a set of electron collision cross sections determined by the authors and the values of electron swarm parameters are obtained by TOF method. The results gained that the values of the electron swarm parameters such as the electron drift velocity, the electron ionization or attachment coefficients, longitudinal and transverse diffusion coefficients agree with the experimental and theoretical for a range of E/N.

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