Предмет электроника и схемы 2, содержание и методы

Наноэлектроника — электроника полупроводниковых структур размерами от 0,1 до 100 нм, являющаяся логическим продолжением микроэлектроники на пути микроминиатюризации. Это часть технологии твердого тела, основанная на последних достижениях физики твердого тела, квантовой электроники, физико-химии и полупроводниковой электроники.
В последние годы в наноэлектронике достигнуты значительные практические результаты, в том числе создание высокоэффективных лазеров и излучающих диодов на основе гетероструктур, составляющих базовые элементы современных телекоммуникационных и информационных систем; фотодетекторы, сверхвысокочастотные транзисторы, одноэлектронные транзисторы, различные датчики и многое другое. Запущено производство наноэлектронных микропроцессоров ОЮИС и ГЮИС.
Ученые, основавшие современные информационные и коммуникационные технологии с разработкой быстродействующих транзисторов, лазеров, интегральных схем (чипов) и др. в научной работе Шведской академии наук: Дж.И. Алферов, Г. Кремер, Dj.S. Кильбини был удостоен Нобелевской премии.
Одновременно с интегрированной микроэлектроникой и наноэлектроникой развивается функциональная электроника. Это направление электроники связано с отказом от традиционных элементов (транзисторов, диодов, резисторов и конденсаторов) и использованием различных физических явлений (оптических, магнитных, акустических и др.) в твердом теле. Функциональная электроника включает акустоэлектроны, магнитоэлектроны, криогенные приборы и многое другое.

Функциональная электроника

В основе функциональной электроники лежит принцип физической интеграции, позволяющий реализовать определенную функцию аппаратуры без применения стандартных базовых элементов, основываясь непосредственно на физических явлениях в твердом теле. В этом случае локальному объёму твердого тела придаются такие свойства, которые требуются для выполнения данной функции, так что промежуточный этап представления желаемой функции в виде эквивалентной схемы не требуется. Основной чертой физической интеграции является отсутствие или значительное снижение удельного веса схемотехники и использование динамических неоднородностей для выполнения определенных функций.
Сама идея использования сочетания возможностей различных физических явлений с целью увеличения фундаментальных возможностей всего звена весьма прозрачна и оправдана по многим причинам. Основная – это возможность решения задач в новой парадигме с широким использованием параллельной обработки информации и многократным повышением скорости обработки. В порядке пояснения сказанного рассмотрим только две задачи. Жизнеспособность современного боевого самолета напрямую зависит от того, насколько его авионика позволит быстро определить параметры сигнала облучения, синтезирует его и осуществит необходимое радиопротиводействие противнику. Временные затраты должны быть минимальны, а следовательно, большие массивы информации должны обрабатываться параллельно. Схема относительно простого анализатора спектра, выполненного по принципам ФЭ, приведена на рисунке 1.1.