211service.com
Rekordą nustatantis rezonatorius
Dešimtmečius kvarco-kristaliniai generatoriai tarnavo kaip visų elektroninių prietaisų laikrodžiai. Padėjus įtampą per kristalą, jis rezonuoja nuspėjamu dažniu, todėl visos grandinės dalys gali veikti sinchroniškai. Tačiau šie kvarciniai laikrodžiai yra gana dideli, jų dydis yra didelė kliūtis susitraukiančioms grandinėms. Neseniai mokslininkai sukūrė silicio versijas, kurios siūlo mažesnes, mažesnės galios, derinamas kvarco alternatyvas.
Mažas laikmatis: Vaizdas, pagamintas skenuojančiu elektroniniu mikroskopu, rodo silicio rezonatoriaus detales. Įdėklas rodo ploną tarpą tarp polisilicio ir vieno kristalo įrenginio sričių.
Dabar Kornelio universiteto mokslininkai sukūrė silicio mikrorezonatorių, kuris vibruoja 4,51 gigaherco dažniu – aukščiausiu kada nors užfiksuotu tokiame silicio įrenginyje. Kiti tyrėjai pademonstravo silicio mikrorezonatorius, kurie vibruoja iki 1,5 gigahercų, teigia Kornelio tyrėjai.
Kornelio mikrorezonatorius, kurį pagamino Sunil Bhave , Kornelio elektros ir kompiuterių inžinerijos docentė ir magistrantė Dana Weinstein, pasiekia aukštą dažnį nepažeisdami signalo stiprumo ir grynumo – kaip staigiai sureguliuotas signalas tam tikram dažniui. Paprastai, didėjant dažniui, Q koeficientas, kuris yra osciliatoriaus stabilumo matas, krenta. Iš esmės Q koeficientas yra kokybės matas: jis rodo, kiek laiko generatorius gali išlaikyti vibraciją tam tikru dažniu. Aukštas Q koeficientas reiškia, kad svyravimai išnyksta lėčiau. Kuo didesnis skaičius, tuo geriau. Kornelio įrenginio Q koeficientas, esant 4,51 gigaherco dažniui, yra beveik 10 000, o tai gerai palyginama su kvarciniais rezonatoriais. Pagrindinė rezonatoriaus dizaino idėja yra ta, kad iš tikrųjų numatoma, kad jis dar geriau veiks aukštesniu dažniu, sako Weinsteinas. Stengiamės peržengti ribą ir pasiekti didesnį dažnį įvairioms programoms.
Tikslios tos programos dar nėra žinomos, tačiau aukšto dažnio rezonatoriai galėtų būti naudojami kaip telekomunikacijų ir mikroprocesorių laiko matuokliai. Vienas iš silicio mikrorezonatorių privalumų yra tai, kad juos galima integruoti tiesiai į mikroschemas naudojant įprastus gamybos būdus, todėl juos pigiau gaminti ir lengviau pagaminti mažus. Be to, keli skirtingų dažnių rezonatoriai gali būti įdėti į tą patį lustą, sako Ville Kaajakari, Luizianos technikos universiteto elektrotechnikos docentas. Pavyzdžiui, mobiliajame telefone aukšto dažnio rezonatoriai gali filtruoti trikdžius iš kitų radijo signalų šaltinių. Kornelio prietaisas yra 8,5 mikrometrų ilgio ir 40 mikrometrų pločio, o kvarcinio rezonatoriaus plotis yra maždaug milimetras.
Naujas mikrorezonatoriaus dizainas leidžia jam pasiekti aukštą dažnį, sako Weinsteinas. Kitų silicio rezonatorių galuose yra dielektrinė medžiaga arba izoliatorius, kad padidėtų jų gebėjimas perduoti energiją į rezonatorių. Atlikdamas matematinę analizę, Weinsteinas nustatė, kad dielektrinės medžiagos – šiuo atveju plonos silicio nitrido plėvelės – padėtis mikrorezonatoriaus korpuse daro šį perdavimą efektyvesnį. Dabar ji stengiasi dar labiau padidinti dažnį. Dabar tai yra gamybos iššūkis, sako ji.