Магнитодиодный усилитель

Схема магнитодиодного усилителя электрических сигналов приве­дена на рисунке.

Рисунок – Схема магнитодиодного усилителя

Магнитодиод установлен в зазоре электромаг­нита. Усиливаемый сигнал подается на обмотку электромагнита. Выходной усиленный сигнал снимается с магнитодиода. Вход и выход такого усилителя электрически разделены, что является существенным преимуществом усилителей такого типа.

Коэффициент усиления магнитодиодного усилителя , где P_Н — выделяемая на нагрузке цепи магнитодиода полезная мощность; Р_М — мощность, потребляемая магнитом.

Ко­эффициент усиления с увеличением мощности на магнитодиоде растет практически по линейному закону и уменьшается обратно пропорционально корню квадратному из мощности, потребляемой магнитом. Коэффициент усиления увеличивается пропорционально квадрату протекающего через магнитодиод тока и уменьшается обратно пропорционально корню квадратному из мощности, по­требляемой магнитом при заданном рабочем токе через магнито­диод. С ростом мощности магнита коэффициент усиления уменьшается.

При постоянном токе через магнитодиод коэффициент усиления уменьшается пропорционально мощности магнита в степени ¹/₂. Если напряжение на магнитодиоде остается постоянным, то ко­эффициент усиления убывает намного стильнее.

Коэффициент уси­ления в магнитодиодных усилителях в области больших токов около 10 А достигает 200—300. Как показывают исследования, коэффициент усиления может достигать значений выше 1 • 10³. На основе магнитодиодов можно создавать и усилители постоянного тока.

Бесконтактные клавиши

Рисунок – Бесконтактная клавиша

Углеродные нанотрубки: их свойства и применение.

В 1985 году была обнаружена новая форма углерода (в дополнение к алмазу и графиту) – углеродные каркасные структуры.

Углеродные каркасные структуры - это большие (а иногда и гигантские!) молекулы, состоящие исключительно из атомов углерода.

Рисунок. Структура кристаллической решетки алмаза.	Рисунок. Структура кристаллической решетки графита.

Алмаз. Все атомы углерода в кристаллической решетке расположены на одинаковом расстоянии (154 пм) друг от друга. Каждый из них связан с другими неполярной ковалентной связью и образует в кристалле, каких бы размеров он ни был, одну гигантскую молекулу. (Тетраэдр)

Графит. Кристаллы графита построены из параллельных друг другу плоскостей, в которых расположены атомы углерода по углам правильных шестиугольников. Каждый атом углерода связан с тремя соседними в плоскостях атомами неполярными ковалентными связями.

Связь между атомами углерода, расположенными в соседних плоскостях, очень слабая (межмолекулярная, или ван-дер-ваальсова).

Фуллерены.

Фуллерен одна из первых открытых углеродных каркасных структур (С60) (была неожиданно открыта в 1985 году – первооткрывателям была присуждена Нобелевская премия в области Химии в 1996).

В конце 80-х, начале 90-х годов, после того как была разработана методика получения фуллеренов в макроскопических количествах, было обнаружено множество других, как более легких, так и более тяжелых фуллеренов: начиная от C20 (минимально возможного из фуллеренов) и до C70, C82, C96, и выше (некоторые из них показаны на Рис.1).

Рисунок – Некоторые представители семейства фуллеренов

а) С60; б) С70; с) С80

В 1991 году, (опять-таки совершенно неожиданно), были обнаружены длинные, цилиндрические углеродные образования, получившие названия нанотрубок (Рис.2).

Рисунок – Углеродные нанотрубки

Изучение свойств нанотрубок позволило выявить целый спектр уникальных свойств: электрических, электромеханических, магнитных, оптических свойств.

Одним из основных параметров, характеризующих нанотрубки является хиральность. это - углом ориентации графитовой плоскости относительно оси трубки (схема сворачивания трубки).

В зависимости от конкретной схемы сворачивания графитовой плоскости, нанотрубки могут быть и проводниками, и полупроводниками.

Модуль Юнга однослойной нанотрубки достигает величин порядка 1-5 ТПа

Максимальная длина 2мм.

Нить диаметром 1 мм, состоящая из нанотрубок, могла бы выдержать груз в 20 т, что в несколько сотен миллиардов раз больше ее собственной массы.

Получение нанотрубок.

Для получения углеродных нанотрубок использует термическое распыление графитового электрода в плазме дугового разряда, горящей в атмосфере He.

Электромеханические свойства углеродных нанотрубок

Нанотрубки обладают электромеханическим эффектом, сущность которого состоит в значительном изменении электрической проводимости нанотрубки даже при небольшом изгибе.

Нанотрубка способна преобразовывать механическую энергию в электрическую и обратно.

Простейшим из возможных применений этого эффекта может стать микрофон с активным преобразователем на основе нанотрубок.

Оптические свойства нанотрубок

Например, созданы и опробованы прототипы тонких плоских дисплеев, работающих на матрице из нанотрубок. Под действием напряжения, прикладываемого к одному из концов нанотрубки, с другого конца начинают испускаться электроны, которые попадают на фосфоресцирующий экран и вызывают свечение пикселя. Получающееся при этом зерно изображения будет фантастически малым: порядка микрона!

Создание гетероструктур на основе нанотрубок.

Еще одно применение в наноэлектронике - создание полупроводниковых гетероструктур, т.е. структур типа металл/полупроводник или стык двух разных полупроводников. Теперь для изготовления такой гетероструктуры (металл-полупроводнок) не надо будет выращивать отдельно два материала и затем "сваривать" их друг с другом. Все, что требуется, это в процессе роста нанотрубки создать в ней структурный дефект (а именно, заменить один из углеродных шестиугольников пятиугольником). Тогда одна часть нанотрубки будет металлической, а другая – полупроводником.

Электрические свойства нанотрубок

Они проводят электрический ток почти без сопротивления. Если в обычных проводниках электроны «плывут», как простые суда, преодолевая сопротивление среды, то в нанотрубках они двигаются как бы скользя по поверхности (физики называют это «баллистическим транспортом»). Раньше такое явление наблюдали только при температурах около абсолютного нуля.

Нанотрубки проявляют сверх проводимость при комнатной температуре.

Транзисторы на основе нанотрубок

Необычные электрические свойства нанотрубок сделают их одним из основных материалов наноэлектроники. Уже сейчас созданы опытные образцы полевых транзисторов на основе одной нанотрубки: прикладывая запирающее напряжение в несколько вольт, ученые научились изменять проводимость однослойных нанотрубок на 5 порядков.