Supapele electronice, inventate la inceputul anilor 1900, au facut posibila amplificarea semnalelor electrice. De atunci, electronica s-a dezvoltat rapid, devenind o ramura importanta a tehnologiei.
Multe dintre componentele folosite in circuite electronice complexe sunt rezistoare si condensatoare electrice simple. Un rezistor este un conductor care permitea trecerea printr-un circiut a unei anumite cantitati limitate de curent electric. Rezistoarele fixe sunt, de obicei, facute din carbon sau sarma deasupra sau in interiorul unui material izolant. Rezistoarele variabile, folosite de exemplu drept controale ajustabile la radioreceptoare si televizoare, au un contact alunecator pentru ca rezistenta sa poata fi reglata.
Condensatoarele electrice constau de obicei din doua placi de metal separate de un material izolant, cum ar fi aerul, hartia sau materialul plastic. Daca placile condensatorului sunt incarcate cu electricitate, sarcina ramane acolo pana cand i se permite sa iasa sub forma de curent printr-un circuit. Pe langa rolul de stocare, condensatoarele electrice servesc si altor scopuri. De exemplu, deoarece placile condensatorului electric sunt separate de un material izolant, curentul nu poate sa treaca printre ele. Daca se modifica tensiunea electrica la una din placi, aceasta va induce o schimbare similara la cealalta placa. Astfel un condensator electric transfera o tensiune alternativa aplicata, care se modifica incontinuu, dar mentine o tensiune constanta. Deci conensatoarele electrice pot separa tensiunile electrice variabile de cele constante.
Inductoare
Un inductor consta intr-o bobina de sarma, adesea infasurata in jurul unui miez metalic. Cand curentul trece prin el, inductorul devine magnetizat, campul magnetic din jurul lui interctioneaza cu curentul care trece prin el si tinde sa se opuna orcarei schimbari in intensitatea curentului. Drept rezultat, un curent continuu constant (cc) care trece printr-un inductor este limitat doar de rezistenta relativ mica a sarmei. Drept curent altermativ (ca) sau curent continuu pulsatoriu, inductorul i se opune mult mai puternic. Acest efect este folosit la unele aparate alimentate cu curent continuu. Trecerea curentului printr-un inductor inlatura eficient radiatiile tensiunii electrice, asigurand o alimentare netezita.
Un tranformator electric tipic consta din doua conductoare bobinate in jurul aceluias miez. O tensiune electrica variabila aplicata la primul bobinaj, sau bobina primara, provoaca un camp magnetic variabil. Aceasta induce o tensiune alternativa la cel de-al doilea bobinaj, sau bobina secundara. Tensiunea electrica din aceasta poate fi mai mare sau mai mica decat in bobina primara, in functie de raportul dintre numarul de spire. Astfel, dispozitivul transforma o tensiune alternativa in alta.
Un circuit acordat consta, de obicei dintr-un condensator electric conectat la un inductor. Un astfel de circuit se foloseste la selectarea, sau acordarea semnalelor la radioreceptoare si televizoare. La o anumita frecventa de rezonanta, semnalele aplicate produc o tensiune electrica relativ mare. Pentru selectarea unui post diferit, frecventa de rezonanta a circuitului de acord trebuie schimbata, modificandu-se valoarea condensatorului sau a inductorului, sau selectandu-se un circuit acordat diferit. Multe condensatoare electrice variabile contin seturi de placi metalice care se angreneza intre ele cand sunt rotite. Bobinele cu inductanta reglabila au miezuri metalice care pot fi insurubate si desurubate.
Se pare ca IBM doreste sa demonstreze inca o data ca este un jucator important in industria IT. Compania aloca resurse uriase pentru cercetare iar in ultima vreme rezultatele devin din ce in ce mai vizibile. Daca echipele de ingineri de la IBM vor continua in acest ritm, nu este departe momentul in care un PC o sa aiba dimensiunile unui pachet de tigari.
Nanotuburile de carbon sunt, dupa cum le spune si numele, nano-structuri uni-dimensionale capabile sa afiseze proprietati electrice unice. Cea mai importanta proprietate a acestora consta in utilizarea lor ca si canale pentru construirea tranzistorilor cu efect de cimp.
Cercetatori de la IBM au reusit sa puna la punct primul circuit logic ce foloseste o singura molecula. Acestia au reusit sa creeze un circuit "invertor de tensiune " care este unul din cele trei circuite de baza folosite in constructia computerelor de azi. Profilul tubular al moleculei de carbon care a fost folosita pentru obtinerea circuitului este de 100.000 de ori mai subtire decit firul de par uman. Aceasta descoperire este a doua reusita obtinuta de ingineri de la IBM pentru acest an. Prima, fiind in aprilie a.c. cind acestia au reusit sa puna la punct o metoda care sa permita obtinerea unei matrici formata din tranzistori pe baza de nanotuburi de carbon (CNTFET) cu timpi de comutatie foarte buni. In acel moment sa reusit separarea nanotubutilor cu proprietati metalice de cele semiconductoare.
Prin obtinerea circuitului "invertor de tensiune " (poarta NOT), practic, cercetatorii au scris functiile logice ale invertorului in lungul unui nanotub de carbon. In sistemul binar, circuitul "invertor de tensiune " este responsabil de comutatia intre cele doua stari logice 0 si 1.
Procesoarele ce se produc in zilele noastre au ca principiu de functionare combinarea portilor "NOT ", "AND " si "OR ".
Acestea reusesc performantele de care ne bucuram cu toti datorita gradului de complexitate al acestor structuri. Structura circuitului "invertor de tensiune " include doua tipuri de tranzistori ce se deosebesc prin proprietatile electrice. Acestia sint :
. tranzistori de tip N (n-type) care utilizeaza electroni ca purtatori de sarcina electrica.
. tranzistori de tip P (p-type) care utilizeaza regiunile sarace in electroni (gauri) pentru a transporta sarcina electrica.
Pina de curind cercetatorii detineau numai tranzistori de tip P. Acestia, insa, nu erau suficienti pentru a construi un circuit logic functional. Existau metode care modifica proprietatile tranzistorilor de tip P prin introducerea unui element electropozitiv (atomi de potasiu), dar aceste metode prezinta un grad ridicat de complexitate pentru a fi reproduse inafara laboratoarelor. Totusi echipa de cercetatori de la IBM a mers mai departe si reusit sa puna la punct o metoda simpla de a transforma tranzistori de tip P in N. Aceasta consta in incalzirea in vid a tranzistorilor de tip P care se transforma in tranzitori de tip N. Pentru a obtine din nou tranzistori de tip P, acestia sint expusi unui curent de aer rece. Prin incalzirea controlata a tranzistorilor P se pot obtine caracteristici intermediare in plaja de valori dintre tranzistori de tip P si N, astfel apar tranzistori bipolari (apartin atit tipului P cit si N).
Prin incalzirea in vid a tranzistorilor P se obtine pe aceeasi structura atit tranzistori de tip N cit si P. In aceste conditii tranzistorii complementari sint asamblati pentru a forma o poarta logica intermoleculara. Un element important in fabricarea CNTFET complementari este metoda doparii selective. Cu ajutorul acestei metode se obtin tranzitori complementari in aceeasi structura de nanotuburi, acestia formanind la rindul lor poarta logica.
