Хемотроніка |
як новий науково-технічний напрям виник на стику електрохімії та електроніки. Це наука про побудову різноманітних електрохімічних приладів на основі явищ, пов'язаних із проходженням струму у рідких тілах з іонною провідністю.
Дослідження показали, що рідинні системи мають низку важливих переваг перед системами на основі твердих тіл. До основних переваг рідинних (електролітичних) приладів слід віднести: низьку робочу напругу (до 1 В) і малі струми (мікроампери), що дозволяє створювати вельми економічні прилади; поява нелінійності характеристик при малих прикладених напругах (0,05. 0,005), що дозволяє досягти високої чутливості нелінійних перетворювачів; протікання фізико-хімічних процесів у тонкому шарі (одиниці мікрометрів), що дозволяє створювати мікромініатюрні елементи схем. Разом з тим, слід враховувати, що невелика рухливість (порядку 5 · 10 -4 см 2 /(В · с)) значно обмежує зверху робочий діапазон цих приладів (f » 0.1 кГц).
В даний час запропоновано велику кількість різних хемотронних приладів і пристроїв: керовані опори, точкові та площинні електрохімічні діоди і транзистори, інтегратори, блоки пам'яті ЕОМ, каскади посилення постійного струму та ін. у найскладніших системах живих організмів(В тому числі і в нейронах людського мозку) дозволяє розраховувати на створення в майбутньому на рідинній основі біоперетворювачів інформації - своєрідних моделей людського інтелекту.
З різноманітних технічних засобів хемотроніки найбільший інтерес представляють керовані опори та пристрої.
Принцип роботи електрохімічного керованого опору (цей пристрій іноді називають мімістором, рис. 1) заснований на зміні опору провідника в результаті катодного осадження на нього металу або анодного розчинення. Мімістор, який працює з використанням мідного електроліту, складається зі скляного корпусу 4, заповненого електролітом 1 (зазвичай CuSO 4 + H 2 SO 4 + етанол). На одній із стінок герметично закритої ванни нанесена електропровідна підкладка 6, що має висновки 7 і 5, розташовані поза гальванічної ванни. Електроліт омиває електрод 2 з висновком 3. Вхідні сигнали подаються на електропровідну підкладку 6 і електрод 2. Залежно від полярності вхідних сигналів на підкладці 6 мідь або гальванічно осаджуватиметься, або анодно розчинятися. Тим самим буде змінюватися електричний опір мідної плівки, що знаходиться на підкладці 6. Відтворення величини опору, що змінюється зазвичай проводять за допомогою мостових вимірювальних схем. Прилади такого типу мають діапазон зміни опору 0. 1000 Ом, діапазон струмів управління 0,05. 1 мА, споживану потужність управління 10-3. 10-6 Вт, об'єм 0,2. 0,4 см 3 масу - кілька грамів. Вони можуть працювати при температурах - 15. + 100°С, стійкі до ударних навантажень та вібрації. Всі ці якості мімісторів роблять їх дуже перспективними приладами для використання в автоматиці, обчислювальній та вимірювальній техніці. Вони знаходять застосування длястворення реле часу, лічильників імпульсів, інтегруючих пристроїв, самонастроювання систем автоматики тощо.
Принцип дії хемотронного осередку пам'яті ілюструє рис. 2. У герметичному пластмасовому корпусі розташовані два пластинчасті електроди 1 із золота або платини. Електроди із внутрішньої сторони ізольовані епоксидним покриттям 2, за винятком вузького зазору 3, ширина якого не повинна перевищувати 0,1 мм. На протилежній стінці осередку навпроти зазору розташований мідний електрод 4. Відстань між цим електродом і пластинчастими електродами становить 1 приблизно 0,5 мм. Опір між електродами 1 залежить від наявності розчину електроліту в зазорі 3. Якщо зазор заповнений розчином, то опір великий. При подачі на електроди напруги 1, негативного щодо електрода 4, останній починає розчинятися, і в зазорі 3 відбувається відкладення міді. Через деякий час (час запису) зазор між електродами 1 буде замкнутий обложеною міддю і опір між ними різко знизиться через високу
провідність міді. Якщо ж на електроди 1 подати напругу, позитивну щодо електрода 4, то обложена в зазорі мідь розчиняється і комірка повертається в колишній стан, що характеризується високим опором між електродами 1. Таким чином, комірка має два стійкі стани, що дозволяють записувати інформацію в двійковому коді. За допомогою нескладної схеми комутації на трипозиційному перемикачі можна здійснити три види операцій - записи, відтворення та стирання.
Б. С. Гершунський. Основи електроніки та мікроелектроніки. Київ, ВШ, 1989р.