6 mai 2008

Nova elektronika elemento

Averto: Ĉi tiu blogero por neinteresatoj de teknikaĵoj povas esti enuiga!

Lastatempe oni informis, ke esploristoj en laboratorioj de la firmao Hewlett-Packard [pr. Hevlet Pakard - HP] estas konstruintaj la kvaran bazan elektronikan komponanton. Tiu elektronika elemento nomiĝas memorezistilo [en. memristor] kaj unuafoje en 1971 estas matematike elpensita kaj proponita per Leon Chua [pr. Leon Ĉua]. Mi provas ĉi tie klarigi, ke kial tiu atingo estas grava. Por analizi funkcion de ĉiu elektronika cirkvito sufiĉas malkombini kaj esprimi ĝin per aro da pli elementaj komponantoj. Ĝis nun por fari tion, oni ĉefe uzis tri bazajn komponantojn. Ili estas: elektraj rezistiloj, kondensiloj kaj induktiloj. Ĉiuj el tiuj eroj iel efikas sur la kvar fundamentaj variabloj de la cirkvito; t. e. elektra kurento, I, elektra tensio, V, elektra ŝargo, Q, kaj magneta flukso, Φ. La cirkvitaj variabloj mem tiel interrilatas: I=dQ/dt kaj V=dΦ/dt. Longtempe oni konis kaj uzis elektrajn rezistilojn, kondensilojn kaj induktilojn. Chua malkovris, ke matematike eblas elpensi kvaran komponanton kiu siamaniere efikas la cirkvitajn variablojn. Ĝi proponis la terminon memorezistilo, sed tiutempe teknike ne eblis konstrui tian elementon. Tiel memorzistilo restis kiel nur matematika abstraktaĵo kiu ĉefe helpis analizon de elektronikaj cirkvitoj. Kun progresoj de la nanoteknologio nun kaj post 27 jaroj oni finfine sukcesis konstrui tian aparaton. En la suba tabelo mi komparas la kvar bazajn elektronikajn elementojn:






nomoleĝogrando
rezistilodV/dt = R.dI/dtrezistanco
kondensilodV/dt = (1/C).dQ/dtkapacito
induktilodΦ/dt = L.dI/dtinduktanco
memorezistilodΦ/dt = M.dQ/dtmemorezistanco


Kiel oni vidas la du unuaj elementoj rilatigas ŝanĝon de la tensio al ŝanĝoj de la kurento kaj ŝargo. La du lastaj elementoj rilatigas ŝanĝon de la magneta flukso al ŝanĝoj de la kurento kaj ŝargo. En la du unuaj elementoj pli elektra kampo ludas rolon kaj en la du lastaj magneta kampo. En memorezistilo kiam kurento estas nul I=dQ/dt=0, tiam magneta flukso ne ŝanĝiĝos kaj restos konstanta (t.e. dΦ/dt = 0, Φ=konst.). Tio estas kialo pro kiu memorezistilo povas funkcii kiel elektronika memoro. Kaj ĝis oni ne ŝanĝas staton de la memoro ĝi ne konsumas elektran povon. Tio estas malkiel konvenciaj memoroj kiuj por konservi donitaĵojn bezonas konsumi la elektran povon.

4 commentaires:

Manolo a dit...

Dankon pro la klarigo. Ĝi estis tre informplena, almenaŭ por mi kiel fizikisto!

Verdire, mi legis pri la novaĵo sed la fontoj estis ege magraj rilate al fizika enhavo.

Kvankam vi donis la cirkvitajn leĝojn laŭ diferencialaj formuloj, ili origine formuliĝas per normala algebro, almenaŭ la tri unuaj:

V = RI
V = Q/C
Φ = LI

La kvara estas novaĵo por mi. Do, mi ne certas ĉu ĝi plene validas en ne-diferenciala formuliĝo. Se jes, estus ege strange imagi aparateron kies magneta flukso estas proporcia al la elektra ŝargo.

becxjo a dit...

Kara Manolo ne forgesu, ke en elektroniko nenio estas statika kaj cxio estas dinamika. Ekzemple en rezistilo V=RI signifas V=RdQ/dt. Eblas diri, ke iusence la plej statika elemento estas kondensilo sed gxi ankau ne utilos se oni ne konektos gxin al cirkvito kaj tio signifas fluon de elektra kurento.

Manolo a dit...

Jes, mi scias pri tia maniero agi en rilato al elektroniko.

Sed vi miskomprenis la celon de mia demando.

Mi volas scii, ĉu la kvara diferenciala leĝo estu nepre formulita tiel, aŭ ĉu ĝi devenas el ne-diferenciala leĝo. Do, ĉu tio havas sencon, ke en tiu nova elemento Φ = MQ.

becxjo a dit...

Fakte mi ne scias! Sed mi pensas, ke tiu formulo devas nur skribigxi en diferenciala formo. Ankau rigradu cxi tie.