Samsung обнаружила новый материал, который может произвести революцию в производстве микросхем

Ученые из передового технологического института Samsung открыли новый материал, названный аморфным нитридом бора, который может произвести революцию в полупроводниковой промышленности. Это должно быть ключом к преодолению проблем масштабируемости, которые благодаря своим специфическим свойствам могут использоваться в широком спектре продуктов.

Аморфный нитрид бора (a-BN), обнаруженный передовым технологическим институтом Samsung (SAIT), состоит из атомов бора и азота с аморфной молекулярной структурой. Это производное белого графена, которое также содержит оба элемента, но имеет гексагональную структуру. Таким образом, эти два материала явно отличаются друг от друга.

Аморфный нитрид бора имеет лучшую в своем классе диэлектрическую проницаемость 1,78 К с высокими электрическими и механическими свойствами. Благодаря им, a-BN можно использовать в качестве изоляционного материала между соединениями, чтобы минимизировать электрические помехи. 

Очень важным является также то, что материал может быть использован в производстве кремниевых пластин в массовом масштабе при относительно низкой температуре всего лишь 400 ° С.

Это, в свою очередь, гарантирует, что аморфный нитрид бора можно легко использовать в популярных полупроводниках, таких как память DRAM и NAND. Samsung также ожидает, что разработанные ею материалы будут включены в память следующего поколения, предназначенную для серверов.

Представители SAIT утверждают, что в последнее время возрос интерес к новым материалам и их производным, которые смогут решить многие задачи, связанные с применяемыми в настоящее время технологическими процессами. 

Ученые хотят оправдать ожидания и будут продолжать разрабатывать современные 2D-материалы.

Смотрите также: Электронные приборы и устройства, зарождение и развитие электроники

Как работают промышленные датчики температуры?

Принцип работы датчиков температуры довольно прост. Величина, измеренная устройством (в данном случае значение температуры, выраженное в соответствующих единицах), преобразуется в аналоговый электрический сигнал или цифровой сигнал, пригодный для передачи.

Измерение и обработка сигналов происходит непосредственно в датчике или в соответствующем измерительном преобразователе. Методы, используемые в технике измерения, различны - одни датчики реагируют на измеряемую физическую величину напрямую, другие генерируют измеренный сигнал только после его возмущения (например, после отражения от объекта).

Конечно, последний метод в основном используется для измерения расстояния или объема. Для измерения температуры обычно используются датчики температуры, которые реагируют на значения измеряемой величины.

Как устроена базовая измерительная система с датчиком?

Базовая измерительная система для измерения неэлектрических величин, таких как температура, обычно состоит из трех основных элементов: датчик конвертер приемник (счетчик, контроллер, регулятор).

Датчик преобразует измеренную неэлектрическую величину в электрический сигнал, а затем преобразователь преобразует этот сигнал в передаваемый нормализованный сигнал. Измеритель показывает (аналоговым или цифровым способом) значение измеряемой величины, преобразованное в нормализованный передаваемый сигнал. Стандартизация выходного сигнала позволяет использовать одно и то же устройство для измерения различных физических величин, конечно, после его предварительного масштабирования.

Типы датчиков, имеющихся в продаже

Среди имеющихся на рынке датчиков можно выделить следующие: пассивные и активные.

Пассивные датчики работают таким образом, что генерируемая ими выходная величина является только изменением электрического параметра (например, емкости или сопротивления). С другой стороны, активные датчики генерируют выходной ток или напряжение в результате реакции на входной параметр.

Независимо от того, классифицируется ли датчик как активный или пассивный, важно, чтобы он не влиял на измеряемую величину, чтобы на измерение не повлияла ошибка, связанная с самим фактом измерения. Конечно, настоящие измерители всегда показывают погрешность измерения, но дело в том, чтобы сделать ее как можно меньше.

Такой эффект достигается, когда выходная мощность измерительной системы мала, что может быть достигнуто путем использования достаточно чувствительных измерительных систем (например, мостовых или с электронным усилением измерительного сигнала). Тогда побочные эффекты измерения (например, в виде нагрева места измерения) минимальны.

Для измерения температуры используются как параметрические (пассивные), так и генераторные (активные) датчики. 

В первую группу входят датчики сопротивления. В таких терморезисторах используется влияние измеряемой величины на сопротивление измерительного элемента. В продаже имеются платиновые, никелевые, а иногда и медные терморезисторы.

В активных датчиках, то есть термопарах, формирование электродвижущей силы (ЭДС) в термопаре используется для выполнения измерения из-за разницы температур на ее концах.

Подробно про различные датчики температуры смотрите здесь:

Достоинства и недостатки различных датчиков температуры

Подключение датчиков температуры

Термометры сопротивления - принцип действия, виды и конструкции, особенности использования

Реле на практике, что это такое и для чего?

Электромагнитные реле - это основной тип реле. Оно содержит управляющую катушку (электромагнит) и контакты, с помощью которых осуществляется управление нагрузкой. Когда ток проходит через катушку, создается магнитный поток, якорь затягивается, а выходные контакты замыкаются или размыкаются.

Реле часто содержит несколько замыкающих и размыкающих контактов, а также могут иметь переключающие контакты. Важными характеристиками каждого из этих устройств являются, прежде всего, количество нормально-замкнутых и нормально-разомкнутых контактов, а также максимально возможные коммутируемые напряжение и ток.

Основные функции реле: размножение контактов, усиление сигналов и обеспечение гальванической развязки в электрических цепях.

Электромагнитные реле применяются только в цепях управления. Их нельзя использовать для управления управления электродвигателями, прожекторами, нагревателями. Для этих целей применяют магнитные пускатели и контакторы.

Реле известны с 19 века. Первоначально реле обычно служило механическим усилителем на телеграфных линиях. И хотя полупроводниковые схемы уже сегодня во многих случаях берут на себя их функции, мы все еще можем их встретить во многих случаях. Это очень важный функциональный элемент для автоматизированных систем и систем управления. В недавнем прошлом вся логика работы схем автоматического управления была построена на использовании реле.

Кроме обычных реле в автоматике часто встречаются герконовые реле, которые  используются, например, в коммуникационных технологиях или в качестве датчиков (например, открывателей дверей, окон).

Подробнее про различные виды реле смотрите здесь:

Электромагнитные реле управления, как работает реле, устройство, виды и характеристики

Герконы и герконовые реле: устройство, устройство, виды, достоинства и недостатки

Системы управления частотно-регулируемого привода

Современная тенденция развития электропривода характеризуется активизацией работ по разработке и внедрению частотно-регулируемых электроприводов на базе простых и надёжных в эксплуатации короткозамкнутых асинхронных двигателей. Это стало возможным за счёт создания преобразователей частоты с использованием силовых транзисторов, которые в отличие от тиристоров обладают широкими регулировочными свойствами.

Системы скалярного управления частотно-регулируемого привода

В основу скалярного управления частотно-регулируемого асинхронного электропривода положено изменение текущих значений модулей векторов напряжения или тока без учёта их ориентации относительно вектора магнитного потока асинхронного двигателя (АД).

Системы частотного управления получили широкое распространение при проектирование асинхронного электропривода. Это обменяется простотой реализации измерения и регулирования асинхронных двигателей, а также возможностью построения разомкнутых систем управления скоростью двигателя.

Асинхронный электропривод с частотным управлением (ПЧ-АД) без использования обратных связей на практике находит довольно широкое применение для механизмов с вентиляторным моментом сопротивления на налу, а также для механизмов с постоянным моментом сопротивления на валу при диапазоне регулирования скорости в пределах 10:1.

Задачей управления разомкнутой систем электропривода ПЧ-АД, где общим сигналом управления является выходное напряжения Uf задающего устройства, сводится к обеспечению постоянства перегрузочной способности двигателя во всём диапазоне регулирования, т.е. обеспечение постоянного критического момента (Mкp=const).

Известно, что при  изменении частоты управление асинхронным двигателем для сохранения постоянства перегрузочной способности по моменту необходимо обеспечивать равенство соотношений U1/f1 = Uном/fном на всём диапазоне регулирования скорости.

Следует отметить, что в разомкнутой системе в приделах диапазона регулирования скорости 10:1 минимальное значение частоты, при котором соотношение U1/f1 остаётся постоянным, выбирается на уровне (0,3-0,4) fном, дальнейшее изменение частоты происходит при постоянном минимальном напряжении статора.

В качестве основных недостатков разомкнутой системы частотного управления являются отсутствие возможности повышения точности регулирования и ограничения переменных момента, электрического тока и напряжения при возможных перегрузках или изменениях напряжения питающей сети.

Применение замкнутых систем частотного управления асинхронным электроприводом позволяет обеспечивать требуемые статические и динамические показатели регулирования.

В качестве обратных связей могут использоваться параметры асинхронных двигателей, доступные для непосредственного их измерения, среди них наибольшее распространение получили напряжение и ток статора, скорость ротора, абсолютное скольжение, магнитный поток в воздушном зазоре.

Системы векторного управления частотно-регулируемого привода

Векторное управление частотно-регулируемого асинхронного электропривода предусматривает совместное регулирование текущих значений переменных асинхронного двигателя и углов между их векторами, проекциями на взаимно перпендикулярные оси координат, вращающиеся с определённой скоростью.

За счёт регулирования амплитудных значений переменных и углов между их векторами обеспечивается полное управление асинхронным двигателем как в статике, так и в динамике, что улучшает качественные показатели системы по сравнению со скалярным управлением. Это является определяющим в выборе систем с векторным управлением.

Векторное управление частотно-регулируемого асинхронного электропривода может осуществляться при питании асинхронного двигателя от частотного преобразователя как с источником напряжения, так и с источником тока. 

Однако наиболее распространённым вариантом векторного управления является система с использованием частотного преобразователя с источником тока, так как в процессе регулирования тока, не зависимо от частоты питания асинхронного двигателя обеспечивается регулирование и его момента.

В общем случае система векторного управления частотно-регулируемого асинхронного электропривода должна решать задачи регулирования и стабилизации момента и скорости асинхронного двигателя.

Подробно эти вопросы рассмотрены здесь:

Для чего нужен электропривод с регулируемой скоростью

Частотное регулирование асинхронного двигателя

Частотный преобразователь - виды, принцип действия, схемы подключения

Скалярное и векторное управление асинхронными двигателями - в чем различие