少し前に、Communications Physics という出版物に「負性静電容量のための強誘電体ドメインの利用」という科学論文が掲載されました。その著者は、南連邦大学 (ロストフ ナ ドヌ) のロシアの物理学者、フランスの物理学者、ユーリ チホノフとアンナ ラズムナヤでした。ピカルディ大学は、ジュール ヴェルヌ イーゴール ルキャンチュクとアナイス セン、そしてアルゴンヌ国立研究所の材料科学者ヴァレリー ヴィノクルにちなんで命名されました。 この記事は、数十年前に予測されていたものの、今ようやく実用化された、負の電荷を持つ「不可能な」コンデンサの作成について語っています。
この開発は、半導体デバイスの電子回路における革命を約束します。 「マイナス」コンデンサと正電荷を持つ従来のコンデンサのペアを直列に接続すると、入力電圧レベルが公称値よりも高く、電子回路の特定セクションの動作に必要なレベルまで上昇します。 言い換えれば、プロセッサは比較的低い電圧で電力を供給できますが、動作に高い電圧が必要な回路 (ブロック) のセクションには、「マイナス」コンデンサと従来のコンデンサのペアを使用して高い電圧で制御された電力が供給されます。 これにより、コンピューティング回路などのエネルギー効率の向上が期待されます。
このように負のコンデンサが実装される前は、同様の効果が短期間かつ特殊な条件下でのみ達成されていました。 ロシアの科学者は、米国とフランスの同僚と協力して、大量生産や通常の条件下での動作に適した、安定したシンプルな構造の負極コンデンサを考案した。
物理学者によって開発された負のコンデンサの構造は XNUMX つの分離された領域で構成され、それぞれの領域には同じ極性の電荷を持つ強誘電性ナノ粒子 (ソ連の文献では強誘電体と呼ばれていました) が含まれています。 通常の状態では、強誘電体は中性の電荷を持っていますが、これは材料内のドメインがランダムに配向しているためです。 科学者たちは、同じ電荷を持つナノ粒子を、コンデンサーの XNUMX つの別々の物理領域に、それぞれが独自の領域に分離することができました。
XNUMXつの反対極性領域間の従来の境界には、いわゆる磁壁、つまり極性変化の領域がすぐに現れました。 この構造の領域の XNUMX つに電圧を印加すると、磁壁を移動できることが判明しました。 磁壁が一方向に移動することは、負の電荷が蓄積することと等価となる。 さらに、コンデンサが充電されるほど、そのプレートの電圧は低くなります。 これは従来のコンデンサには当てはまりません。 電荷が増加すると、プレート上の電圧が増加します。 負のコンデンサと通常のコンデンサは直列に接続されているため、このプロセスはエネルギー保存則に違反しませんが、電子回路の必要な点での電源電圧の上昇という興味深い現象の出現につながります。 。 これらの効果が電子回路にどのように実装されるかを見るのは興味深いでしょう。
出所： 3dnews.ru