Elektronika wczoraj, dziś i jutro

czylico ma (lub może mieć) wspólnego fizyk z elektroniką?

1

Trochę historii - lampy

Cud elektroniki lampowej - ENIAC1943 - 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

Co można dziś zrobić?Manipulacja atomami

STM - Scanning Tunneling MicroscopeAFM - Atomic Force Microscope

Źródło: IBM

8

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) 1-4Nanorurki w „zamienniku” kineskopukażdy 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.)

zapis

odczyt

16

Elektronika organiczna (już) wyszła z laboratorium 17

Elektronika organiczna (już) wyszła z laboratorium 18

Przyszłość?

układyoptyczne układy

elektroniczne

układymechaniczne

optoelektronika

MEMS

MOEMS

układyoptomechaniczne

Miniaturyzacja

Elektronika

Mechanika

System

Miniaturyzacja

Optyka

Elektronika

Mechanika

System

MicroElectroMechanical SystemsMicroOptoElectroMechanical Systems

19

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

20

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

21