Program „Wybieram eFizykę” – szansa dla

1
Elektronika w codziennym
i niecodziennym życiu
Trochę historii - lampy
Cud elektroniki lampowej - ENIAC
1943 - 1946
Programowanie: gniazdka łączone przewodami i
przełączniki
Szybkość: 5,000 operacji na sekundę
Wyjście: lampki
Zajmowana powierzchnia 1,000 stóp
kwadratowych
Projektanci: John Mauchly, J. Presper Eckert
Ogromne zużycie energii!
Awaryjność
(serwis średnio co około 30min!)
Mała szybkość
2
Czy lampy to historia?
Wbrew pozorom lampy NIE umarły! Przykłady:
- fotopowielacz jest jednym z podstawowych
narzędzi przy badaniu luminescencji
-) lampy maja zastosowanie w układach,
w których trzeba przełączać/sterować dużymi
prądami, gdzie występują duże napięcia
(np. wyzwalanie lasera impulsowego za pomocą tyratronu)
- ;) żaden szanujący się gitarzysta rockowy NIE zagra na wzmacniaczu tranzystorowym, gdy ma
do wyboru wzmacniacz lampowy (to nie tylko moda lub psychika, ale ze względu na naturalną
„odporność” układów lampowych na zniekształcenia skrośne „sfuzzowana” gitara brzmi na
nich bardziej „soczyście”)
3
Trochę historii - elektronika półprzewodnikowa
1947 r.
spinacz biurowy na miarę Nobla ;)
4
Trochę historii - układy scalone
Jack Kilby - Texas Instruments (1958 r.)
5 części połączonych drutem ze srebra
Fairchild Camera oraz Instrument Corp. (1961 r.)
publikują spacyfikację „resistor-transistor logic” (RTL),
budują przy jej wykorzystaniu przerzutniki RS
5
Po co się uczyć mechaniki kwantowej? (tranzystor dziś i jutro)
dla krzemu 5nm to około 10 atomów w „rządku”
6
Drobna pomoc dla wyobraźni
7
8
Co można dziś zrobić?
Manipulacja atomami
STM - Scanning Tunneling Microscope
AFM - Atomic Force Microscope
Źródło: IBM
To może mieć znaczenie praktyczne!
źródło: IBM - „zamykamy” elektrony w kwantowej „zagrodzie” - pamięć na jednym elektronie
9
Jeszcze trochę i w „zagrodzie” zamkniemy najmniejszego byka świata
To zabawne, ale w praktyce pokazuje jak dokładnie można np. poprowadzić połączenia w
układzie, lub że można stworzyć trójwymiarową strukturę!
10
Elektronika to nie tylko krzem!
OFET (Organic FET)
11
Drukowana elektronika? Po co?
Lecisz na Marsa, popsuł się jakiś element, po drodze nie ma sklepu elektronicznego,
naprawiasz urządzenie DRUKUJĄC je. NIE musisz brać z sobą części zamiennych - zrobisz je sam!
12
Nanostruktury
Nanotechnology 13 (2002) 1-4
Nanorurki w „zamienniku” kineskopu
każdy piksel ma swoje „działo elektronowe”
13
Elektornika to NIE tylko tranzystory!
Nanostruktury magnetyczne zwiększą gęstość zapisu na dyskach
twardych (źródło:Toshiba)
14
Alternatywa dla dysków twardych i pamięci flash
Millipede (IBM)
pamięć „mechaniczna”
15
Millipede (c.d.)
16
zapis
odczyt
Elektronika organiczna (już) wyszła z laboratorium
17
Elektronika organiczna (już) wyszła z laboratorium
18
Przyszłość?
Miniaturyzacja
Elektronika
Mechanika
System
Miniaturyzacja
Optyka
Elektronika
Mechanika
System
MicroElectroMechanical Systems
MicroOptoElectroMechanical Systems
19
układy
optyczne
optoelektronika
układy
elektroniczne
MOEMS
układy
optomechaniczne
układy
mechaniczne
MEMS
Mikromaszyny
ludzki włos
około 60μm
20
Krótkie podsumowanie
• Elektronika to nie tylko półprzewodniki!
–
–
–
–
–
–
podłoża, na których wykonujemy układy
metale, które przewodzą sygnały z i do układu
izolatory (elektryczne i cieplne) - urządzenia nie mogą sobie przeszkadzać
materiały na obudowy (ceramika lub plastik)
materiały alternatywne (plastikowa elektronika)
specjalne formy tego samego materiału (np. krzem monokrystaliczny,
polikrystaliczny, porowaty, nanorurki lub kropki kwantowe)
– ...
•
•
•
•
Materiały różne, ale zasady prawie zawsze te same (tranzystor polowy może
być wykonany z krzemu lub polimeru)
Wyzwanie stanowi integracja róznych technologii
Zaskakujące zwroty akcji - być może etyka wkroczy na pole elektroniki, bo
raczkująca dziś bioelektronika jutro pozwoli na budowę cyberorganów (z jednej
strony oczy dla niewidomych, z drugiej terminator!)
Powtarzająca się historia - taśma perforowana jako pamięć komputerów
powraca w postaci „mikrodziurkacza” millipede firmy IBM
21
Nie załamuj się! Ty też możesz dostać Nobla!
„Wszystko, co było do wynalezienia,
zostało już wynalezione.”
Charles H. Duell, Biuro Patentów USA, 1899.
komórki wykonane przez NASZYCH studentów
22