Реферат: Хемотроника
Хемотроника как новоенаучно-техническое направление возникло на стыке электрохимии и электроники.Это наука о построении разнообразных электрохимических приборов на основеявлений, связанных с прохождением тока в жидких телах с ионной проводимостью.
Исследования показали, чтожидкостные системы имеют ряд важных преимуществ перед системами на основетвердых тел. К основным достоинствам жидкостных (электролитических) приборовследует отнести: низкие рабочие напряжения (до 1 В) и малые токи (микроамперы),что позволяет создавать весьма экономичные приборы; появление нелинейностихарактеристик при малых приложенных напряжениях (0,05...0,005 В), что позволяетдостичь высокой чувствительности нелинейных преобразователей; протеканиефизико-химических процессов в тонком слое (единицы микрометров), что даетвозможность создавать микроминиатюрные элементы схем. Вместе с тем следуетучитывать, что небольшая подвижность (порядка 5 <span Times New Roman""><span Times New Roman"">·
10-4см2/(В <span Times New Roman""><span Times New Roman"">· с)) значительно ограничивает сверху рабочийдиапазон этих приборов (f <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">»0...1кГц).В настоящее время предложенобольшое количество различных хемотронных приборов и устройств: управляемыесопротивления, точечные и плоскостные электрохимические диоды и транзисторы,интеграторы, блоки памяти ЭВМ, каскады усиления постоянного тока и др. Общностьмеханизма работы хемотронных приборов и электрохимических механизмоввосприятия, преобразования и хранения информации в сложнейших системах живыхорганизмов (в том числе и в нейронах человеческого мозга) позволяетрассчитывать на создание в будущем на жидкостной основе биопреобразователейинформации — своеобразных моделей человеческого интеллекта.
Из разнообразных техническихсредств хемотроники наибольший интерес представляют управляемые сопротивления изапоминающие устройства.
Принцип работыэлектрохимического управляемого сопротивления (этот прибор иногда называютмимистором, рис. 1) основан на изменении сопротивления проводника в результатекатодного осаждения на него металла или анодного растворения. Мимистор,работающий с использованием медного электролита, состоит из стеклянного корпуса4, заполненного электролитом 1 (обычно CuSO4+ H2SO4 + этанол). На одной из стенок герметично закрытойванны нанесена электропроводящая подложка 6, имеющая выводы 7 и 5,расположенные вне гальванической ванны. Электролит омывает электрод 2 с выводом3. Входные сигналы подаются на электропроводящую подложку 6 и электрод 2. Взависимости от полярности входных сигналов на подложке 6 медь будет илигальванически осаждаться, или анодно растворяться. Тем самым будет изменятьсяэлектрическое сопротивление медной пленки, находящейся на подложке 6.Воспроизведение величины изменяющегося сопротивления обычно производят спомощью мостовых измерительных схем. Приборы подобного типа имеют диапазонизменения сопротивления 0...1000 Ом, диапазон токов управления 0,05...1 мА,потребляемую мощность управления 10-3...10-6 Вт, объем0,2...0,4 см3, массу - несколько граммов. Они могут работать при температурах — 15...+ 100 <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">°
С, устойчивы к ударным нагрузкам и вибрации.Все эти качества мимисторов делают их весьма перспективными приборами дляиспользования в автоматике, вычислительной и измерительной технике. Они находятприменение для создания реле времени, счетчиков импульсов, интегрирующихустройств, самонастраивающихся систем автоматики и т. п.<img src="/cache/referats/1484/image001.gif" v:shapes="_x0000_i1025">
Рис. 1
Принцип действия хемотроннойячейки памяти иллюстрирует рис. 2. В герметичном пластмассовом корпусерасположены два пластинчатых электрода 1 из золота или платины. Электроды свнутренней стороны изолированны эпоксидным покрытием 2, за исключением узкого зазора3, ширина которого не должна превышать 0,1 мм. На противоположной стенке ячейкинапротив зазора расположен медный электрод 4. Расстояние между этим электродоми пластинчатыми электродами 1 составляет примерно 0,5 мм. Сопротивлениемежду электродами 1 зависит от наличия раствора электролита в зазоре 3. Еслизазор заполнен раствором, то это сопротивление велико. При подаче на электроды1 напряжения, отрицательного относительно электрода 4, последний начинаетрастворяться, и в зазоре 3 происходит отложение меди. Через некоторое время(время записи) зазор между электродами 1 будет замкнут осажденной медью и сопротивление между ними резко снизится из-за высокой
<img src="/cache/referats/1484/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1026">
Рис. 2
проводимости меди. Если же на электроды 1 податьнапряжение, положительное относительно электрода 4, то осажденная в зазоре медьрастворяется и ячейка возвращается в прежнее состояние, характеризуемое высокимсопротивлением между электродами 1. Таким образом, ячейка имеет два устойчивыхсостояния, позволяющих записывать информацию в двоичном коде. С помощьюнесложной схемы коммутации на трехпозиционном переключателе можно осуществитьтри вида операций — записи, воспроизведения и стирания.
<span Courier New";mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Литература
Б. С. Гершунский. Основы электроники имикроэлектроники. Киев, ВШ, 1989г.