Tümleşik Devreler – Sayısal Sistemler –Nanoteknoloji Fizikte Özel Konular Sunu 8

TÜMLEŞİK (Entegre) DEVRELER 1958 yılında Jack Kilby ilk tümleşik devreleri üretmiştir. Yarıiletken küçük bir yonga(çip) üzerine pek çok parçayı yerleştirerek yöneten devrelere tümleşik devre (IC) denir. Avantajları: Boyut Güvenilirlik Ucuz maliyet Yüksek çalışma hızı Daha az enerji harcamaları Kullanım Alanları: Uzay araçları - bilgisayarlar - Elektronik santraller Radyo cihazları -TV - Radyo -…

TÜMLEŞİK DEVRELER Tümleşik (Entegre) devreleri oluşturan Devre Elemanları Pasif Devre Elemanları Dirençler - Kondansatörler -İndüktör (Bobin) (akımı ayarlar) (yük depolar) (Manyetik Alanla enerji depolar) Aktif Devre Elamanları Transistörler -Diyotlar

Tümleşik Devrelerin Yapısı Çip olarak adlandırılırlar. 8,14 veya 16 çift bacağa sahiptir.

Tümleşik Devrelerin Özellikleri Üstünlükleri Az yer kaplamaları Hafif olmaları Çalışırken az ısı oluşturmaları Hızlı olmaları Az güç harcamaları Maliyetlerinin düşük olması Arıza olasılığının az olması

Tümleşik Devrelerin Özellikleri Sakıncaları Akımın ısı etkisi, bozulabileceklerinden, yüksek akımlı devrelerde kullanılamazlar Voltajın, birbirine çok yakın olan devre elemanları arasında delme etkisi nedeniyle, yüksek voltajlı devrelerde kullanılamaz. Çok yer işgal etmeleri nedeniyle içinde direnç ve kondansatör oluşturmak zordur. Harici bağlanırlar. Tamir edilemezler, içindeki bir eleman dahi bozulsa tüm entegre yenisi ile değiştirilir.

Sayısal (Dijital) Sistemler Analog sistemlerde elektrik sinyalleri sürekli olarak değişir ve belli sınırlar içinde her değeri alabilirler. Sayısal sistemlerde ise elektrik sinyalleri olduğu gibi iletilmez. Karşılık gelen rakamlar iletilir. Elektronik sistemlerde giriş çıkış sinyalleri analog yapıdadır. Bunların sayısal olarak işlenebilmesi için “Analog/Sayısal Dönüştürücü” ve “Sayısal/Analog Dönüştürücü” kullanılır.

Sayısal (Dijital) Sistemler Sayısal elektronik sistemler 1950 yıllarında ilk tüplü bilgisayarların icadı ile kullanılmaya başlanmıştır. Buna karşılık ilk elektronik kol saatleri ve ucuz hesap makineleri 1970 li yıllarda piyasaya çıkmıştır. Artık sayısal devrelerin kullanılmadığı elektronik sistem yok denecek kadar azdır. Dijital TV kameralar, fotoğraf makineleri, dijital radyo ve televizyon yayınları, CD, VCD, DVD …

Sayısal Sistemlerin Tercih Edilme Sebepleri Daha güvenilirdir. Devreler ve sistemler aynen tekrarlanabilir. Sinyal kalitesi değişmez. Çok geniş çapta tümleştirilebilir. Gürültü ve dış etkilerden çok az etkilenir. Daha ucuzdur Kopyalama ve iletim sırasında bozulmazlar. (ilk kopya ile yüzüncü kopya aynı kalitededir) TV ve bilgisayarlarda “multimedia” adı altında birleşerek tek bir sisteme dönüşmektedir.

Analog-Sayısal İşaret Analog İşaret Bulunduğu aralık içinde her değeri alabilen ve süreklilik özelliği olan işaretlerdir. Rüzgarın esmesi, Bir ortamdaki ısı değişimi Bir cismin hareket şekli Bir kalemle soldan sağa veya sağdan sola kesintisiz çizgi çizmek

Analog-Sayısal İşaret Belirli bir aralık içinde atlamalı değerler alabilen işaretlerdir. En çok bilinenler ikili (binary) olanıdır. 1-0 Darbe-boşluk H-L (High-Low) Açık-kapalı Var-yok Bir kapının açık ya da kapalı olduğunu gösteren işaret sayısal iken kapının açılması veya kapatılması durumunu gösteren işaret analogtur.

Kodlama Bilginin veya verinin sayısal olarak gösterilmesi için kullanılan yöntemdir. Örneğin A harfi 6510 B harfi 6610 ise BABA sözcüğünün saklanması için bu harflerin ikilik sistemdeki karşılıkları 1000010,1000001, 1000010, 1000001 ikili sayıları saklanır. Dijital görüntü nasıl kodlanır? Piksel!

NANOTEKNOLOJİ Nanoteknoloji: Atomları ve molekülleri tek tek işleme ve yeniden düzenleme yoluyla kullanışlı,materyal,araç ve sistem yaratma sanatı ve bilimi. Maddenin atomik katmanda işlenebilmesi olasılığını ilk kez Richard Feynman söylemiştir.

NANOTEKNOLOJİ http://www.youtube.com/watch?v=wyH4A0g6xy4 http://www.youtube.com/watch?v=AdvSXkN4TfQ

NANOTEKNOLOJİ Nano: bir fiziksel büyüklüğün bir milyarda biri Nanometre: metrenin bir milyarda biri Saç teli: 100.000 nm Nano teknoloji: nanoyapılar tasarlayıp sentezlemeyi; ya da mevcut nanoyapıları veya molekülleri işlevsel hale getirip onların kazandıkları olağanüstü özellikleri yeni uygulamalarda kullanmayı amaçlar.

NANOTEKNOLOJİK GELİŞMELER Kendi kendini temizleyen boyalar Kirlenmeyen kumaşlar Esnek ama dayanıklı beton Elmas kadar sert kaplamalar Kanserli hücrelerin vücuda zarar vermeden öldürülmesi Günlerce etkisini kaybetmeyen kremler Tek şarbon mikrobunu bile algılayan sensör Bakteri öldürdüğünden dolayı kokmayan çorap Mikrop barındırmayan buzdolabı

NANOTEKNOLOJİK GELİŞMELER Ulusal Nanoteknoloji Araştırma Merkezi (UNAM) – Bilkent

NANOTEKNOLOJİK GELİŞMELER Nano-sağlık Kanserli hücrelerin, sağlıklı dokulara zarar vermeden yok edilmesi Kalp stentleri Kırık kemik tedavisi Nano-savunma Akıllı üniforma: gören, duyan, hisseden, komut veren ve enerji üreten. Hafif, esnek ve termal.

NANOTEKNOLOJİK GELİŞMELER Nano-enerji Yüksek miktarda hidrojen depolama Nano-Tekstil Bakteri ve mikrop barındırmayan çorap ipliği Suyu iten kumaş Gelecekte kalp atışını, vücut ısısını, kan şekerini kontrol ederek kablosuz hat ile doktora haber veren elbise üretilebilir.

NANOTEKNOLOJİK GELİŞMELER Nanoteknoloji tabanlı akıllı kumaşlar Enerji üretir Isıyı hisseder Mikrop barındırmaz Işığı hisseder Kir tutmaz

NANOTEKNOLOJİK GELİŞMELER Nano-malzeme Suyu ittiğinden dolayı silecek gerektirmeyen araba camı Buğulanmayan banyo aynası ve araba iç camı Kendi kendini temizleyen bina dış cephesi Tıkanmayan stent çeperi Yosun ve deniz hayvanlarının yapışamadığı gemi dış yüzey boyası Sürtünmesiz yüzey