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電感是電子電路阻止電流改變的一種性質(zhì)。注意“改變”一詞的物理意義，這點(diǎn)非常重要，有點(diǎn)像力學(xué)中的慣性。一個(gè)電感器被用在磁場(chǎng)中儲(chǔ)存能量，你會(huì)發(fā)現(xiàn)這個(gè)現(xiàn)象非常重要。為了理解電感的概念，必須了解三個(gè)物理現(xiàn)象： �。�1）當(dāng)一個(gè)導(dǎo)體相對(duì)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中會(huì)感生電流。從而在導(dǎo)體的兩端會(huì)產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)。 �。�2）當(dāng)導(dǎo)體處在變化的磁場(chǎng)中，導(dǎo)體內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生感生電流。像第一種情況一樣，導(dǎo)體內(nèi)也會(huì)產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)。 �。�3）當(dāng)導(dǎo)體中有電流流動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體周圍會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。 根據(jù)楞次定律．電路中的感生電動(dòng)勢(shì)是描述電路中抵消或補(bǔ)償其自身的增加或減少的一個(gè)物理量。從這個(gè)原理出發(fā)，會(huì)有以下效應(yīng)： �。�1）無論導(dǎo)體和磁場(chǎng)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)還是磁場(chǎng)變化，都會(huì)產(chǎn)生感生電流。感生電流的方向是其激發(fā)的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)的變化趨勢(shì)相反的方向。 （2）導(dǎo)體中電流改變時(shí)，由此電流激發(fā)的磁場(chǎng)會(huì)發(fā)生變化，磁場(chǎng)的變化會(huì)感生新的電流以阻礙原電流的變化。 �。�3）由電流變化感生的電動(dòng)勢(shì)與產(chǎn)生電流變化的電勢(shì)的極性相反。 電感的單位是亨E［利］（H）。如果導(dǎo)體中的電流以IA／s的速率變化，會(huì)感生IV的電動(dòng)勢(shì)，那么此導(dǎo)體的電感就為1H。這個(gè)關(guān)系可以表示為: V=L(ΔI/Δt) 式中，V為感生的電動(dòng)勢(shì)，V；L為電感，H；r為電流，A；t為時(shí)間，s；△為微小改變量。 亨E［利］這個(gè)單位適用于在直流電源供電的連續(xù)濾波腔體中使用的電感器，但對(duì)于射頻和中頻電路來說，它的量綱太大了。在這些電路中通常使用的是輔助單位毫亨（mH）和微亨（μH）。它們之間的換算關(guān)系是： 1H=1000mH=1000000μH 所以， 1mH＝10-3H， 1μH＝10-6H 這里有一個(gè)值得注意的現(xiàn)象叫做自感：當(dāng)電路中的電流變化時(shí)，電流激發(fā)的磁場(chǎng)也相應(yīng)變化。磁場(chǎng)的變化會(huì)感生一個(gè)反向電流阻礙原電流的變化。這個(gè)感生電流也會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電動(dòng)勢(shì)，稱作反向電動(dòng)勢(shì)。和其他形式的電感一樣，自感的單位也是亨E［利］和它的輔助單位。 雖然電感的概念涉及一系列現(xiàn)象，但是單獨(dú)使用時(shí)通常是指自感。所以，本章中的討論除非特別說明（比如互感等），電感都是指自感。不過要記�。涸搶I(yè)術(shù)語擁有比一般理解更多的含義。 |
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IBM使用石墨烯制造模擬IC，與電感器等實(shí)現(xiàn)“混載” — —制作出了最大工作帶寬超過10GHz的混頻器IC 美國(guó)IBM公司于當(dāng)?shù)貢r(shí)間2011年6月9日宣布，在SiC晶元上集成使用石墨烯作為通道的晶體管（GFET）和電感器，制作出了最大工作帶寬超過10GHz的混頻器IC。詳細(xì)內(nèi)容已經(jīng)在2011年6月10日的學(xué)術(shù)雜志《科學(xué)》（Science）上發(fā)表（論文）。 混頻器是無線通信電路中用于調(diào)制頻率的重要電路。這次的混頻器IC由1個(gè)柵極長(zhǎng)為550nm的GFET、2個(gè)電感器以及4個(gè)端子焊盤組成。電感器采用了當(dāng)局部振蕩器（LO）的頻率為5GHz左右時(shí)，轉(zhuǎn)換損耗最小的設(shè)計(jì)。1枚芯片的尺寸約為900μm×600μm。 工作情況基本與設(shè)計(jì)相符，在輸入4GHz LO頻率和3.8GHz模擬信號(hào)時(shí)，輸出了7.8GHz的頻率和以及200MHz的頻率差。高次諧波在與GFET連接的電感器上獲得了大幅衰減。 該IC的寄生電容影響和特性溫度依賴性較小。而且還具備無需外置被動(dòng)部件的特征。溫度依存性更是遠(yuǎn)小于一般的混頻器IC，即使把溫度從300K提高到400K，轉(zhuǎn)換損耗的變化也不到1dB，無需補(bǔ)償電路。當(dāng)LO頻率為4GHz時(shí)，轉(zhuǎn)換損耗為27dB。 論文指出在此之前，能夠在數(shù)GHz下工作的混頻器已經(jīng)有基于GaAs的類型。GaAs混頻器在LO為1.95GHz時(shí)，轉(zhuǎn)換損耗為7dB。但另一方面，由于無法混載電感器等元件，因此需要外置被動(dòng)部件。 使用SiC熱分解法制造GFET 使用GFET制作混頻器電路此前也曾有過先例。但形成石墨烯薄膜的方法大多是利用膠帶從石墨上剝離石墨烯的機(jī)械式剝離法和CVD法。而且，使用這些方法時(shí)，GFET呈現(xiàn)兩極性，會(huì)根據(jù)加載的柵極電壓，轉(zhuǎn)變?yōu)閚型或p型。 此次，IBM使用SiC分解法，在SiC晶元上形成了2～3層石墨烯薄膜。此時(shí)，GFET只顯示n型特性。 SiC熱分解法是把SiC基板的表面加熱到1400℃以上，只使Si脫離的方法。在形成石墨烯薄膜后，向其表面涂布PMMA，進(jìn)而形成HSQ（hydrogen silsesquioxane）薄膜的。此時(shí)，使用電子光束（EB），通過光刻形成圖案。當(dāng)EB照射到HSQ時(shí)，會(huì)產(chǎn)生氧等離子。氧等離子與石墨烯的C發(fā)生反應(yīng)，從而形成圖案。 端子焊盤和柵極電極使用的是Pd和Au，GFET的絕緣層使用的是Al2O3。電感器是疊加Al層之后，通過利用EB形成圖案制成的。 --來源：技術(shù)在線 |
