No description available.

Este trabajo presenta un estudio del convertidor Boost Bidireccional con filtro de salida, abordando los aspectos de modelación y control. Se presenta un modelo de pequeña señal que permite separar los polos del convertidor de los polos del filtro de salida poniendo de manifiesto la escasa influencia de la parte lineal (filtro) sobre la dinámica del sistema. Se estudian asimismo distintas estrategias de control en pequeña señal de un solo lazo (realimentación de la tensión de salida) y de dos lazos (control en modo corriente) que ponen de manifiesto la mejora de la dinámica del regulador en este ultimo caso.Finalmente, se extiende la realimentación de estado en el caso del comportamiento no lineal del convertidor. Dicha extensión conduce a una síntesis de controles en el dominio temporal, que han sido simulados y corroborados experimentalmente, permitiendo establecer la eficacia del control en modo corriente en régimen de gran señal.

El nitrógeno presenta propiedades electrónicas como polarizabilidad y electronegatividad, así como características cristaloquímicas -radios iónicos, índices de coordinación- muy próximas a las del oxígeno. Ello permite que ambos aniones puedan sustituirse mutuamente en las mismas posiciones cristalográficas, formando disoluciones sólidas. En este sentido nos podemos plantear diseñar nuevos edificios cristalinos de fases nitruradas de metales de transición que presenten estructuras similares a las de los óxidos con aplicaciones por sus propiedades magnéticas, catalíticas, conductividad electrónica o iónica, superconductividad, como materiales para baterías, como dieléctricos, ferroeléctricos, etc.El trabajo experimental realizado ha permitido aislar con éxito dos términos de una nueva familia de oxinitruros de Ruddlesden-Popper de estroncio y niobio. Ésta se formuló como un intercrecimiento de n capas de tipo perovsquita que contienen un nitrógeno por capa [SrNbO2N] y una capa de tipo cloruro sódico [SrO], es decir [SrO][SrNbO2N]n. Dicha formulación inicial se realizó por analogía con los oxinitruros conocidos SrNbO2N y Sr2TaO3N, si bien se esperaba poder modificar el estado de oxidación formal del niobio desde +5 hacia valores inferiores mediante dopaje con metales electropositivos en la posición del estroncio, o por variación de la relación N/O, incluyendo la posible existencia de vacantes aniónicas. Se han obtenido como fases puras los términos n= 1 y n= 2 mediante la reacción:n+1 SrCO3 + n/2 Nb2O5 + n NH3 _ Srn+1NbnO2n+1Nn + 3n/2 H2O + (n+1) CO2Además de los términos n= 1 y n= 2 se han observado miembros de la familia con n= 3 y 4 como defectos extensos en imágenes de microscopía electrónica de alta resolución. Asimismo se ha podido preparar el nuevo compuesto Sr3Ta2O5N2 mediante un procedimiento análogo al de las fases de niobio, lo que teniendo en cuenta la existencia del término n= 1 (Sr2TaO3N), permite formular la familia homóloga de tántalo [SrO][SrTaO2N]n.El estudio de estas fases mediante difracción de electrones conduce al grupo espacial I4/mmm, que es el de más alta simetría de entre los observados en compuestos de tipo Ruddlesden-Popper.Hasta el momento, los oxinitruros preparados no presentan ninguna transición superconductora entre 300 y 4 K, ni carácter metálico. ¿Por qué los óxidos con valencia mixta d0-d1 suelen ser metálicos y los oxinitruros preparados no presentan este comportamiento? A priori parece que ambos tipos de compuestos deberían mostrar las mismas propiedades físicas ya que en los dos casos tenemos una ocupación parcial de las bandas del bloque t2g del metal y estas bandas deben presentar una buena deslocalización. Para entender mejor las propiedades de transporte en los oxinitruros preparados, y debido a que por otro lado, en los óxidos laminares con configuración electrónica d0 se plantea a menudo la posibilidad del dopaje para variar el estado de oxidación formal del metal de transición, se ha desarrollado un modelo cualitativo que permite la comprensión de las propiedades de transporte de sistemas laminares relacionados con la estructura perovsquita para contages electrónicos entre d0 y d1. Inicialmente se analiza la estructura electrónica correspondiente al caso hipotético de un sistema construido a partir de octaedros ideales y posteriormente se analizan distintos casos reales de estructuras con dos, tres y cuatro capas de octaedros en los que se estudia el efecto que tienen distintos factores cristaloquímicos sobre la naturaleza y la dispersión de las bandas.Este estudio nos aporta una herramienta muy útil para la predicción de la naturaleza de los niveles parcialmente ocupados que determinan las propiedades de transporte de este tipo de compuestos, conociendo su estructura y número de electrones. Asimismo, a partir de los resultados de este análisis podemos entender porque los oxinitruros preparados por el momento no presentan comportamiento metálico. / Nitrogen presents some properties like polarizability, electronegativity, ionic radii and coordination numbers quite similar to oxygen. This allows that both anions can be exchanged in the same crystallographic position, creating solid disolutions. Following this approach we can design the formation of new transition metal nitride compounds with analogous structures to their parent oxides. The substitution of oxygen by nitrogen will promote the modification of their physical properties (magnetic, catalytic, electronic or ionic conductivity, superconductivity, applications as dielectric materials, electrodes for batteries, ferroelectrics,...).The experimental work has allowed us to synthesize two members of the new family of Ruddlesden-Popper strontium niobium oxynitrides. This compounds consist of an intergrowth of n perovskite layers with one nitrogen per layer [SrNbO2N] and a layer of [SrO] with NaCl structure. So we have the general formula [SrO][SrNbO2N]n. This materials were prepared following the approach used for the already known SrNbO2N and Sr2TaO3N oxynitrides. With the aim of modifying the niobium oxidation state from +5 to lower values, we carried out some experiments in order to substitute the strontium for lanthanum and to change the N/O ratio. We have obtained as pure phases the members n= 1 and n= 2 following the reaction:n+1 SrCO3 + n/2 Nb2O5 + n NH3 _ Srn+1NbnO2n+1Nn + 3n/2 H2O + (n+1) CO2Apart from the n= 1 and n= 2 members we have observed the n= 3 and n= 4 phases as extended intergrowths in high resolution transmission electron microscopy images. We have also been able to synthesize the new compound Sr3Ta2O5N2 using the ammonolysis system. Since the n= 1 phase, Sr2TaO3N, had already been prepared, we could establish the new family [SrO][SrTaO2N]n.The space group I4/mmm was determined by electron diffraction. This group has the highest symmetry among the observed for the Ruddlesden-Popper phases.Up to now, the prepared oxynitrides are not metallic and magnetic measurements do not show any superconducting transition down to 4 K. Why the mixed valence oxides are often metallic and the prepared oxynitrides do not have this behaviour? It looks like both compounds would present the same physical properties since they have partial occupation of the t2g bands, and this bands would have a good delocalization. In order to understand the transport properties of the prepared oxynitrides and due to the current interest in the intercalation of alkali-metal cations in the layered oxide systems, we have developed a qualitative model that is useful to understand the transport properties of laminar perovskite related systems with electronic configurations d0-d1. In a first stage the electronic structure of an idealized system (regular octahedrons) is constructed. Then, several compounds with n= 2, n= 3 and n= 4 are analyzed. We have studied the effect of different factors on the nature and dispersion of the bands.With this study we have developed a really useful tool to predict the nature of the partially occupied bands that determine the transport properties of this type of compounds. We just need to know the crystal structure and the electron count. It has also been useful to understand the properties of the prepared oxynitrides.

Els dispositius semiconductors de potència es requereixen per transmetre o rebre gairebé qualsevol tipus de senyal elèctrica i energia electromagnètica. En temps de constant augment del consum energètic i de la sensibilitat medi-ambiental, aquests petits dispositius poden dura a terme un gran paper. Un aspecte molt important és la elecció del material semiconductor. El carbur de silici (SiC) es un semiconductor de ample banda prohibida que té algunes de les propietats desitjades per a la reducció de pèrdues energètiques. Amb aquest material es poden fer servir regions conductores més fines sense disminuir el voltatge de ruptura gràcies al seu gran valor de camp elèctric de ruptura. Això es tradueix en caigudes de tensió en directe més petites, a més de permetre també una reducció en les pèrdues de commutació gracies a la petita quantitat de portadors que s´han de buidar després del blocatge en invers. A més a més, la amplia banda prohibida i la gran conductivitat tèrmica del SiC en comparació amb el silici permet al dispositius basats en SiC treballar amb densitats de corrent més altes i a més altes temperatures. El tamany i la complexitat del sistemes de potència es redueixen significativament amb components més petits i menors requeriments de sistemes de refredament. Aquesta tesi investiga el disseny, la fabricació i la caracterització de diodes bipolars, Schottky i JBS (Junction Barrier Rectifier) en SiC. S´ha desenvolupat una seqüència de processament basada en la tecnologia de processat de silici disponible a la sala blanca del CNM. A mesura que es millora la tecnologia del material, el paper del disseny de dispositius de potència en SiC esdevé més important. Específicament, per poder extraure totes les capacitats del SiC respecte a la tensió de ruptura es requereix una terminació perifèrica adequada del dispositiu per tal de reduir el fenomen de field crowding que es produeix a la perifèria de la unió principal i que redueix significativament el voltatge de ruptura ideal del dispositiu. Així doncs, un dels objectius principals d´aquesta tesi és el disseny i desenvolupament de terminacions altament efectives per a diodes planars de SiC. Al capítol segon es presenta el disseny i optimització de diferents tècniques de terminació mitjançant l´ús de simuladors numèrics comercials calibrats específicament per al 4H-SiC. La major atenció es centra en la terminació denominada JTE (Junction Termination Extension), i en una nova terminació desenvolupada durant aquest treball de tesi denominada "Floating guard rings assisted JTE", amb la qual s´ha aconseguit una gran eficàcia.La caracterització i l´anàlisi dels principals processos involucrats en la fabricació dels nostres dispositius es resumeix al capítol tercer, a on es detallen els processos de implantació iònica, recuit d´activació de les impureses i la formació dels contactes. Els resultats obtinguts es poden transferir directament a la fabricació de dispositius comercials de SiC. El capítol quart mostra la gran eficàcia que les nostres terminacions han demostrat en els diodes fabricats, especialment amb la nova estructura proposada. A més a més, també s´analitza el funcionament en invers dels diodes així com alguns aspectes tecnològics de segon ordre que habitualment no es tenen en compte però que nosaltres hem demostrat que poden ser de gran importància per al correcte funcionament dels dispositius. Finalment, el capítol cinquè dona a conèixer el funcionament en directe i a altes temperatures (fins a 300ºC) dels tres tipus de diodes fabricats: bipolars (PiN), Schottky i JBS. / Power semiconductor devices are required whenever sending, transmitting or receiving almost any type of electrical and electromagnetic energy or signal/information. In times of escalating power consumption and increasing environmental awareness, these small electronic devices can play a big role. Of large importance is naturally the choice of semiconductor material. Silicon carbide (SiC) is a wide bandgap material that has some of the desired properties to reduce these losses. Short drift regions can be utilized without reducing the blocking voltage thanks to the extremely high electric field strength. This instantly leads to a smaller on-state voltage drop, but also a reduction in switching losses of the device due to the decreased amount of charge carriers that must be swept away after blocking. Moreover, the wide bandgap and high thermal conductivity of SiC compared to silicon allow higher current densities and higher operating temperatures of the devices. The size and complexity of power systems are significantly reduced with smaller components and reduced need for cooling systems. This thesis concerns the design, process integration, fabrication and evaluation of PiN, JBS and Schottky rectifiers in SiC. A process sequence has been developed based on the available silicon process technology in the CNM cleanroom environment.. As the material technology continues to improve, the role of SiC power device design is becoming more important. Specifically, to fully exploit the high reverse blocking capabilities of SiC, proper device edge termination is required to alleviate the device from the well known field crowding effect at the main junction edge that significantly decreases the theoretical one-dimensional breakdown voltage. Thus, one principal aim of this thesis is the design and development of high efficient edge terminations for high power planar SiC diodes. In Chapter 2, it will be presented the design and optimisation of various edge termination techniques using specific 4H-SiC calibrated numerical simulations. Main attention will be focused on junction termination extension techniques (JTE), and a novel edge termination structure namely "Floating guard rings assisted JTE" is presented with great blocking performances.Characterisation and analysis of the main processes involved in the fabrication of our high power diodes are reported in Chapter 3, including ion implantation, activation annealing and contact formation. The obtained results are directly applicable and focus on important problems in the fabrication of SiC power devices. Chapter 4 demonstrates the high blocking efficiency on our fabricated diodes of our previously designed edge terminations, specially that of the novel developed structure, and an analysis of the breakdown behaviour will be reported. Moreover, we also analyse secondary order design parameters, which are not usually considered but clearly important as our results will shown. Finally, Chapter 5 covers the current-voltage performance at high temperature operation, up to 300ºC, of the three different power rectifiers fabricated: PiN, JBS and Schottky.

L'objectiu d'aquesta tesi ha estat avaluar diferents dispositius de identificació del bestiar cabrum, recentment contemplades a la legislació europea. S'han portat a terme 4 experiments per tal d'avaluar els següents dispositius: cròtals plàstics i de ràdio freqüència (RFID), bols ruminals, i identificadors a les extremitats (injectables i braçalets). A l'Exp. 1 es van emprar 97 cabrits de raça Murciano-Granadina per estudiar l'aplicació i capacitat de lectura (CL) de cròtals visuals (V1: tip-tag; V2: oficial), cròtals de RFID (E1: bandera-botó; E2: botó), mini-bols (B1: 13,8 g; B2: 20 g), i injectables a l'extremitat anterior (T1: 15 mm; T2: 12 mm); les mares (n = 29) es van identificar amb bols de mida estàndard (B3: 75 g). Al cap d'un any, la CL de B3, E1 i E2 va ser del 100%. Les CL més baixes es van donar amb B1 (71,4%) i V1 (82,9%). En conclusió, només els cròtals de RFID tipus botó van permetre la adequada ID de cabrides de reposició de raça lletera. A l'Exp. 2, es van emprar 295 cabres adultes i segalles de races Alpina, Angora, Boer i Spanish, explotades en condicions semi-extensives. Es va testar la retenció de 3 tipus de bols (B1: 20 g, n = 95; B2: 75 g, n = 100; B3: 82 g, n = 100) i 1 cròtal visual. Es va avaluar l'efecte del maneig alimentari en possibles pèrdues inicials (mes 1) mitjançant mesures del pH ruminal. No es van produir pèrdues inicials de bols, tot i que el pH diferí segons raça i maneig (6,32- 6,73). A l'any, la retenció de bols (98,1%) va ser superior a la de cròtals (91,7%). La menor retenció es va obtenir amb el B1 (96,3%), mentre que va ser de 97,8% per al B3 i de 100% per al B2. En conclusió, els bols de mida estàndard van oferir una retenció adequada a llarg termini per a cabrum en condicions semi-extensives. A l'Exp. 3, 220 cabres de raça Murciano-Granadina es van identificar amb cròtals visuals (VE) i de RFID (EE, n = 47), bols ruminals (RB: 75 g), i identificadors a l'extremitat (LT) amb 2 tipus de transponedors tipus botó (ET1, n = 90; ET2, n = 130). Es va avaluar la CL durant 12 mesos. D'acord amb el perímetre de canya, es descartà l'ús de LT en cabrides i només s'utilitzà en cabres adultes. A l'any, no es van produir pèrdues de LT però l'1,5% van ésser retirats per causar coixeses. Les CL de RB, EE, VE, ET1 i ET2 van ser de 96.5, 95.7, 97, 93.9 i 98.3%, respectivament. En conclusió, els braçalets resultaren un mètode vàlid per a la ID de cabrum adult. A l'Exp. 4, 2.482 bols ruminals pertanyents a 19 tipus diferents es van utilitzar per establir un model de regressió de la retenció de bols en cabrum. Els bols variaren en longitud (37-84 mm), diàmetre (9-22 mm), pes (W, 5-111 g), volum (V, 2,5-26 mL) i gravetat específica (SG, 1-5,5). Es va poder establir un model logístic de retenció de bols (R2 = 0,98), prenent W i V com a covariables. Els W i SG estimats per a bols mini (5 mL), mitjans (15 mL) i estàndards (22 mL) per a una retenció del 99,95% van ser de 42.9, 73.0, i 94.1 g, i de 8.58, 4.87, and 4.28, respectivament. L'augment de W i SG permetria reduir el V. Els materials ràdio-translúcids actuals permetrien obtenir bols de mida mitjana adequats per a cabrum. En conclusió, en les nostres condicions, els cròtals visuals i els injectables a l'extremitat no s'aconsellen per ID oficial. Els cròtals electrònics botó mostraren resultats variables segons el tipus, i els braçalets són un mètode vàlid solsament en cabres adultes. D'acord amb el model de retenció de bols ruminals, es poden obtenir dispositius de mida mitjana adequats per a cabrum, mentre que els bols mini estan desaconsellats. / This thesis aimed to evaluate different visual and radio frequency identification (RFID) devices for goats. As current European regulations lay down the official use of visual and RFID ear tags, rumen boluses, and marks on the pastern (injects and RFID leg bands), these devices were tested in 4 experiments. In Exp. 1, application and long-term readability of visual ear tags (V1: tip-tag; V2: official), mini-boluses (B1: 13.8 g; and B2: 20.0 g), RFID ear tags (E1: flag-button; E2: double button), and injects on the fore-hind pastern (T1: 15 mm; T2: 12 mm) in replacement Murciano-Granadina dairy goat kids (n = 97) were tested; standard-sized boluses (B3: 75 g) were evaluated as control devices in their mothers (n = 29). At 1 yr of age, readability of B3, E1 and E2 was 100%. Lower readabilities corresponded to B1 (71.4%) and V1 (82.9%). At 3 yr of age, only E1 was 100% readable. In conclusion, button RFID ear tags offered the best results for dairy goat ID at early ages. In Exp. 2, a total of 295 adult and yearling goats from Alpine, Angora, Boer, and Spanish breeds managed under semi-extensive conditions, were used. Management system and breed effects on the retention of 3 bolus types (B1: 20 g, n = 95; B2: 75 g, n = 100; and B3: 82 g, n = 100) and 1 visual ear tag were investigated. No early losses (1 mo) occurred, although ruminal pH varied by breed and feeding management (6.32 to 6.73). At 1 yr, bolus retention (98.1%) was greater than ear tag (91.7%). Lowest bolus retention was for B1 (96.3%), whereas it was 97.8% for B3, and 100% for B2. Ear tag retention varied between breeds (82.9 to 98.6%). In conclusion, standard-sized boluses offered suitable long-term retention for goats under semi-extensive conditions. In Exp. 3, adult Murciano-Granadina goats (n = 220) were identified with visual ear tags (VE), rumen boluses (RB: 75 g), RFID ear tags (EE, n = 47), and leg tags (LT) with 2 types of button transponders (ET1, n = 90; ET2, n = 130). According to shank circumference, LT for kid ID was discarded and only adult does were used. At 1 yr, no losses of LT occurred, although 1.5% were removed due to limping; readability of RB, EE, VE, ET1, and ET2 was 96.5, 95.7, 97, 93.9, and 98.3%, respectively. In conclusion, adequately designed leg tags are a valid ID method for adult dairy goats. In Exp. 4, 2,482 RFID rumen boluses from 19 bolus types were used to construct a regression model of bolus retention in goats. Bolus features varied in length (37 to 84 mm), o.d. (9 to 22 mm), weight (W, 5 to 111 g), volume (V, 2.5 to 26 mL), and specific gravity (SG, 1 to 5.5). A logit regression model with W and V as covariates was constructed (R2 = 0.98). Estimated W and SG to produce mini- (5 mL), medium- (15 mL) and standard-sized (22 mL) boluses for a retention rate of 99.95% were 42.9, 73.0, and 94.1 g, and 8.58, 4.87, and 4.28, respectively. Increasing bolus W and SG allowed V to be reduced. Suitable medium-sized boluses for goats can be produced with radio translucent materials currently available.In conclusion, under our conditions, visual ear tags and injects in the pastern were not recommended for official ID. Button electronic ear tags showed variable results according to type, and electronic leg tags were a valid method only for adult goats. According to the bolus retention model obtained, medium-sized boluses may be effectively produced for goat ID, but mini boluses are not recommended.

La superficie articular es un indicador pronóstico del éxito del implante osteocondral criopreservado y podría constituirse en parámetro para el control de la calidad del proceso de almacenamiento de este tipo de tejidos. Objetivos: fotografiar la superficie articular de injertos osteocondrales frescos, crear un sistema de clasificación de los principales aspectos morfológicos de la superficie condral de los injertos y determinar los cambios que en ellos produce la congelación a - 40 ºC y la criopreservación a -196 ºC según la escala diseñada. Metodología: se empleó un microscopio electrónico de barrido ambiental para fotografiar la superficie condral sin técnicas de fijación. Se clasificaron los principales aspectos morfológicos y se validó la escala según variabilidad inter e intra-observador. Las imágenes de los injertos congelados y criopreservados se obtuvieron siguiendo la misma metodología. Conclusiones: el microscopio de barrido ambiental es una herramienta útil para fotografiar la superficie de injertos osteocondrales frescos, congelados y criopreservados. La superficie articular de los injertos frescos no es totalmente lisa, hallándose diversos aspectos clasificables en un sistema cualitativo para la detección de cambios en situaciones experimentales o patológicas. La superficie del injerto congelado presenta aumento de colinas y protuberancias al compararlos con los injertos frescos y criopreservados, así como un mayor número de lagunas condrocíticas vacías. La superficie del injerto criopreservado muestra aumento de colinas y protuberancias al compararlos con los injertos frescos. Los condrocitos del tejido criopreservado difieren del fresco algunas oportunidades, mostrando imágenes de posible lesión en su membrana asi como lagunas vacías.

El objetivo de la tesis es el desarrollo de métodos para el análisis tanto in vivo como in vitro de la composición y estructura de los tejidos biológicos mediante técnicas basadas en la medida a distintas frecuencias de la impedancia eléctrica, uniendo los campos de la espectroscopia y tomografía de impedancia mediante la representación de las imágenes paramétricas y validando la posibilidad de la aplicación médica de los diversos equipos y métodos de medida empleados.Para conseguir este objetivo se ha dividido la tesis en tres fases diferentes. En la primera fase se han realizado los estudios teóricos de las dos técnicas de medida de impedancia utilizados. En espectroscopia se han estudiado los requerimientos necesarios para realizar las medidas en nuestra banda frecuencial de interés, de 100 Hz a 1 MHz, acotando y reduciendo las principales fuentes de errores, y realizando la modelización de los datos medidos. En tomografía de impedancia eléctrica se han estudiado los problemas directo e inverso. El primer estudio nos ha permitido hallar la estrategia de inyección óptima y comparar los límites teóricos en tomogafía con las diferentes inyecciones, mientras que con el estudio del problema inverso se han presentado los errores que los algoritmos de reconstrucción imponen en la cuantificación de los cambios de impedancia. El último punto ha sido la obtención de los algoritmos a aplicar a las imágenes multifrecuencia para la obtención de las paramétricas.La segunda fase es propiamente la de diseño y validación del sistema de medida. En la fase de diseño, el estudio más profundo se ha realizado sobre la demodulación de la señal.La tercera fase es la aplicación de los sistemas y métodos desarrollados en la obtención de resultados experimentales que permitan su validación. Con las medidas de espectroscopia se han caracterizado diferentes tejidos de un modelo porcino, destacando el estudio realizado sobre el tejido miocárdico. En tomografía el objetivo es obtener imágenes paramétricas in vivo.Como conclusión es posible decir que con los equipos y métodos desarrollados en espectroscopia de impedancia eléctrica se ha podido caracterizar con medidas in-vivo los diferentes tejidos, comprobándose cuál es la velocidad en la evolución de su isquemia, y su influencia en los diferentes parámetros de los modelos aplicados sobre las medidas. Así mismo, estos resultados nos han permitido comprobar las limitaciones de las medidas in-vitro para la caracterización de tejidos in-vivo. Estas medidas, así como las realizadas sobre el tejido miocárdico, nos inducen a pensar en el gran interés de la aplicabilidad de los métodos empleados en el campo de la medicina, ya sea en operaciones de transplantes de órganos, como en el estudio de cardiopatías en pacientes. Las imágenes paramétricas obtenidas han permitido la distinción cualitativa de los tejidos medidos, pero se ha comprobado no cuantificacan correctamente los valores de los parámetros representados. Esta limitación viene dada principalmente por la influencia, en la cuantificación de los cambios de impedancia, de los errores del sistema de adquisición y del algoritmo de reconstrucción. Es por ello que las líneas de trabajo futuro pasan por la solución de estos problemas, y por el estudio de nuevas estrategias de inyección que permitan focalizar las medidas de impedancia en zonas concretas. La solución de estos problemas haría esta técnica atractiva en ámbientes hospitalarios en aplicaciones como puede ser la distinción del tejido miocárdico sano, isquémico y cicatricial.

SUMMARY Food industry is demanding for fast screening methodologies in order to guaranty food quality and safety. These methodologies should allow high throughput with sufficient accuracy and reproducibility. In this context, MS-Sensor is a challenging approach since it allows simultaneous determination of compounds in food matrices and complex mixtures with a high sample throughput. The basic working principle of MS-Sensor systems is based on the introduction of volatile components extracted from the headspace of a sample into the ionization chamber of a mass spectrometer. The mass spectra resulting from the ionization and fragmentation of this extract constitute a very complex ionization pattern that can be seen as a fingerprint which is characteristic of the matrix being analyzed. These ionisation patterns are then processed by pattern recognition engines to perform tasks such as classification, recognition and, to a limited extent, quantification.This thesis is devoted to study the possibilities and capabilities of MS-Sensor approach to its application in several food quality related problems such as the determination rancidity levels in crisps; the detection of fungal spoilage in bakery products, the monitoring of sardines freshness under cold storage; the classification of virgin olive oils according its organoleptic properties and the discrimination of two Iberian ham qualities according pigs feeding. In each one of these applications it has been demonstrated the feasibility of using a MS-Sensor to solve the food quality problem under study. It has been widely demonstrated that the MS-Sensor profile can be considered as a useful fingerprint technique for characterization of the targeted quality property and, as in certain cases, even for quantification of several parameters correlated with this problem.Despite that feasibility of MS-Sensor has been widely demonstrated for the applications under study, this approach stills suffer from some weakness or drawbacks that may influence performance of MS-Sensor. Main drawbacks are the inherent high dimensionality of data response matrices and the low selectivity of m/z fragments pseudosensors used as variables in these matrices.These two drawbacks could be responsible for the lack of reproducibility showed by MS-Sensor systems in certain applications mentioned above. In order to success in the development of such applications it was necessary to figure out different strategies for overcoming this high dimensionality and the low selectivity. In order to handle the low selectivity of m/z fragments several new methodologies based on the use of multi-way algorithms has been implemented for the first time in the framework of this thesis. Besides, new variable selection algorithms has been developed and implemented in order to avoid high dimensionality modelling. It has been demonstrated that use of the developed algorithms leads to a simpler and more parsimonious models and consequently to a better performance and more reproducible results.In addition, several issues related to use of MS-Sensor in food analysis has been studied: the use of different headspace sampling techniques; the comparison of MS-Sensor systems performance against classical MOS based electronic noses; the application of new algorithms for pre-processing MS-Sensor signals; the correlation of MS-Sensor response and the well-established methods to assess the quality property under study, etc.MS-Sensor is a powerful device set-up, capable of producing large amounts of highly selective information. Optimal use of this device implies both, a correct use of analytical techniques (sample handling and instrumental) and a rational use of subsequent data analysis. That can be only attained if analytical people in charge of experimental set-up work side by side with data analysis and software developers. This thesis aims to bring nearer this close collaboration. RESUM La indústria alimentària exigeix el desenvolupament de mètodes analítics que puguin donar resposta immediata i que al mateix temps puguin garantir la qualitat i la seguretat dels productes de forma acurada i reproduïble. En aquests context, els mètodes que utilitzen un sistema MS-Sensor poden ser uns bons candidats ja que permeten fer lanàlisi de volàtils de matrius complexes duna manera ràpida i també permeten processar moltes mostres en poc temps. El funcionament dun MS-Sensor es basa en la introducció dels compostos volàtils que sextreuen de lespai de cap duna mostra en la font dionització dun espectròmetre de masses sense prèvia separació cromatogràfica i sense necessitat duna preparació de mostra prèvia. Lespectre de masses resultat de la ionització i fragmentació de tots els compostos volàtils presents en lextracte es pot considerar com una empremta digital característica de la matriu que sestà analitzant. Els espectres de masses generats es processen a posteriori amb un sistema de reconeixement de patrons per tal de realitzar tasques associades a aquests sistemes com son la classificació i el reconeixement de noves mostres i dins de certs límits la quantificació daquestes.Aquesta tesi està dedicada a lestudi de les capacitats i possibilitats daquests sistema a donar resposta a tot un seguit daplicacions relacionades amb lanàlisi de la qualitat de diferents tipus daliments com son: la determinació del grau denranciment de patates fregides; la detecció del creixement fúngic en productes de brioxería industrial; la monitorització del grau de frescor de sardines guardades en fred; la classificació de diversos olis doliva en base a les seves propietats organolèptiques i la classificació del pernil ibèric en base a la seva qualitat determinada per lalimentació del porc. Per cada una daquests aplicacions sha demostrat laplicabilitat i la fiabilitat del sistema MS-Sensor a lhora de resoldre les diferents qüestions plantejades sobre qualitat alimentària. Sha demostrat àmpliament que el perfil de volàtils que sobté amb un MS-Sensor pot cosiderar-se com una empremta digital vàlida i molt útil en la caracterització del problema que es vol resoldre i fins i tot en alguns casos, sha demostrat que aquesta mateixa empremta es pot correlacionar amb el paràmetres danàlisi clàssics que susen més habitualment per tal de resoldre aquests problema o que inclús aquests sistema es pot fer servir per predir-los.Encara que la viabilitat del sistema MS-Sensor en les aplicacions plantejades ha estat demostrada àmpliament en el decurs daquesta tesis, aquests sistema té petits inconvenients o punts febles que resten per resoldre. Aquests inconvenients poden afectar de manera directa els resultants que se nobtenen. Els principals punts febles del MS-Sensor son delevada dimensionalitat de les matrius de resposta que sobtenen que és inherent al propi sistema i la baixa selectivitat del fragments m/z considerats com a variables en aquestes matrius.Aquests dos inconvenients poden ser els responsables de la falta de reproductibilitat que sha obtingut en algunes aplicacions. Per tal dobtenir bons resultats en alguna daquestes aplicacions es van haver de plantejar noves estratègies que poguessin salvar les dificultat derivades de la baixa selectivitat de les variables i de la seva elevada dimensionalitat. Per primera vegada i dins del marc daquesta tesis sha plantejat lús dalgoritmes multi-way i la inclusió del temps de retenció com a variable que pugui reportar informació addicional en el processat de les respostes del MS-Sensor. A la vegada, sha desenvolupat i implementat nous algoritmes per a la selecció de variables per tal devitar en la mesura del possible lelevada dimensionalitat en les matrius de resposta. Sha demostrat que lús daquests nous algoritmes permet obtenir models més simples i robustos i per tant podem aconseguir un millor funcionament del sistema i resultats més reproduïbles.A més a més shan estudiat diferents aspectes relacionats amb la utilització dun sistema MS-Sensor per a lanàlisi daliments com son: lús de diferents tècniques de mostreig despai de cap, la comparació del sistema MS-Sensor amb sistemes clàssics dolfacte electrònic, laplicació i desenvolupament dalgoritmes de pre-processament dels espectres generats, la correlació de les respostes obtingudes amb un sistema MS-Sensor amb mètodes danàlisi daliments tradicionals, etc.El MS-Sensor es un dispositiu molt potent, capaç de produir una elevada quantitat de dades. Lús òptim daquests sistema es composa duna banda dun ús correcte dels aspectes instrumentals com son el propi sistema en si i les tècniques de mostreig i per altra banda dun ús racional de les tècniques danàlisi de dades. Això només saconsegueix si els analítics que treballen amb el set-up de lexperiment treballen colze a colze i en estreta collaboració amb la gent encarregada de fer lanàlisi de dades. Aquesta tesi, pretén fer més estret lespai entre aquests dues disciplines i dóna les eines per ajuntat i promoure aquesta collaboració.

La integració de transceptors per comunicacions de radiofreqüència en CMOS pot quedar seriosament limitada per la interacció entre els seus blocs, arribant a desaconsellar la utilització de un únic dau de silici. El soroll d’alta freqüència generat per certs blocs, com l’amplificador de potencia, pot viatjar pel substrat i amenaçar el correcte funcionament de l’oscil·lador local. Trobem tres raons importants que mostren aquest risc d’interacció entre blocs i que justifiquen la necessitat d’un estudi profund per minimitzar-lo. Les característiques del substrat fan que el soroll d’alta freqüència es propagui m’és fàcilment que el de baixa freqüència. Per altra banda, les estructures de protecció perden eficiència a mesura que la freqüència augmenta. Finalment, el soroll d’alta freqüència que arriba a l’oscil·lador degrada al seu correcte comportament. El propòsit d’aquesta tesis és analitzar en profunditat la interacció entre el soroll d’alta freqüència que es propaga pel substrat i l’oscil·lador amb l’objectiu de poder predir, mitjançant un model, l’efecte que aquest soroll pot tenir sobre el correcte funcionament de l’oscil·lador. Es volen proporcionar diverses guies i normes a seguir que permeti als dissenyadors augmentar la robustesa dels oscil·ladors al soroll d’alta freqüència que viatja pel substrat. La investigació de l’efecte del soroll de substrat en oscil·ladors s’ha iniciat des d’un punt de vista empíric, per una banda, analitzant la propagació de senyals a través del substrat i avaluant l’eficiència d’estructures per bloquejar aquesta propagació, i per altra, determinant l’efecte d’un to present en el substrat en un oscil·lador. Aquesta investigació ha mostrat que la injecció d’un to d’alta freqüència en el substrat es pot propagar fins arribar a l’oscil·lador i que, a causa del ’pulling’ de freqüència, pot modular en freqüència la sortida de l’oscil·lador. A partir dels resultats de l’anàlisi empíric s’ha aportat un model matemàtic que permet predir l’efecte del soroll en l’oscil·lador. Aquest model té el principal avantatge en el fet de que està basat en paràmetres físics de l’oscil·lador o del soroll, permetent determinar les mesures que un dissenyador pot prendre per augmentar la robustesa de l’oscil·lador així com les conseqüències que aquestes mesures tenen sobre el seu funcionament global (trade-offs). El model ha estat comparat tant amb simulacions com amb mesures reals demostrant ser molt precís a l’hora de predir l’efecte del soroll de substrat. La utilitat del model com a eina de disseny s’ha demostrat en dos estudis. Primerament, les conclusions del model han estat aplicades en el procés de disseny d’un oscil·lador d’ultra baix consum a 2.5GHz, aconseguint un oscil·lador robust al soroll de substrat d’alta freqüència i amb característiques totalment compatibles amb els principals estàndards de comunicació en aquesta banda. Finalment, el model s’ha utilitzat com a eina d’anàlisi per avaluar la causa de les diferències, en termes de robustesa a soroll de substrat, mesurades en dos oscil·ladors a 60GHz amb dues diferents estratègies d’apantallament de l’inductor del tanc de ressonant, flotant en un cas i connectat a terra en l’altre. El model ha mostrat que les diferències en robustesa són causades per la millora en el factor de qualitat i en l’amplitud d’oscil·lació i no per un augment en l’aïllament entre tanc i substrat. Per altra banda, el model ha demostrat ser vàlid i molt precís inclús en aquest rang de freqüència tan extrem. el principal avantatge en el fet de que està basat en paràmetres físics de l’oscil·lador o del soroll, permetent determinar les mesures que un dissenyador pot prendre per augmentar la robustesa de l’oscil·lador així com les conseqüències que aquestes mesures tenen sobre el seu funcionament global (trade-offs). El model ha estat comparat tant amb simulacions com amb mesures reals demostrant ser molt precís a l’hora de predir l’efecte del soroll de substrat. La utilitat del model com a eina de disseny s’ha demostrat en dos estudis. Primerament, les conclusions del model han estat aplicades en el procés de disseny d’un oscil·lador d’ultra baix consum a 2.5GHz, aconseguint un oscil·lador robust al soroll de substrat d’alta freqüència i amb característiques totalment compatibles amb els principals estàndards de comunicació en aquesta banda. Finalment, el model s’ha utilitzat com a eina d’anàlisi per avaluar la causa de les diferències, en termes de robustesa a soroll de substrat, mesurades en dos oscil·ladors a 60GHz amb dues diferents estratègies d’apantallament de l’inductor del tanc de ressonant, flotant en un cas i connectat a terra en l’altre. El model ha mostrat que les diferències en robustesa són causades per la millora en el factor de qualitat i en l’amplitud d’oscil·lació i no per un augment en l’aïllament entre tanc i substrat. Per altra banda, el model ha demostrat ser vàlid i molt precís inclús en aquest rang de freqüència tan extrem. / The integration of transceivers for RF communication in CMOS can be seriously limited by the interaction between their blocks, even advising against using a single silicon die. The high frequency noise generated by some of the blocks, like the power amplifier, can travel through the substrate, reaching the local oscillator and threatening its correct performance. Three important reasons can be stated that show the risk of the single die integration. Noise propagation is easier the higher the frequency. Moreover, the protection structures lose efficiency as the noise frequency increases. Finally, the high frequency noise that reaches the local oscillator degrades its performance. The purpose of this thesis is to deeply analyze the interaction between the high frequency substrate noise and the oscillator with the objective of being able to predict, thanks to a model, the effect that this noise may have over the correct behavior of the oscillator. We want to provide some guidelines to the designers to allow them to increase the robustness of the oscillator to high frequency substrate noise. The investigation of the effect of the high frequency substrate noise on oscillators has started from an empirical point of view, on one hand, analyzing the noise propagation through the substrate and evaluating the efficiency of some structures to block this propagation, and on the other hand, determining the effect on an oscillator of a high frequency noise tone present in the substrate. This investigation has shown that the injection of a high frequency tone in the substrate can reach the oscillator and, due to a frequency pulling effect, it can modulate in frequency the output of the oscillator. Based on the results obtained during the empirical analysis, a mathematical model to predict the effect of the substrate noise on the oscillator has been provided. The main advantage of this model is the fact that it is based on physical parameters of the oscillator and of the noise, allowing to determine the measures that a designer can take to increase the robustness of the oscillator as well as the consequences (trade-offs) that these measures have over its global performance. This model has been compared against both, simulations and real measurements, showing a very high accuracy to predict the effect of the high frequency substrate noise. The usefulness of the presented model as a design tool has been demonstrated in two case studies. Firstly, the conclusions obtained from the model have been applied in the design of an ultra low power consumption 2.5 GHz oscillator robust to the high frequency substrate noise with characteristics which make it compatible with the main communication standards in this frequency band. Finally, the model has been used as an analysis tool to evaluate the cause of the differences, in terms of performance degradation due to substrate noise, measured in two 60 GHz oscillators with two different tank inductor shielding strategies, floating and grounded. The model has determined that the robustness differences are caused by the improvement in the tank quality factor and in the oscillation amplitude and no by an increased isolation between the tank and the substrate. The model has shown to be valid and very accurate even in these extreme frequency range.

En base als reptes sorgits a conseqüència de l'escalat de la tecnologia, la present tesis desenvolupa i analitza un conjunt d'eines orientades a avaluar la sensibilitat a la propagació d'esdeveniments SET en circuits microelectrònics. S'han proposant varies mètriques de propagació de SETs considerant l'impacto dels emmascaraments lògic, elèctric i combinat lògic-elèctric. Aquestes mètriques proporcionen una via d'anàlisi per quantificar tant les regions més susceptibles a propagar SETs com les sortides més susceptibles de rebre'ls. S'ha desenvolupat un conjunt d'algorismes de cerca de camins sensibilitzables altament adaptables a múltiples aplicacions, un sistema lògic especific i diverses tècniques de simplificació de circuits. S'ha demostrat que el retard d'un camí donat depèn dels vectors de sensibilització aplicats a les portes que formen part del mateix, essent aquesta variació de retard comparable a la atribuïble a les variacions paramètriques del proces. / En base a los desafíos surgidos a consecuencia del escalado de la tecnología, la presente tesis desarrolla y analiza un conjunto de herramientas orientadas a evaluar la sensibilidad a la propagación de eventos SET en circuitos microelectrónicos. Se han propuesto varias métricas de propagación de SETs considerando el impacto de los enmascaramientos lógico, eléctrico y combinado lógico-eléctrico. Estas métricas proporcionan una vía de análisis para cuantificar tanto las regiones más susceptibles a propagar eventos SET como las salidas más susceptibles a recibirlos. Ha sido desarrollado un conjunto de algoritmos de búsqueda de caminos sensibilizables altamente adaptables a múltiples aplicaciones, un sistema lógico especifico y diversas técnicas de simplificación de circuitos. Se ha demostrado que el retardo de un camino dado depende de los vectores de sensibilización aplicados a las puertas que forman parte del mismo, siendo esta variación de retardo comparable a la atribuible a las variaciones paramétricas del proceso. / Based on the challenges arising as a result of technology scaling, this thesis develops and evaluates a complete framework for SET propagation sensitivity. The framework comprises a number of processing tools capable of handling circuits with high complexity in an efficient way. Various SET propagation metrics have been proposed considering the impact of logic, electric and combined logic-electric masking. Such metrics provide a valuable vehicle to grade either in-circuit regions being more susceptible of propagating SETs toward the circuit outputs or circuit outputs more susceptible to produce SET. A quite efficient and customizable true path finding algorithm with a specific logic system has been constructed and its efficacy demonstrated on large benchmark circuits. It has been shown that the delay of a path depends on the sensitization vectors applied to the gates within the path. In some cases, this variation is comparable to the one caused by process parameters variations.