Хемотроника

Хемотроника как новое научно-техническое направлениевозникло на стыке электрохимии и электроники.Это наука о построенииразнообразных электрохимических приборов на основе явлений, связанных спрохождением тока в жидких телах с ионной проводимостью.Исследования показали, что жидкостные системы имеютряд важных преимуществ перед системами на основе твердых тел. К основнымдостоинствам жидкостных электролитических приборов следует отнести низкиерабочие напряжения до 1 В и малые токи микроамперы , что позволяет создаватьвесьма экономичные приборы появление нелинейности характеристик при малыхприложенных напряжениях 0,05 0,005 В , что позволяет достичь высокойчувствительности нелинейных преобразователей протекание физико-химическихпроцессов в тонком слое единицы микрометров , что дает возможность создаватьмикроминиатюрные элементы схем. Вместе с тем следует учитывать, что небольшаяподвижность порядка 5 10-4 см2 В с значительно ограничивает сверху рабочий диапазон этих приборов f 0 1 кГц .В настоящее время предложено большое количестворазличных хемотронных приборов и устройств управляемые сопротивления, точечныеи плоскостные электрохимические диоды и транзисторы, интеграторы, блоки памятиЭВМ, каскады усиления постоянного тока и др. Общность механизма работыхемотронных приборов и электрохимических механизмов восприятия, преобразованияи хранения информации в сложнейших системах живых организмов в том числе и внейронах человеческого мозга позволяет рассчитывать на создание в будущем нажидкостной основе биопреобразователей информации - своеобразных моделейчеловеческого интеллекта.Из разнообразных технических средств хемотроникинаибольший интерес представляют управляемые сопротивления и запоминающиеустройства.Принцип работы электрохимического управляемогосопротивления этот прибор иногда называют мимистором, рис. 1 основан наизменении сопротивления проводника в результате катодного осаждения на негометалла или анодного растворения.

Мимистор, работающий с использованием медногоэлектролита, состоит из стеклянного корпуса 4, заполненного электролитом 1 обычно CuSO4 H2SO4 этанол .На одной из стенок герметично закрытой ванны нанесена электропроводящаяподложка 6, имеющая выводы 7 и 5, расположенные вне гальванической ванны.Электролит омывает электрод 2 с выводом 3. Входные сигналы подаются наэлектропроводящую подложку 6 и электрод 2. В зависимости от полярности входныхсигналов на подложке 6 медь будет или гальванически осаждаться, или аноднорастворяться.

Тем самым будет изменяться электрическое сопротивление меднойпленки, находящейся на подложке 6. Воспроизведение величины изменяющегосясопротивления обычно производят с помощью мостовых измерительных схем. Приборыподобного типа имеют диапазон изменения сопротивления 0 1000 Ом, диапазонтоков управления 0,05 1 мА, потребляемую мощность управления 10-3 10-6Вт, объем 0,2 0,4 см3, массу - несколько граммов.

Они могут работать при температурах - 15 100 С, устойчивы к ударным нагрузкам и вибрации.

Все этикачества мимисторов делают их весьма перспективными приборами для использованияв автоматике, вычислительной и измерительной технике.

Они находят применениедля создания реле времени, счетчиков импульсов, интегрирующих устройств,самонастраивающихся систем автоматики и т. п. Рис. 1Принцип действия хемотронной ячейки памятииллюстрирует рис. 2. В герметичном пластмассовом корпусе расположены двапластинчатых электрода 1 из золота или платины.

Электроды с внутренней стороныизолированны эпоксидным покрытием 2, за исключением узкого зазора 3, ширинакоторого не должна превышать 0,1 мм. На противоположной стенке ячейки напротивзазора расположен медный электрод 4. Расстояние между этим электродом ипластинчатыми электродами 1 составляет примерно 0,5 мм. Сопротивлениемежду электродами 1 зависит от наличия раствора электролита в зазоре 3. Еслизазор заполнен раствором, то это сопротивление велико. При подаче на электроды1 напряжения, отрицательного относительно электрода 4, последний начинаетрастворяться, и в зазоре 3 происходит отложение меди. Через некоторое время время записи зазор между электродами 1 будет замкнут осажденной медью и сопротивление между ними резко снизится из-за высокойРис. 2проводимостимеди.

Если же на электроды 1 подать напряжение, положительное относительноэлектрода 4, то осажденная в зазоре медь растворяется и ячейка возвращается впрежнее состояние, характеризуемое высоким сопротивлением между электродами 1.Таким образом, ячейка имеет два устойчивых состояния, позволяющих записыватьинформацию в двоичном коде. С помощью несложной схемы коммутации натрехпозиционном переключателе можно осуществить три вида операций - записи,воспроизведения и стирания.

ЛитератураБ.С. Гершунский.

Основы электроники и микроэлектроники. Киев, ВШ, 1989г.