Infravörös hallgató készülék. Mi a nanoelektronika és hogyan működik Mik a lehallgató eszközök nevei?

A nanoelektronika a modern elektronika területe, amely fizikai és technológiai alapok fejlesztésével foglalkozik az integrál létrehozásához elektronikus áramkörökés az ezeken alapuló eszközök, amelyek mérete 100 nm -nél kisebb.

A nanoelektronika fő feladata új, rendkívül kis méretű elektronikai eszközök kifejlesztése, módszerek létrehozása azok előállításához és integrált áramkörökbe való integrálásához. A nanoelektronika kutatása és fejlesztése az elektronika, a mechanika, az anyagtudomány, a fizika, a kémia, a biológia és az orvostudomány élvonalbeli ismereteire épül. És ami egyesíti őket, az a kutatás tárgya - szuper kis méretek és a „nagy” világ számára szokatlan tulajdonságokkal rendelkező szerkezetek. az összes elektronika fejlődésének fő tendenciája a miniatürizálás, vagy az elektronikus eszközök és eszközök tömegének és méretének csökkenése. Folyamatos technológiai átmenet az elektromos alkatrészekről a elektronikus lámpák, lámpáktól - tranzisztorokhoz, tranzisztoroktól - ig integrált áramkörök lehetővé tette a modernek létrehozását mobiltelefonok, zsebszámítógépek, egyéni orvosi eszközök és sok más elektronikai termék, amelyek a modern emberek életének részévé váltak.

A "nanoelektronika" kifejezés elválaszthatatlanul kapcsolódik a "mikroelektronika" kifejezéshez, és tükrözi a mikron és szubmikron tartományban jellemző méretekkel rendelkező modern félvezető elektronika átmenetét a nanométeres tartományba eső elemekre. Alapvetően új funkció a nanoelektronika összefüggésben áll azzal, hogy ekvivalens elemekben a kvantumhatások kezdenek uralkodni, azaz a nanoelemben nem az elektronokat tekintik töltést hordozó részecskéknek, hanem hullámfüggvényeiket. Ezek határozzák meg az anyagok és termékek speciális elektronikai, optikai, mágneses, kémiai, biokémiai és egyéb tulajdonságait. Általában a nanoelektronikai elem kvantumkút -halmazból és potenciális akadályokból áll, és energiadiagramja jelentősen megváltozik egyetlen elektron hozzáadásával. Az elektronok alacsony tehetetlensége lehetővé teszi, hogy hatékonyan kihasználják kölcsönhatásukat az atomon, molekulán vagy kristályrácson belüli mikro-mezőkkel új generációs eszközök és eszközök létrehozásához, amelyekben ezt az interakciót használják az információk továbbítására, feldolgozására és tárolására. A nanoelektronika fejlődésének egyetlen korlátozó tényezője ma az elégtelenül tökéletes technológiák. A tudomány rohamosan fejlődik, a találmányok elképesztő sebességgel jelennek meg, így a jövő új eredményeket ígér, amelyek az egyes atomok szintjén a munka új elvein alapulnak.

Az a tény, hogy ma az információ nagyon nagy értékű lehet, senkinek nem meglepő. De ha korábban, akkor csak korlátozott kör személyek, ma szinte mindenki szembesülhet ezzel. Az első dolog, ami általában eszünkbe jut, a rádiómikrofonok. Elterjedtek, mert a "poloska" begyűjtése a rádióamatőr irodalomban leírtak szerint egyáltalán nem nehéz. A szerző még ismeri azt az esetet is, amikor a hallgatók rádiómikrofon segítségével sikeresen vizsgáztak. Az ilyen rádiómikrofonok azonban minden nehézség nélkül megtalálhatók, csak egy egyszerű terepi érzékelőt kell összeállítani.

Ugyanakkor van egy másik módja is az információgyűjtésnek. Ismeretes, hogy a helyiségben zajló hanghullámok mikrorezgéseket okoznak az ablaküvegekben. Ha az infravörös áramot az üvegre irányítja, akkor annak nagy része befelé halad át az üvegen, de lesz tükröződés is. Ebben az esetben a visszavert adatfolyamot beszédinformációkkal modulálják. Annak érdekében, hogy felmérjük az információ ilyen módon történő ellopásának valós lehetőségeit, és megtaláljuk hatékony módszer ellenintézkedésként a szerző kifejlesztett egy kísérleti sémát egy hallgatókészülékhez. Két viszonylag független részből áll: egy IR adóból és egy IR vevőből.

Sematikus ábrája Az IR jeladó az 1. ábrán látható. Az adó egy D1 mikroáramkörön lévő négyszöghullámú generátoron alapul. A 35 kHz frekvenciájú generátor kimeneti jelét a VT1 tranzisztor bázisára táplálják, amely a VT2 -vel együtt összetett Darlington tranzisztor. Ez a tranzisztor kapcsolja a VD1 IR LED -et.

1. ábra

A visszavert jel a vevő bemenetére érkezik, amelynek áramkörét a 2. ábra mutatja.

2. ábra

Létrehozás egy megfelelően összeszerelt áramkör az adó frekvenciájának R1 ellenállással történő beállítására redukálódik, amíg a vevő maximális kimeneti jel amplitúdóját el nem éri.

Az OU K1401UD4 nem rendelkezik közvetlen cserével a hazai mikroáramkörök között, de az A1.1 és A1.2 helyett bármilyen OA -t használhat mező hatású tranzisztorok a bemeneten és az egység erősítési frekvenciája legalább 2,5 MHz. Az A1.3 helyettesíthető bármilyen széles körű alkalmazással. A szerző bejelölte ezt a lehetőséget: KR574UD2B és K140UD708. A Texas Instruments alacsony zajszintű TLE2074CN és TLE2144CN erősítőit használva észrevehetően javíthatja a vevő tulajdonságait. Ezeknek a mikroáramköröknek a kivezetése teljesen egybeesik a K1401UD4 kimenetével. A LED és a fotodióda külföldi gyártásból vehető át távvezérlő rendszerekhez

A szerzői változatban a K1401UD4-el ellátott séma megbízható információ-visszakeresést biztosított 5-10 méteres távolságból, a TLE2074CN verziójú verzió 15-20 méteres távolságból nyújtott információlekérdezést, ráadásul ez a lehetőség az alacsonyabb zajszint miatt , lehetővé tette a csendes szavak magabiztos elemzését még hangos háttér előtt is. zene.

A készülék érzékenysége növelhető további adó LED -ekkel, amelyek párhuzamosan vannak csatlakoztatva az adó VD1 -gyel (korlátozó ellenállásaikon keresztül). A vevőerősítést növelheti az A1.2 szakaszhoz hasonló színpad hozzáadásával is, ehhez használhatja az A1 chip szabad op-erősítőjét.

Szerkezetileg a LED és a fotodióda úgy vannak elhelyezve, hogy kizárják a LED IR -sugárzásának közvetlen hatását a fotodiódára, de magabiztosan fogadják a visszavert sugárzást. Nem kizárt az optikai rendszerek, például az L.2. A vevőt két Krona elem táplálja, az adót négy R20 cella táplálja, amelyek összfeszültsége 6V (egyenként 1,5V).

Összefoglalva, emlékeztetni kell arra, hogy ennek az eszköznek a használatát bizonyos esetekben az Orosz Föderáció jogszabályai tiltják, és adminisztratív vagy büntetőjogi felelősséghez vezethet.

A nanoelektronikai eszközöket és eszközöket nanotechnológiai módszerek segítségével hozzák létre. A nanotechnológia olyan technológiák, eljárások és technikák összességét jelenti, amelyek az egyes atomok és molekulák manipulációján alapulnak új anyagok, eszközök és eszközök megszerzése érdekében. A nanotechnológia alkalmazható az elektronikában, az anyagtudományban, a kémiában, a mechanikában, a biomedicinában, valamint a tudomány és a technológia más területein. Az atom- és kvantumfizikában pedig a jellemző hosszegység az 1 A vagy 10-10 m, ez a választás annak a ténynek köszönhető, hogy az angström megfelel a legkisebb atomok - a hidrogén - átmérőjének atom. Más atomok átmérője alig haladhatja meg a 2 A. A nanométer tízszer nagyobb.

Nanomérettartomány 1 nm és 100 nm között. Az élő természetben, amely az élettelen anyaghoz hasonlóan atomokból áll, a fehérje- és lipidmolekulák mérete legfeljebb 10 nm. A riboszómák és vírusok skálája 100 nm -en belül van. Például a nanotechnológia egyik terméke - a nanocsövek, valamint a nagyon nagy méretű integrált áramkörök elemei is ~ 100 nm méretűek. Ez ad reményt az élő és nem élő rendszerek technológiáinak sikeres kombinációjára, mikrominiatűr eszközök, gyógyszerek létrehozására. Meg kell jegyezni, hogy a mikrochipek teljesítményének növekedésével olcsóbbá válnak és kevesebb energiát fogyasztanak, mint az előző generációé.

Rizs. 5.

Ahogy a szilárdtest-szerkezetek mérete megközelíti a nanométeres tartományt, az elektron kvantumtulajdonságai egyre nyilvánvalóbbak. Viselkedését a kvantumrészecskékre jellemző hullámminták uralják. Ez egyrészt a klasszikus tranzisztorok teljesítményének megzavarásához vezet, amelyek egy elektron viselkedési törvényeit használják fel klasszikus részecskeként, másrészt kilátásokat nyit új egyedi kapcsolás, memória és erősítő elemek számára információs rendszerek... Ezek az új elektronikai terület - a nanoelektronika - kutatási és fejlesztési fő célkitűzései.

Az elmúlt években kifejlesztett nanoelektronikai elemek miniatűr méretükben, sebességükben és energiafogyasztásukban komolyan versenyeznek a hagyományosakkal félvezető tranzisztorokés az ezekre épülő integrált mikroáramköröket, mint az információs rendszerek fő elemeit. A technológia már ma közel került ahhoz az elméleti lehetőséghez, hogy 1 bites információt (0 és 1) egy elektron segítségével memorizáljon és továbbítson, amelynek lokalizációját a térben egy atom határozhatja meg. A hasonló egyfoton elemek ötlete gyakorlati megoldásra vár.

Az egyelektronos és egyfoton elemek széles körű alkalmazását az információs rendszerek létrehozásában eddig korlátozza az elégtelen tudásuk, és ami a legfontosabb, a tömegtermeléshez kényelmes technológiák hiánya, amelyek lehetővé teszik az szükséges struktúrákat az egyes atomoktól. Ilyen lehetőségek csak a kutatólaboratóriumokban léteznek. Az elektronika jelenlegi fejlődési üteme azonban lehetővé teszi a nanotechnológia, és ezzel együtt a nanoelektronika ipari fejlődésének magabiztos előrejelzését már a 21. század elején.

A nanoelektronikai eszközök az elektron hullámtulajdonságain és a kapcsolódó egyéb fizikai jelenségeken és hatásokon alapulnak. Az elektron és a hozzá tartozó de Broglie hullám mozgását a nanoméretű szilárdtest-szerkezetekben a kvantumzáródással, interferenciával és a potenciális akadályokon keresztül történő alagútképzéssel kapcsolatos hatások határozzák meg. És ezek a hatások nagyobb mértékben járulnak hozzá az elem elektromos folyamataihoz, annál kisebb a mérete. Ha az elem mérete megegyezik az elektron hullámhosszával, akkor ezek a hatások érvényesülnek.

Ez az ábra egy egyedülálló fényképet mutat, amely kísérletileg megerősíti a de Broglie hullám jelenlétét. Alagútmikroszkóppal 48 vasat ültethettünk a réz felületére. Kialakult egy 7,1 nm sugarú "kvantumpaddock". A karámok belsejében lévő hullámok a Schrödinger -egyenlet megoldásának megfelelő töltéssűrűségű állóhullámok. A kép megjelenése vagy hiánya az újonnan beültetett atom helyzetétől függ. Ha de Broglie hullámai fázisban összeadódnak a konstruktív interferencia során, akkor megjelenik egy kép. Pusztító beavatkozással eltűnik. Ez a kép az egyik atom vagy elektron hullámtermészetének és annak külső pályájának egyik bizonyítéka.

A mikroelektronikáról a nanoelektronikára való átállás problémáinak megoldása egyáltalán nem tagadja a mikroelektronika további fejlődését. A nanoelektronika kialakulása azonban új tudományos eredményeket és fejlesztéseket ígér a technológia területén a tudomány és a technológia számos ágában. A nanostruktúrákkal és nanotechnológiákkal kapcsolatos tudományos kutatás fejlesztése lehetővé teszi új egyedi tulajdonságokkal rendelkező anyagok és eszközök beszerzését, és ezáltal számos sürgős probléma megoldását mind az elektronika, mind a tudomány és az ipar minden más területén. Az áramköri elektronika "régi" elképzelései, amelyek egy továbbfejlesztett tranzisztor használatán alapulnak, a nanovilágban is működni fognak. Ugyanakkor a nanovilág hozzájárul az elektron hullámtulajdonságaival kapcsolatos új ötletek megszületéséhez, ahol a szolitonok az információjel hordozói, új anyagokkal, új technológia... Ezért új eszközök és nanoelektronikai eszközök jelennek meg, vagy teljesen új elvek alapján, vagy az információfeldolgozás jól elfeledett módszerei alapján.

Kedves napszak. Folytatjuk a kezdőknek szóló cikkeinket, és bemutatjuk figyelmükbe az egyszerű verzió egy másik változatát - egy hibát. A kialakítás meglehetősen egyszerű, és szerintem nem lesz vele probléma. A készüléket felszíni szereléssel, bármilyen elektretmikrofonnal szerelik össze, jobb, ha nagy érzékenységűet választ. Ez a hallgatókészülék akár 100 méter vételi hatótávolságot biztosít. A hibát egy 3 voltos lítium tabletta táplálja. A hiba sematikus diagramja:

Vegye figyelembe az eszköz diagramját. A tekercs 6 fordulatnyi, 0,5 mm átmérőjű huzalt tartalmaz, egy pasztából szokásos tollból van feltekerve, ha a koronából kell táplálni, akkor a 220 ohmos ellenállás értékét 330 ohmra kell emelni. Egy 4,7 kΩ -os ellenállás állítja be a mikrofon áramát.

A teljesítménye szintén arányos a tápfeszültséggel. Tekercselés után egy kis szivacsot helyeznek a tekercsbe, és paraffinnal töltik meg. Ez kiküszöböli a mikrofonhatást. Az antenna egy 20 cm hosszú szigetelt huzaldarab, és több is lehetséges.

A beállítás a következőképpen történik - kapcsolja be a rádióvevőt 93 megahertzes frekvencián, és kapcsolja be változtatható kondenzátor 33 pikofarad kapacitással, ami a generátor oszcilláló körében van. Lassan forgatjuk, amíg csikorgást nem hallunk a rádióvevő hangszórójában. Ezután békén hagyjuk a bogárt, és módosítjuk a beállítást a vevőkészülékről, csökkentve a frekvenciát 91 megahertzre, ha a jel elveszik, akkor emeljük a frekvenciát 95 -re, amíg el nem kapjuk a bogár frekvenciáját. Ha torzulások hallatszódnak a beszélgetésben, akkor csökkentjük a kondenzátor kapacitását 1000 pikofaradot, és 220 pikofarados kondenzátort teszünk a helyére.

A kész eszközt kényelmes tokba helyezzük. Az antenna feltekerhető ujj akkumulátor, úgy, hogy rugó alakot ölt, és elrejtse a házba a poloska segítségével. A hiba jelenlegi fogyasztása 5 milliamper. A hallgatókészülék most használatra kész. A sémát küldte - AKA.

Beszélje meg a LISTENING DEVICE cikket

A nanoelektronikának nevezik az elektronika területét, amely technológiai és fizikai alapok kifejlesztésével foglalkozik a 100 nanométernél kisebb elemű integrált áramkörök építéséhez. Maga a "nanoelektronika" kifejezés tükrözi az átmenetet a modern félvezetők mikroelektronikájából, ahol az elemek méretét mikrométer egységben mérik, a kisebb elemekbe - több tíz nanométeres méretben.

Mindannyian napi rendszerességgel használunk elektronikát, és bizonyára sokan észrevesznek néhány egyértelmű tendenciát. A számítógép memóriája növekszik, a processzorok hatékonyabbá válnak, és az eszközök mérete csökken. Mi ennek az oka?

Először is a mikroáramkörök elemeinek fizikai méreteinek megváltozásával, amelyek mindegyike elektronikus eszközök valójában épülnek. Bár a folyamatok fizikája ma nagyjából változatlan marad, az eszközök mérete egyre kisebb lesz. Egy nagy félvezető eszköz lassabban működik és több energiát fogyaszt, míg a nanotranzisztor gyorsabban és kevesebb energiát használ.

Modern nanotechnológia videón:

Ismeretes, hogy minden anyagi test atomokból áll. És miért ne érhetné el az elektronika az atomskálát? Ez az új elektronikai terület lehetővé teszi olyan problémák megoldását, amelyeket elvileg egyszerűen lehetetlen megoldani.

A grafén és hasonló egyrétegű anyagok most nagy érdeklődést mutatnak (lásd a cikket -). Az ilyen, egy atom vastag anyagok figyelemre méltó tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek kombinálhatók különféle elektronikus áramkörök létrehozásához.

Például a szondamikroszkópiához kapcsolódó technológiák lehetővé teszik az egyes atomok különböző szerkezeteinek felépítését a vezető felületére ultra nagy vákuumban, egyszerűen átrendezve őket. Mi nem az alapja az egyatomos elektronikai eszközök létrehozásának?

Az anyag molekuláris szintű manipulálása már számos iparágat érint, beleértve az elektronikát is. Mikroprocesszorok és integrált áramkörök csak úgy épülnek. A vezető országok fektetnek be ennek a technológiai útnak a továbbfejlesztésébe - annak érdekében, hogy a nanoméretre való átállás gyorsabban, szélesebb körben és tovább javuljon.

Néhány sikert egyébként már elértek. Az Intel 2007 -ben bejelentette, hogy egy 45 nm -es, egy szerkezeti egységen alapuló processzort fejlesztettek ki (bemutatta a VIA Nano), és a következő lépés az 5 nm -es elérés lesz. Az IBM a grafénnek köszönhetően 9 nm -t fog elérni.