Перспективная начальная школа
<<  Антенные решетки без регистрации Технические решения и перспективные проекты на инфраструктуре открытых ключей  >>
История, методология и перспективные направления развития электроники
История, методология и перспективные направления развития электроники
Занятие 7
Занятие 7
Криогенная электроника
Криогенная электроника
Криогенная электроника - комплексная область знаний, включающая
Криогенная электроника - комплексная область знаний, включающая
К основным направлениям разработок в области криогенной электроники
К основным направлениям разработок в области криогенной электроники
Актуальные проблемы современной электроники и наноэлектроники : курс
Актуальные проблемы современной электроники и наноэлектроники : курс
Квасников И.А. Введение в теорию электропроводности и
Квасников И.А. Введение в теорию электропроводности и
Гинзбург В.Л., Андрюшин Е.А. Сверхпроводимость
Гинзбург В.Л., Андрюшин Е.А. Сверхпроводимость
Физическая природа сверхпроводимости
Физическая природа сверхпроводимости
Понятие сверхпроводимости
Понятие сверхпроводимости
График роста рекордных значений значений Тс
График роста рекордных значений значений Тс
Условное изображение облаков электронной плотности для разных
Условное изображение облаков электронной плотности для разных
Зависимость сопротивления материала от температуры
Зависимость сопротивления материала от температуры
Поведение магнитного поля в образце при эффекте Мейснера (второе
Поведение магнитного поля в образце при эффекте Мейснера (второе
Теория Бардина – Купера – Шриффера (Теория БКШ)
Теория Бардина – Купера – Шриффера (Теория БКШ)
Авторы модели БКШ
Авторы модели БКШ
Элементы зонной теории сверхпроводимости Бардина–Купера–Шриффера
Элементы зонной теории сверхпроводимости Бардина–Купера–Шриффера
Куперовские пары
Куперовские пары
Поляризация кристаллической решетки
Поляризация кристаллической решетки
Пределы теории БКШ
Пределы теории БКШ
Свойства сверхпроводников
Свойства сверхпроводников
Нулевое электрическое сопротивление
Нулевое электрическое сопротивление
Сверхпроводники в высокочастотном поле
Сверхпроводники в высокочастотном поле
Фазовый переход в сверхпроводящее состояние
Фазовый переход в сверхпроводящее состояние
Эффект Литтла-Паркса
Эффект Литтла-Паркса
Изотопический эффект
Изотопический эффект
Момент Лондона
Момент Лондона
Эффект Джозефсона
Эффект Джозефсона
Эффект Мейснера
Эффект Мейснера
Сферы применения сверхпроводимости
Сферы применения сверхпроводимости
Применение сверхпроводников в радиотехнике
Применение сверхпроводников в радиотехнике
Учебное задание
Учебное задание
Список литературы
Список литературы
Список литературы (продолжение)
Список литературы (продолжение)
Спасибо за внимание
Спасибо за внимание

Презентация на тему: «История, методология и перспективные направления развития электроники». Автор: Vladimir Isaev. Файл: «История, методология и перспективные направления развития электроники.ppt». Размер zip-архива: 2867 КБ.

История, методология и перспективные направления развития электроники

содержание презентации «История, методология и перспективные направления развития электроники.ppt»
СлайдТекст
1 История, методология и перспективные направления развития электроники

История, методология и перспективные направления развития электроники

Дисциплина для магистерской подготовки по направлению 11.04.04 (11.04.01) Автор: Исаев Владимир Александрович, к.т.н., профессор Великий Новгород, 2014

2 Занятие 7

Занятие 7

Криогенная электроника Физическая природа сверхпроводимости Высокотемпературная сверхпроводимость

3 Криогенная электроника

Криогенная электроника

Криогенная электроника - направление электроники, охватывающее исследование при криогенных температурах (ниже 120 К) специфических эффектов взаимодействия электромагнитного поля с носителями зарядов в твёрдом теле и создание электронных приборов и устройств, работающих на основе этих эффектов - криоэлектронных приборов. Действие криоэлектронных приборов основано на различных физических явлениях и эффектах, происходящих в сверхпроводниках, ПП, проводниках и диэлектриках при криогенных температурах.

4 Криогенная электроника - комплексная область знаний, включающая

Криогенная электроника - комплексная область знаний, включающая

следующие основные разделы:

1) криоэлектронное материаловедение, охватывающее создание материалов для К. и исследование их электрофиз. свойств; 2) криогенная электроника СВЧ (в т. ч. интегральная), разрабатывающая криоэлектронные приборы СВЧ на основе объёмных активных и пассивных элементов, а также криоэлектронные интегральные схемы; 3) сверхпроводниковая криогенная электроника, связанная с созданием криоэлектронных приборов, работающих на основе таких явлений, как сверхпроводимость, Джозефсона эффект; 4) интегральная криогенная электроника для вычислительной, техники, использующая перечисленные и др. явления в плёночных структурах для создания ИС, элементов памяти большой ёмкости, быстродействующих переключателей и др. ; 5) инфракрасная криогенная электроника, решающая задачи создания криоэлектронных блоков и систем, работающих в диапазоне ИК волн

5 К основным направлениям разработок в области криогенной электроники

К основным направлениям разработок в области криогенной электроники

относятся:

создание криоэлектронных малошумящих высоконадёжных и дешёвых транзисторных усилителей сантиметрового и миллиметрового диапазонов длин волн на транзисторах с высокой подвижностью электронов (НЕМТ-транзисторах); освоение миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов длин волн на основе смесительных (на диодах с барьером Шоттки), ПП параметрических и сверхпроводниковых устройств с предельно малыми шумами; совершенствование и промышленный выпуск ИК приёмников различного уровня охлаждения; создание и промышленный выпуск сверхпроводниковых приборов для вычислительной техники, а также сверхпроводниковых магнитометров, высокостабильных генераторов, резонаторов, фильтров, детекторов

6 Актуальные проблемы современной электроники и наноэлектроники : курс

Актуальные проблемы современной электроники и наноэлектроники : курс

лекций / Г. Н. Шелованова. - Красноярск : ИПК СФУ, 2009.

7 Квасников И.А. Введение в теорию электропроводности и

Квасников И.А. Введение в теорию электропроводности и

сверхпроводимости

В книге в доступной форме изложены основы теории электронного газа в металлах, его кинетической теории в рамках стационарного приближения (явления переноса) и проблемы сверхпроводимости в ее современном теоретическом обосновании, а также обсужден вопрос о возможности сверхтекучего состояния вырожденных фермисистем типа ядерной материи.

8 Гинзбург В.Л., Андрюшин Е.А. Сверхпроводимость

Гинзбург В.Л., Андрюшин Е.А. Сверхпроводимость

9 Физическая природа сверхпроводимости

Физическая природа сверхпроводимости

Явление открыто в 1911 г. Х. Каммерлинг-Оннесом. Изучая температурный ход электросопротивления Hg, он обнаружил, что при температуре ниже 4,22К Hg практически теряет сопротивление

10 Понятие сверхпроводимости

Понятие сверхпроводимости

Сверхпроводимость — свойство некоторых материалов обладать строго нулевым электрическим сопротивлением при достижении ими температуры ниже определённого значения (критическая температура). Известны несколько сотен соединений, чистых элементов, сплавов и керамик, переходящих в сверхпроводящее состояние. Сверхпроводимость — квантовое явление. Оно характеризуется также эффектом Мейснера, заключающемся в полном вытеснении магнитного поля из объема сверхпроводника. Существование этого эффекта показывает, что сверхпроводимость не может быть описана просто как идеальная проводимость в классическом понимании.

11 График роста рекордных значений значений Тс

График роста рекордных значений значений Тс

12 Условное изображение облаков электронной плотности для разных

Условное изображение облаков электронной плотности для разных

состояний электрона в атоме водорода

13 Зависимость сопротивления материала от температуры

Зависимость сопротивления материала от температуры

При понижении температуры амплитуда колебаний атомов уменьшается, следовательно, столкновения с ними свободных электронов становятся реже и ток встречает меньшее сопротивление. При абсолютном нуле, когда решётка уже неподвижна, сопротивление проводника становится равным нулю.

14 Поведение магнитного поля в образце при эффекте Мейснера (второе

Поведение магнитного поля в образце при эффекте Мейснера (второе

фундаментальное свойство сверхпроводников - идеальный диамагнетизм)

15 Теория Бардина – Купера – Шриффера (Теория БКШ)

Теория Бардина – Купера – Шриффера (Теория БКШ)

В 1950 году был открыт изотопический эффект, который указывал на то, что колебания решетки участвуют в создании сверхпроводимости. Сверхпроводимость является свойством электронной системы металла и, как выяснилось, связана с состоянием кристаллической решетки.

16 Авторы модели БКШ

Авторы модели БКШ

Авторы наиболее популярной модели сверхпроводимости (БКШ) – Джон Бардин, Леон Купер, Джон Шриффер (1957) Эта теория основывается на том, что электроны в сверхпроводнике объединяются в пары, взаимодействуя через кристаллическую решетку. Они тесно связаны между собой, так что разорвать пару и разобщить электроны чрезвычайно трудно. Такие мощные связи позволяют электронам двигаться без всякого сопротивления сквозь решетку кристалла, помогая друг другу.

17 Элементы зонной теории сверхпроводимости Бардина–Купера–Шриффера

Элементы зонной теории сверхпроводимости Бардина–Купера–Шриффера

Состояние свободных электронов в зоне проводимости: I – нулевой уровень; II – уровень Ферми; III – дно потенциальной ямы

18 Куперовские пары

Куперовские пары

Куперовская пара состоит из двух электронов, движущихся вокруг индуцированного ими же положительного заряда

19 Поляризация кристаллической решетки

Поляризация кристаллической решетки

Поляризация означает скопление положительного заряда вблизи поляризующего электрона Куперовская пара электронов (–) движется сквозь решетку из положительных атомов (+). Первый электрон искажает решетку, создавая область повышенного положительного заряда, в которую втягивается второй электрон

20 Пределы теории БКШ

Пределы теории БКШ

Сегодня же науке известны материалы, остающиеся сверхпроводниками даже при 160К (то есть чуть ниже –100°C). При этом общепринятой теории, которая объясняла бы этот класс высокотемпературной сверхпроводимости, до сих пор не создано, но совершенно ясно, что в рамках теории БКШ ее объяснить невозможно.

21 Свойства сверхпроводников

Свойства сверхпроводников

Два свойства - бесконечная проводимость и идеальный диамагнетизм - являются главными характеристиками сверхпроводимости

22 Нулевое электрическое сопротивление

Нулевое электрическое сопротивление

Электрические кабели для ускорителей в CERN: сверху обычные кабели для Большого электрон-позитронного коллайдера; внизу — сверхпроводящие для Большого адронного коллайдера.

23 Сверхпроводники в высокочастотном поле

Сверхпроводники в высокочастотном поле

В переменном электрическом поле сопротивление сверхпроводника отлично от нуля и растёт с увеличением частоты поля. Этот эффект на языке двухжидкостной модели сверхпроводника объясняется наличием наравне со сверхпроводящей фракцией электронов также и обычных электронов, число которых, однако, невелико.

Границы сверхпроводящего состояния

24 Фазовый переход в сверхпроводящее состояние

Фазовый переход в сверхпроводящее состояние

Характер изменения теплоемкости (cv, синий график) и удельного сопротивления (?, зеленый), при фазовом переходе в сверхпроводящее состояние

25 Эффект Литтла-Паркса

Эффект Литтла-Паркса

В 1962 году учёными Литтлом и Парксом было обнаружено, что температура перехода тонкостенного цилиндра малого радиуса в сверхпроводящее состояние периодически (с периодом равным кванту потока) зависит от величины магнитного потока. Этот эффект является одним из проявлений макроскопической квантовой природы сверхпроводимости.

26 Изотопический эффект

Изотопический эффект

Изотопический эффект у сверхпроводников заключается в том, что температуры Тс обратно пропорциональны квадратным корням из атомных масс изотопов одного и того же сверхпроводящего элемента.

27 Момент Лондона

Момент Лондона

Вращающийся сверхпроводник генерирует магнитное поле, точно выровненное с осью вращения, возникающий магнитный момент получил название «момент Лондона». Он применялся, в частности, в научном спутнике «Gravity Probe B», где измерялись магнитные поля четырёх сверхпроводящих гироскопов, чтобы определить их оси вращения. Поскольку роторами гироскопов служили практически идеально гладкие сферы, использование момента Лондона было одним из немногих способов определить их ось вращения.

28 Эффект Джозефсона

Эффект Джозефсона

Эффект Джозефсона - явление протекания сверхпроводящего тока через тонкий слой диэлектрика, разделяющий два сверхпроводника. Такой ток называют джозефсоновским током, а такое соединение сверхпроводников — джозефсоновским контактом

29 Эффект Мейснера

Эффект Мейснера

Эффект Мейснера состоит в том, что при охлаждении массивного сверхпроводника ниже температуры перехода происходит выталкивание магнитного поля из толщи сверхпроводника образца в окружающее магнитное поле, так что внутри образца (за исключением тонкого поверхностного слоя толщиной 100...1000 ангстрем) оно всегда равно нулю.

30 Сферы применения сверхпроводимости

Сферы применения сверхпроводимости

Основными достоинствами ВТСП являются отсутствие потерь на постоянном и сравнительно небольшие потери на переменном токах, возможность экранирования магнитных и электромагнитных полей, возможность передачи сигналов с крайне малыми искажениями.

31 Применение сверхпроводников в радиотехнике

Применение сверхпроводников в радиотехнике

В настоящее время все усилия в области ВТСП наряду с совершенствованием их свойств и способов получения направлены на создание изделий на основе ВТСП, пригодных для применения в радиоэлектронных системах для детектирования, аналоговой и цифровой обработки сигналов.

32 Учебное задание

Учебное задание

Изучить содержание лекции 11 электронного учебно-методического комплекса по дисциплине. Познакомиться с примерами применения эффекта сверхпроводимости в радиоэлектронике используя ресурсы Интернет. Примечание: учебные материалы размещены на портале НовГУ ( Исаев Владимир Александрович > Актуальные проблемы современной электроники и наноэлектроники > …)

33 Список литературы

Список литературы

1. Актуальные проблемы современной электроники и наноэлектроники : учебная программа дисциплины / В. А. Юзова, Г. Н. Шелованова. - Красноярск : ИПК СФУ, 2009. 2. Актуальные проблемы современной электроники и наноэлектроники : курс лекций / Г. Н. Шелованова. - Красноярск : ИПК СФУ, 2009. 3. История отечественной радиолокации / Под ред. А.С.Якунина. – М.: ИД «Столичная энциклопедия», 2011. 4. Квасников И.А. Введение в теорию электропроводности и сверхпроводимости. – М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2010. – 216с. 5. Гинзбург В.Л., Андрюшин Е.А. Сверхпроводимость. – М.: Изд-во «Альфа-М», 2006.

34 Список литературы (продолжение)

Список литературы (продолжение)

6. Борисов В.И., Зинчук В.М., Лимарев А.Е., Шестопалов В.И. Помехозащищённость систем радиосвязи с расширением спектра прямой модуляцией псевдослучайной последовательностью. Под ред. В.И. Борисова. Изд. 2-е перераб. и доп. - М.: РадиоСофт, 2011. - 550с. 7. Солонина А. И., Улахович Д. А., Яковлев Л. А. Алгоритмы и процессоры цифровой обработки сигналов. — СПб: БХВ-Петербург, 2001. - 464 с. 8. Сперанский В. С. Сигнальные микропроцессоры и их применение в системах телекоммуникаций и электроники. – М.: Горячая Линия – Телеком, 2008.

35 Спасибо за внимание

Спасибо за внимание

E-mail: vladimir.isaev@novsu.ru

«История, методология и перспективные направления развития электроники»
http://900igr.net/prezentacija/pedagogika/istorija-metodologija-i-perspektivnye-napravlenija-razvitija-elektroniki-191537.html
cсылка на страницу
Урок

Педагогика

135 тем
Слайды
900igr.net > Презентации по педагогике > Перспективная начальная школа > История, методология и перспективные направления развития электроники