Appareil d'écoute infrarouge. Qu'est-ce que la nanoélectronique et comment ça marche Quels sont les noms des dispositifs d'écoute électronique

La nanoélectronique est un domaine de l'électronique moderne engagé dans le développement de bases physiques et technologiques pour la création de circuits électroniques et les dispositifs basés sur eux avec des tailles d'éléments inférieures à 100 nm.

La tâche principale de la nanoélectronique est le développement de nouveaux dispositifs électroniques avec des dimensions ultra-petites, la création de méthodes pour leur production et leur intégration dans des circuits intégrés. La recherche et le développement en nanoélectronique s'appuient sur des connaissances de pointe en électronique, mécanique, science des matériaux, physique, chimie, biologie et médecine. Et ce qui les unit, c'est l'objet de la recherche - des structures aux dimensions super petites et aux propriétés inhabituelles pour le «grand» monde. la tendance principale dans le développement de toute l'électronique dans son ensemble est la miniaturisation, ou une diminution de la masse et de la taille des appareils et appareils électroniques. Transitions technologiques cohérentes des composants électriques aux lampes électroniques, des lampes - aux transistors, des transistors - aux circuits intégrés permis la création d'un téléphones portables, ordinateurs de poche, dispositifs médicaux individuels et de nombreux autres produits électroniques qui font désormais partie de la vie d'une personne moderne.

Le terme « nanoélectronique » est inextricablement lié au terme « microélectronique » et reflète la transition de l'électronique semi-conductrice moderne avec des dimensions caractéristiques de l'ordre du micron et submicronique vers des éléments d'une taille de l'ordre du nanomètre. Fondamentalement nouvelle fonctionnalité la nanoélectronique est associée au fait que les effets quantiques commencent à dominer dans les éléments de cette taille, c'est-à-dire dans le nanoélément, ce ne sont pas les électrons qui sont considérés comme des particules porteuses de charge, mais leurs fonctions d'onde. Ils déterminent les propriétés électroniques, optiques, magnétiques, chimiques, biochimiques et autres des matériaux et des produits. En règle générale, un élément nanoélectronique se compose d'un ensemble de puits quantiques et de barrières de potentiel, et son diagramme d'énergie change de manière significative avec l'ajout d'un seul électron. La faible inertie des électrons permet d'utiliser efficacement leur interaction avec les microchamps à l'intérieur d'un atome, d'une molécule, d'un réseau cristallin pour créer des dispositifs et dispositifs d'une nouvelle génération, dans lesquels cette interaction est utilisée pour transmettre, traiter et stocker des informations. Le seul facteur limitant dans le développement de la nanoélectronique aujourd'hui est des technologies insuffisamment parfaites. La science se développe rapidement, les inventions apparaissent à une vitesse incroyable, donc l'avenir promet de nouvelles réalisations basées sur de nouveaux principes de travail au niveau des atomes individuels.

Le fait que l'information puisse être d'une très grande valeur aujourd'hui n'est une surprise pour personne. Mais si plus tôt, seulement cercle limité personnes, aujourd'hui presque tout le monde peut y faire face. La première chose qui vient généralement à l'esprit, ce sont les microphones radio. Ils sont répandus parce que collecter un "bug" selon la description dans la littérature radioamateur n'est pas du tout difficile. L'auteur connaît même le cas d'étudiants réussissant des examens à l'aide d'un microphone radio. Cependant, de tels microphones radio peuvent être trouvés sans grande difficulté, il suffit d'assembler un simple détecteur de champ.

En même temps, il existe une autre façon de collecter des informations. Il est connu que les ondes sonores dans une pièce provoquent des micro-vibrations dans les vitres. Si vous dirigez le flux IR vers le verre, la majeure partie passera à travers le verre vers l'intérieur, mais il y aura également une réflexion. Dans ce cas, le flux réfléchi sera modulé avec des informations vocales. Afin d'évaluer les possibilités réelles de voler des informations de cette manière et de trouver méthode efficace contre-attaque, l'auteur a développé un schéma expérimental pour un dispositif d'écoute. Il se compose de deux parties relativement indépendantes : un émetteur IR et un récepteur IR.

Diagramme schématique L'émetteur IR est représenté sur la figure 1. L'émetteur est basé sur un générateur d'ondes carrées sur un microcircuit D1. Le signal de sortie du générateur avec une fréquence de 35 kHz est envoyé à la base du transistor VT1, qui avec VT2 forme un transistor Darlington composite. Ce transistor commute la LED IR VD1.

Fig. 1

Le signal réfléchi arrive à l'entrée du récepteur, dont le circuit est représenté sur la figure 2.

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Établissement un circuit correctement monté se réduit à ajuster la fréquence de l'émetteur avec la résistance R1 jusqu'à obtenir l'amplitude maximale du signal en sortie du récepteur.

OU K1401UD4 n'a pas de remplacement direct parmi les microcircuits domestiques, mais au lieu de A1.1 et A1.2, vous pouvez utiliser n'importe quel OA avec transistors à effet de champà l'entrée et une fréquence de gain unitaire d'au moins 2,5 MHz. A1.3 peut être remplacé par n'importe quel ampli-op pour une utilisation généralisée. L'auteur a coché cette option : KR574UD2B et K140UD708. Il est possible d'améliorer sensiblement les caractéristiques du récepteur si vous utilisez les amplificateurs opérationnels à faible bruit TLE2074CN et TLE2144CN de Texas Instruments. Le brochage de ces microcircuits coïncide complètement avec le brochage du K1401UD4. La LED et la photodiode peuvent provenir de la production étrangère pour les systèmes de contrôle à distance

Dans la version de l'auteur, le schéma avec K1401UD4 assurait une récupération d'informations fiable à une distance de 5 à 10 mètres, la version avec TLE2074CN fournissait une récupération d'informations à une distance allant jusqu'à 15-20 mètres, en plus, cette option, en raison de la plus faible niveau de bruit, a permis d'analyser en toute confiance des mots calmes même sur un fond fort.

La sensibilité de l'appareil peut être augmentée par des LED IR supplémentaires connectées en parallèle avec VD1 de l'émetteur (à travers leurs résistances de limitation). Vous pouvez également augmenter le gain du récepteur en ajoutant un étage similaire à l'étage sur A1.2, pour cela vous pouvez utiliser un ampli-op gratuit de la puce A1.

Structurellement, la LED et la photodiode sont situées de manière à exclure l'impact direct du rayonnement IR de la LED sur la photodiode, mais à recevoir en toute confiance le rayonnement réfléchi. Il n'est pas exclu l'utilisation de systèmes optiques, tels que ceux de L.2. Le récepteur est alimenté par deux batteries Krona, l'émetteur est alimenté par quatre cellules R20 avec une tension totale de 6V (1,5V chacune).

En conclusion, il convient de rappeler que l'utilisation de cet appareil est dans certains cas interdite par la législation de la Fédération de Russie et peut entraîner une responsabilité administrative ou pénale.

Les dispositifs et dispositifs nanoélectroniques sont créés à l'aide de méthodes nanotechnologiques. La nanotechnologie désigne un ensemble de technologies, de processus et de techniques basés sur la manipulation d'atomes et de molécules individuels afin d'obtenir de nouveaux matériaux, dispositifs et dispositifs. La nanotechnologie peut être utilisée dans l'électronique, la science des matériaux, la chimie, la mécanique, la biomédecine et d'autres domaines de la science et de la technologie. Et en physique atomique et quantique, l'unité de longueur caractéristique est considérée comme 1 A ou 10 -10 m, ce choix est dû au fait que l'angström correspond au diamètre du plus petit des atomes - l'atome d'hydrogène. Les diamètres des autres atomes ne peuvent dépasser que légèrement 2 A. Le nanomètre est 10 fois plus grand.

Gamme nanométrique de 1 nm à 100 nm. Dans la nature vivante, qui, comme la matière inanimée, est constituée d'atomes, les molécules de protéines et de lipides mesurent jusqu'à 10 nm. L'échelle des ribosomes et des virus est inférieure à 100 nm. Par exemple, l'un des produits de la nanotechnologie - les nanotubes, ainsi que les éléments de très gros circuits intégrés, ont également des dimensions de ~ 100 nm. C'est ce qui donne de l'espoir pour la combinaison réussie des technologies des systèmes vivants et non vivants, la création de dispositifs microminiatures et de médicaments. Il est à noter qu'au fur et à mesure que les performances des puces électroniques augmentent, elles deviennent moins chères et consomment moins d'énergie que celles de la génération précédente.

Riz. 5.

À mesure que la taille des structures à l'état solide approche du nanomètre, les propriétés quantiques de l'électron se manifestent de plus en plus. Son comportement est dominé par les modèles d'ondes caractéristiques des particules quantiques. D'une part, cela conduit à perturber les performances des transistors classiques qui utilisent les lois de comportement d'un électron en tant que particule classique, et d'autre part, cela ouvre des perspectives pour la création de nouveaux commutateurs, mémoires et amplifications uniques. éléments pour systèmes d'information... Ce sont les principaux objets de recherche et développement d'un nouveau domaine de l'électronique - la nanoélectronique.

Les éléments nanoélectroniques développés ces dernières années dans leur taille miniature, leur vitesse et leur consommation électrique rivalisent sérieusement avec les transistors semi-conducteurs et des microcircuits intégrés basés sur eux en tant qu'éléments principaux des systèmes d'information. Déjà aujourd'hui, la technologie s'est rapprochée de la possibilité théorique de mémoriser et de transmettre 1 bit d'information (0 et 1) à l'aide d'un électron, dont la localisation dans l'espace peut être spécifiée par un atome. L'idée d'éléments à photon unique similaires attend une résolution pratique.

L'utilisation généralisée d'éléments à un électron et à un photon pour la création de systèmes d'information est jusqu'à présent limitée par leur connaissance insuffisante, et surtout, par le manque de technologies adaptées à la production de masse, qui permettent de concevoir les structures requises à partir d'atomes individuels. De telles opportunités n'existent que dans les laboratoires de recherche. Cependant, le rythme actuel de développement de l'électronique permet de prédire avec confiance le développement industriel de la nanotechnologie, et avec elle, la nanoélectronique déjà au début du 21ème siècle.

Les dispositifs nanoélectroniques sont basés sur les propriétés ondulatoires de l'électron et sur d'autres phénomènes et effets physiques associés. Le mouvement d'un électron et de l'onde de Broglie associée dans des structures à l'état solide à l'échelle nanométrique est déterminé par les effets associés au confinement quantique, aux interférences et à la possibilité d'effet tunnel à travers des barrières potentielles. Et ces effets apporteront la plus grande contribution aux processus électriques dans l'élément, plus sa taille est petite. Lorsque la taille de l'élément correspond à la longueur d'onde de l'électron, ces effets prévaudront.

Cette figure montre une photographie unique qui confirme expérimentalement la présence de l'onde de Broglie. À l'aide d'un microscope à effet tunnel, il a été possible de planter 48 atomes de fer à la surface du cuivre. Un « paddock quantique » d'un rayon de 7,1 nm a été formé. Les ondes à l'intérieur des corrals sont des ondes stationnaires de densité de charge correspondant à la solution de l'équation de Schrödinger. L'apparition ou l'absence d'une image dépend de la position de l'atome nouvellement implanté. Si les ondes de de Broglie s'additionnent en phase lors d'une interférence constructive, alors une image apparaît. Avec des interférences destructrices, il disparaît. Cette image est l'une des preuves de la nature ondulatoire d'un atome ou d'électrons individuels et de ses orbites extérieures.

Résoudre les problèmes de transition de la microélectronique à la nanoélectronique n'annule en rien le développement ultérieur de la microélectronique. Cependant, l'émergence de la nanoélectronique promet de nouvelles réalisations et développements scientifiques dans le domaine de la technologie dans de nombreuses branches de la science et de la technologie. Le développement de la recherche scientifique sur les nanostructures et les nanotechnologies permettra d'obtenir des matériaux et des dispositifs dotés de nouvelles propriétés uniques et, par conséquent, de résoudre un certain nombre de problèmes urgents tant dans le domaine de l'électronique que dans toutes les autres branches de la science et de l'industrie. Les "anciennes" idées de circuits électroniques, basées sur l'utilisation d'un transistor amélioré, fonctionneront également dans le nanomonde. Dans le même temps, le nanomonde contribue à la naissance de nouvelles idées liées aux propriétés ondulatoires d'un électron, avec des solitons comme porteurs d'un signal d'information, avec de nouveaux matériaux, avec des nouvelle technologie... Par conséquent, de nouveaux dispositifs et dispositifs de nanoélectronique apparaissent, mis en œuvre soit sur des principes complètement nouveaux, soit sur des méthodes de traitement de l'information bien oubliées.

Moment sympa de la journée. Nous continuons nos articles pour les débutants et présentons à votre attention une autre version d'une version simple - un bug. Le design est assez simple et je pense qu'il n'y aura aucun problème avec cela. L'appareil s'assemble par montage en surface, n'importe quel microphone à électret, il vaut mieux en choisir un avec une haute sensibilité. Ce dispositif d'écoute offre une portée de réception allant jusqu'à 100 mètres. Le bug est alimenté par une tablette au lithium de 3 volts. Schéma de principe du bug :

Considérez le schéma de l'appareil. La bobine contient 6 tours de fil d'un diamètre de 0,5 mm, elle est enroulée sur de la pâte à partir d'un stylo ordinaire, si vous devez l'alimenter à partir de la couronne, vous devez augmenter la valeur de la résistance de 220 ohms à 330 ohms. Une résistance de 4,7 kΩ ajuste le courant du microphone.

Son calibre est également proportionnel à la tension d'alimentation. Après enroulement, une petite éponge est insérée dans la bobine et remplie de paraffine. Il s'agit d'éliminer l'effet du microphone. L'antenne est un morceau de fil isolé de 20 centimètres de long, et plus est possible.

Le réglage se fait comme suit - allumez le récepteur radio à une fréquence de 93 mégahertz et allumez condensateur variable d'une capacité de 33 picofarads, qui se trouve dans le circuit oscillant du générateur. Nous le faisons tourner lentement jusqu'à ce que nous entendions un grincement dans le haut-parleur du récepteur radio. Ensuite, nous laissons le coléoptère seul et ajustons le réglage du récepteur, en abaissant la fréquence à 91 mégahertz, si le signal commence à se perdre, puis en augmentant la fréquence à 95 jusqu'à ce que nous captions la fréquence du coléoptère. Si des distorsions se font entendre dans la conversation, nous réduisons la capacité du condensateur de 1000 picofarads et mettons un condensateur de 220 picofarads à sa place.

Nous mettons l'appareil fini dans un étui pratique. L'antenne peut être enroulée sur batterie de doigt, pour qu'il prenne la forme d'un ressort et le cache à l'intérieur du boîtier avec la punaise. La consommation actuelle du bug est de moins de 5 milliampères. L'appareil d'écoute est maintenant prêt à l'emploi. Le schéma a été envoyé par - AKA.

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Le domaine de l'électronique, engagé dans le développement des bases technologiques et physiques pour la construction de circuits électroniques intégrés avec des tailles d'éléments inférieures à 100 nanomètres, est appelé nanoélectronique. Le terme "nanoélectronique" lui-même reflète la transition de la microélectronique des semi-conducteurs modernes, où les tailles des éléments sont mesurées en unités de micromètres, à des éléments plus petits - avec des tailles de dizaines de nanomètres.

Chacun de nous utilise l'électronique au quotidien, et de nombreuses personnes remarquent sûrement déjà des tendances sans ambiguïté. La mémoire des ordinateurs augmente, les processeurs deviennent plus efficaces et la taille des appareils diminue. Quelle est la raison pour ça?

Tout d'abord, avec une modification des dimensions physiques des éléments des microcircuits, dont tous appareils électroniques en fait, ils sont en train d'être construits. Bien que la physique des processus reste à peu près la même aujourd'hui, la taille des appareils est de plus en plus petite. Un gros dispositif semi-conducteur fonctionne plus lentement et consomme plus d'énergie, tandis qu'un nanotransistor fonctionne plus rapidement et utilise moins d'énergie.

La nanotechnologie moderne en vidéo :

On sait que tous les corps matériels sont composés d'atomes. Et pourquoi l'électronique n'atteindrait-elle pas l'échelle atomique ? Ce nouveau domaine de l'électronique permettra de résoudre des problèmes qui sont tout simplement impossibles à résoudre en principe.

Le graphène et les matériaux monocouches similaires sont maintenant d'un grand intérêt (voir l'article -). De tels matériaux, épais d'un atome, ont des propriétés remarquables qui peuvent être combinées pour créer divers circuits électroniques.

Par exemple, les technologies associées à la microscopie à sonde permettent de construire diverses structures d'atomes individuels à la surface d'un conducteur sous ultravide, simplement en les réarrangeant. Quelle n'est pas la base de la création d'appareils électroniques monoatomiques ?

La manipulation de la matière au niveau moléculaire a déjà touché de nombreuses industries, dont l'électronique. Microprocesseurs et circuits intégrés sont construits comme ça. Les pays leaders investissent dans la poursuite du développement de cette voie technologique - afin que la transition vers l'échelle nanométrique se produise plus rapidement, plus largement et encore mieux.

Certains succès, d'ailleurs, ont déjà été obtenus. Intel en 2007 a annoncé qu'un processeur 45 nm basé sur une unité structurelle a été développé (présenté par VIA Nano) et la prochaine étape serait d'atteindre 5 nm. IBM va atteindre 9 nm grâce au graphène.