Semana de la Multifísica 2019

Semana de la Multifísica 2019

INTRODUCCIÓN

En esta tercera Semana de la Multifísica (consulte la información de la primera Semana de la Multifísica y segunda Semana de la Multifísica) abordaremos la simulación de dispositivos y problemas electromagnéticos avanzados con COMSOL Multiphysics y sus módulos de AC/DC, Radiofrecuencias (RF), Óptica Ondulatoria, Óptica de Rayos, Plasmas y Semiconductores.

En cada una de las cinco sesiones realizaremos un breve recorrido por las funcionalidades de los módulos electromagnéticos y generaremos una o dos simulaciones de ejemplo, describiendo paso a paso la construcción de los modelos.

Descripción del evento

Inicio 25-03-2019, 9:00
Clausura 29-03-2019, 9:30
Disponibles 95
Cierre inscripción 29-03-2019, 9:15
Lugar Online

Agendas

Lunes, 25 de marzo

Herramientas del módulo de AC/DC.

Análisis Transitorio de un Condensador. Este modelo realiza el análisis transitorio de un condensador en combinación con un circuito eléctrico externo. El modelo 3D de elementos finitos del condensador se combina con un modelo de circuito eléctrico con una fuente de voltaje y una resistencia. Aplicaremos un cambio gradual en el voltaje de entrada y calcularemos la corriente transitoria a través del condensador, comparándolo con el resultado analítico.

Transformador de Corriente con Núcleo en Forma E. Este ejemplo muestra cómo realizar simulaciones transitorias de un transformador E-core monofásico. Incluiremos el efecto de una curva B-H no lineal para el núcleo de hierro blandoy calcularemos la distribución espacial de campos magnéticos y eléctricos, el efecto de saturación magnética, la respuesta transitoria y la fuga de flujo a los alrededores. Utilizaremos dos versiones diferentes del transformador: la primera con una relación de giro unidad y la segunda con una relación de giro 1000.

Martes, 26 de marzo

Herramientas de los módulos RF y Óptica Ondulatoria.

Circulador de Radiofrecuencias de Tres Puertos. Un circulador de microondas es un dispositivo multipuerto no recíproco. Tiene la propiedad de que una onda incidente en el puerto 1 se enruta al puerto 3, pero una onda incidente en el puerto 3 no se enruta nuevamente al puerto 1, sino que se enruta al puerto 2, y así sucesivamente. Esta propiedad de un circulador se utiliza para aislar componentes de microondas entre sí, por ejemplo, cuando se conecta un transmisor y un receptor a una antena común. Al conectar el transmisor, el receptor y la antena a diferentes puertos de un circulador, la potencia transmitida se envía a la antena, mientras que cualquier potencia recibida por la antena va al receptor. Los circuladores generalmente se basan en el uso de ferritas, un tipo especial de material magnético altamente permeable y de bajas pérdidas que es anisotrópico para una pequeña señal de RF cuando se sitúa en el seno de un campo magnético estático mucho más grande. El circulador de tres puertos del ejemplo se construirá a partir de secciones de guía de onda rectangulares, que se unen a 120° y con un poste de ferrita insertado en el centro de la unión. Modelaremos un circulador de ferrita con pérdidas a 3 GHz. En el análisis, ajustaremos los parámetros de diseño geométrico para una condición de reflexión mínima del modo fundamental de guía de ondas rectangular TE10.

Cristal Fotónico. Los dispositivos de cristal fotónico son estructuras periódicas de capas alternas de materiales con diferentes índices de refracción. Las guías de onda que están confinadas dentro de un cristal fotónico pueden tener curvas muy definidas de baja pérdida, lo que puede permitir un aumento en la densidad de integración de varios órdenes de magnitud. Este ejemplo describe la propagación de la onda en un cristal fotónico, consistente en pilares de GaAs colocados equidistantes entre sí. La distancia entre los pilares evita que la luz de ciertas longitudes de onda se propague hacia la estructura cristalina. Dependiendo de la distancia entre los pilares, las ondas dentro de un intervalo de frecuencias específico se reflejan en lugar de propagarse a través del cristal. Este intervalo de frecuencias se denomina intervalo de banda fotónica. Al eliminar algunos de los pilares de GaAs en la estructura del cristal, es posible crear una guía específica para las frecuencias dentro del intervalo de banda. Esta luz puede propagarse a lo largo de la geometría de la guía delineada por la eliminación de los pilares. Simularemos una guía de ondas fotónica mediante la eliminación de algunos pilares en una estructura de cristal fotónico.

Miércoles, 27 de marzo

Herramientas del módulo de Óptica de Rayos.

Análisis Estructural-Térmico-Óptico de una Lente Petzval. Este modelo muestra un análisis integrado del rendimiento estructural-térmico-óptico (STOP en inglés) de un sistema óptico. Utilizaremos una lente Petzval como base para la creación de este modelo. El conjunto de la lente se coloca dentro de una caja de vacío térmico donde la temperatura exterior es significativamente diferente de la del interior. El conjunto de lentes está expuesto al exterior a través de un par de ventanas. Analizaremos los gradientes de temperatura y los campos de desplazamiento resultantes dentro del sistema óptico, así como el efecto en la calidad de la imagen.

Jueves, 28 de marzo

Herramientas del módulo de Plasmas.

Reactor de Plasma de Inducción Acoplada. Una bobina cuadrada se coloca encima de una ventana dieléctrica y se excita eléctricamente a 13.56 MHz. Así, se forma un plasma en la cámara situada por debajo de la ventana dieléctrica, que contiene gas argón a baja presión (20 mTorr). El gas fluye hacia la cámara de proceso desde dos puertos de 2 pulgadas y se extrae a través de un solo puerto de 4 pulgadas. El plasma se mantiene mediante inducción electromagnética, transfiriendo la energía de los campos electromagnéticos a los electrones. Este ejemplo investiga los efectos 3D para un plasma acoplado inductivamente. Como veremos, la asimetría en el campo de presión conduce a flujos no uniformes hacia la superficie de la oblea.

Viernes, 29 de marzo

Herramientas del módulo de Semiconductores.

Transistor de Efecto Campo Sensible a Iones. Podemos construir un transistor de efecto campo sensible a iones (ISFET) reemplazando el contacto de la puerta de un MOSFET con un electrolito de interés. Su uso como sensor es posible mediante la determinación de la concentración de una especie iónica midiendo el cambio de potencial eléctrico en la compuerta, que se produce como consecuencia de la interacción entre los iones y el dieléctrico de la misma. Además de la interfaz física de semiconductores, este ejemplo de sensor pH ISFET muestra capacidades multifísicas avanzadas, como el acoplamiento con las ecuaciones físicas del electrolito. También utiliza técnicas de ecuaciones globales para extraer parámetros de operación.

Ponentes

Emilio Ruiz Reina

Universidad de Málaga (UMA)

Requisitos y configuración

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