Разработана улучшенная версия фундаментального элемента электронных схем

Ученые Новгородского государственного университета (НовГУ) представили усовершенствованную версию фундаментального элемента электронных схем - гиратора, сообщили ТАСС в пресс-службе Минобрнауки РФ. Эта разработка особой тороидальной, то есть "бубликообразной", формы открывает путь к созданию принципиально более компактной, точной и энергоэффективной электроники для аэрокосмической отрасли, систем связи и робототехники.

"В НовГУ успешно усовершенствовали гиратор - устройство, отвечающего за преобразование электрического тока в напряжение и обратно в электрических цепях. Это прорыв для техники, где важна компактность и точность: от спутников до роботов. Основное преимущество разработки ученых НовГУ - это уменьшение габаритов и стоимости устройства за счет устранения необходимости в громоздких, тяжелых и дорогих индукторах. Такое устройство будет полезно в радиолокации, авиации и космической технике, где требуется наиболее точная передача информации, минимизация помех", - сообщили в пресс-службе.

Гиратор считается пятым базовым элементом электрических цепей после резистора, конденсатора, катушки и трансформатора. Его основная функция - преобразовывать ток в напряжение и обратно. Проблема традиционных схем в том, что катушку индуктивности практически невозможно миниатюризировать. Новгородские исследователи решили эту задачу, создав гиратор, который имитирует свойства катушки с помощью компактной композитной структуры.

Устройство и принцип работы

Инновационный гиратор представляет собой трехслойную симметричную структуру. Внешние слои выполнены из магнитострикционного материала, а внутри расположен пьезоэлектрический элемент. Вся конструкция заключена в магнитопровод, который полностью "запирает" магнитное поле внутри устройства, не позволяя ему рассеиваться. Принцип работы основан на двойном преобразовании: электрический ток создает магнитное поле, вызывающее деформацию внешних слоев, эта деформация передается на пьезоэлектрик, генерируя напряжение. Процесс также обратим - подача напряжения приводит к появлению тока на выходе.

Благодаря отказу от объемной катушки в пользу плоских электродов удалось достичь радикальной миниатюризации компонента. Использование уникального наноструктурированного аморфного сплава "Амаг" и особая тороидальная, то есть "бубликообразная", форма конструкции сводят к минимуму потери энергии, повышая КПД устройства. Это не только делает электронику компактнее, но и значительно дешевле в производстве. Кроме того, замкнутое магнитное поле исключает электромагнитные помехи, влияющие на соседние компоненты схемы, что критически важно для высокоточной аппаратуры.

Разработка уже востребована в высокотехнологичных отраслях, где на первый план выходят требования к миниатюрности, надежности и точности. Это прежде всего космические спутники, авиационная электроника, радары, системы дуплексной связи и прецизионная робототехника.

На данный момент создан и проходит испытания опытный образец.