Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Функциональной микроэлектроники

В зависимости от типа используемой динамической неоднородности, континуальной среды, той или иной комбинации физических полей или явлений различают направления в функциональной электронике, например, функциональная акустоэлектроника, функциональная магнетоэлектроника, функциональная оптоэлектроника, функциональная диэлектрическая электроника, молекулярная электроника и т. п. Объединяющим их признаком является динамическая неоднородность как носитель или транслятор или хранитель информации.

Например, традиционная полупроводниковая схемотехническая электроника отличается от полупроводниковой функциональной электроники носителем информационного сигнала. В приборах схемотехнической микроэлектроники - аналоговых или цифровых ИС - информация хранится или обрабатывается в ячейках в виде заряда, потенциала или тока определенного уровня на определенной статической неоднородности.

Напротив, в ПЗС-матрицах, относящихся по своей физической природе к изделиям функциональной полупроводниковой электроники, информация хранится (либо обрабатывается) в виде динамической неоднородности - зарядового пакета, состоящего из электронов или дырок. Статические неоднородности, различные схемы обрамления в этих изделия играют вспомогательную роль.

Основные направления развития функциональной микроэлектроники:

Оптоэлектроника- это направление электроники, основанное на использовании фотонов для передачи, приема, хранения и переработки информации. Динамическими неоднородностями в оптоэлектронике являются сгустки фотонов.

Акустоэлектроника - это направление электроники, основанное на использовании фононов для передачи, приема и переработки информации. Динамическими неоднородностями в акустоэлектронике являются фононы. Фонон - это квант энергии упругого колебания кристаллической решетки вещества.

Магнетоэлектроника - это направление электроники, развиваемое на основе использования новых совершенных магнитных материалов, позволяющих формировать и перемещать в слабых магнитных полях устойчивые образования микроскопических размеров (цилиндрические магнитные домены), т.е. динамическими неоднородностями в магнитоэлектронике являются цилиндрические магнитные домены – ЦМД (общепринятая аббревиатура).

Функциональная полупроводниковая электроника - это направление электроники, основанное на использовании взаимодействия динамических неоднородностей в полупроводниковых континуальных средах с физическими полями. Динамическими неоднородностями являются зарядовые пакеты, домены Ганна, токовые шнуры, волны пространственного заряда (ВПЗ), фононы, поляроны, биполяроны, флуктуоны, экситоны Френкеля, экситоны Ванье-Мотта, поляритон.

Разновидность функциональной полупроводниковой электроники - электроника переноса заряда - это направление электроники, основанное на использовании электрических зарядов неосновных носителей в полупроводниковых структурах для передачи, приема, хранения и обработки информации. Динамическими неоднородностями здесь являются зарядовые пакеты (сгустки) электронов или дырок, искусственно созданные в приповерхностной или внутренней области полупроводника.

Устройства, в которых используются зарядовые пакеты, получили название приборов с переносом заряда.

Плазменная электроника - это направление электроники, основанное на использовании ионизированных частиц в качестве функциональных элементов. Динамическими неоднородностями здесь являются заряженные частицы вещества.

Криоэлектроника - это направление электроники, основанное на использовании электронных явлений, проявляющихся при низких криогенных температурах, когда возникает явление сверхпроводимости (наиболее низкую (криогенную) температуру 4,2 К дает жидкий гелий). Динамическими неоднородностями являются сверхпроводники первого и второго рода, высокотемпературные сверхпроводники, параэлектрики. В криоэлектронике используются эффект Джозефсона (стационарный и нестационарный), сверхпроводящие туннельные, мостиковые переходы на эффекте Джозефсона, структуры на узкозонных соединениях (InSb, InAs) и твердых растворах (BiSb (антимонид висмута), CdHgTe (теллурид кадмия - ртути), PbSnTe (халькогенид свинца - олова), а также нелинейных кристаллов-параэлектриков, которые не переходят в сегнетоэлектрическую фазу при низких температурах (SrTiO3 - титанат стронция), и сегнетоэлектриков с низкой температурой Кюри-Вейсса.

Молекулярная электроника - область электроники, в которой функциональные электронные компоненты и устройства организованы на уровне отдельных молекул и их комплексов. Динамическими неоднородностями являются ансамбли солитонов (структурное возмущение, способное перемещаться в одном или двух направлениях подобно частице) или электронов.

Биоэлектроника – раздел молекулярной электроники, одно из направлений бионики, решающей задачи электроники на основе анализа структуры и жизнедеятельности живых организмов, исследует возможность применения биополимеров в качестве управляемых светом или электрическими импульсами модулей компьютерных и оптических систем.

Диэлектрическая электроника – изучает протекание токов ограниченных объемным зарядом в диэлектриках, при термоэлектронной эмиссии из металлов и полупроводников, туннельной эмиссии. Динамическими неоднородностями являются домены, квазичастицы, неоднородности фоторефрактивной и электрооптической природы (сегнетоэлектрические домены, пиоэлектрики, сегнетоэластики, фазоны - возникают при фотостимулированных фазовых переходах в сегнетоэлектриках, флуктоны, экситоны, поляритоны).

Хемотроника (ионика) – возникла как научное направление на стыке двух развивающихся направлений электроника и электрохимии – наука, изучающая перспективы построения информационных и управляющих систем на основе процессов протекающих в жидкостях и на границах жидких фаз. Динамическими неоднородностями являются ионы в растворе.

Основные направления функциональной микроэлектроники можно свести в таблицу (см. рис. 1.4).

Таким образом, все основные направления функциональной электроники базируются на использовании различных физических явлений в твердом теле. В виде микросхем выпускается некоторая часть опто- , акусто- и магнитоэлектронных приборов, а также ПЗС.

Основные тенденции развития функциональной электроники:

- поиск новых перспективных видов континуальных (непрерывных) сред и динамических неоднородностей;

- разработка новых технологий для выращивания структур полупроводник - пьезоэлектрик, полупроводник -сегнетоэлектрик;

- изучение возможности использования взаимодействия динамических неоднородностей различной природы в однородной структуре.

Функциональная электроника не исключает традиционную схемотехническую микроэлектронику, а дополняет ее и расширяет границы и области ее применения. Поэтому наиболее перспективным направлением развития и совершенствования современных РЭС является разработка новых структур и систем, в которых в полной мере будут воплощены преимущества совместного использования элементов интегральной и функциональной электроники.

 

 

Рис. 1.4. Основные направления функциональной

микроэлектроники

 





©2015 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.