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后危机时代,传统电子组件迎来创新与变革

时间:10-10 来源:与非网 点击:
电容式触摸屏

  就像Windows的诞生,改变了人机交互的方式,屏幕触摸技术同样将人机交互推向一个新的时代。经过多年的发展,电容式触摸屏技术开始显示出与众不同的优势。

  最早导入触摸技术的市场是工业控制领域,其目的是将繁复且面积庞大的机械设备控制盘,整合到单一窗口、多重分页的屏幕上,当时使用的是中大尺寸电阻屏。然而电阻屏的寿命与耐受性不足等缺憾,实在无法满足工控领域的需求。直到2003年前后,由于电阻屏制造成本降低,开始有小尺寸被应用在PDA、GPS等可携式产品中,触摸技术正式进入消费性市场。不过,就消费电子市场而言,电阻屏有很多不尽人意的地方。2006年,采用小尺寸电容式触摸屏的iPhone问世,苹果出色的营销能力加上电容式触摸屏高品质的光学特性与多点触摸功能,立刻掀起一阵风潮,成为近年来最受瞩目的触摸技术。

  电容式触摸技术侦测的信号来自于因触碰而引起的微量变化。按工作原理的不同,可大略分为表面电容式触摸技术(SCT)与投射电容式触摸技术(PCT)。前者常见于大尺寸户外应用,如公共信息平台及公共服务平台(POS机)等产品上,诸如iPhone等小尺寸消费电子设备则大量使用PCT技术。

  与目前市场占有率最高的电阻式触摸(电阻技术的延伸产物)技术相比,电容式触摸技术具有多项优点:高达97%的穿透率与更真实的色彩呈现;触摸功能的实现只需轻触甚至不必实际与屏接触;更长的使用寿命,电容屏的触摸寿命约为两亿次,为四线电阻屏(一百万次)的两百倍,五线电阻屏(四千万次)的五倍。

  iSuppli调查表示,预计2012年全球触摸板产值将由2006年的24亿美元上升到44亿美元。目前在这一领域已经云集了100多家制造商和300家装配公司与辅助机械供应商。其中电容式触摸板在iPhone的带动下将会迅速取代其他技术,成为市场主流。
超级电容

  所谓超级电容,可以理解为容量超大的电解电容。不过这颗电容的用途与以往大相径庭,它是被当做电池来使用的。超级电容的容值通常在1F以上,与电路中常见的几百、几千uF的电解电容相比,容量足足大了1000倍,工作电压范围从1.5V到160V甚至更高。随着电容值和电压增加,其体积也会增加。电容值在数十法拉左右的早期超级电容是个大块头,主要用于大型电源设备。具有低电压工作能力的小体积超级电容则常用作消费电子设备中的短期备用电源(比较高端的UPS)。随着最近技术的进步,将超级电容的工作电压提高到25Vdc时,体积增加不到一倍,这也意味这颗器件更加优秀的电容属性。不过超级电容应用并不是一帆风顺,早在2006年,上海就有采用超级电容的为电池的公交车投入试运行,不过故障率奇高,一个星期时间7辆车就只剩下2辆还在正常工作,这使得超级电容真正进入汽车市场的脚步被迫放慢。

经过近些年发展,超级电容的体积越做越小,品质越来越稳定,性能越来越像电池。目前,5F以上的超级电容已经开始应用于许多便携式和手持式产品中,有些甚至替代了电池。在汽车领域更是发展迅猛,由于充电时间短,电解质材料环保等因素,很多制造商对超级电容作为混合动力汽车的电力能源来源寄予厚望,希望超级电容早日从概念车上转至通用车辆中。

  近期麻省理工学院实验室的数据表明,在未来几年内,超级电容的能量储存能力将出现质的飞跃。目前的超级电容产品放电速度是传统电池的10倍,而能量储存能力在体积相同的条件下则只有后者的50%。这一不利局面将在未来几年内得到扭转。届时,超级电容将真正进入一个更为广阔的应用领域。

  隐藏在电路中多年的第四类元件--忆阻器

  两篇时隔三十七年的论文

  基础电子学教科书列出了三种基本的电路元件:电阻器、电容器和电感器。现在随着第四类元件的发现与证实,传统的观念正在发生转变。

  早在1971年,美国加州大学伯克利分校的华裔科学家蔡少棠教授就发表了题为《忆阻器:下落不明的电路元件》的论文,论文指出,除电容、电感和电阻之外,电路中还应该存在第四种基本元件--忆阻器。这篇论文提供了忆阻器的原始理论架构,推测电路有天然的记忆能力,即使电力中断亦然。概括来说,忆阻器是一种有记忆功能的非线性电阻。通过控制电流的变化可改变其阻值,如果把高阻值定义为"1",低阻值定义为"0",则这种电阻就可以实现存储数据的功能。不过这一发现在当时并未引起重视。因此,就像这篇论文的标题一样很快就"下落不明"了。

  一隔近40年,忆阻器的存在一直无人去证实。直到去年,来自惠普实验室下属的信息和量子系统实验室的4位研究人员,证实了忆阻现象在纳米尺度的电子系统中确实是天然存在的,他们以《寻获下落不明的忆阻器》为论文标题来呼应蔡教授的预测。在这样的系统中,固态电子和离子运输在一个外加偏置电压下是耦合在一起的。这一发现可帮助解释过去50年来在电子装置中所观察到的明显异常的回滞电流-电压行为的很多例子。

  研究人员表示,忆阻器器件的最有趣特征是它可以记忆流经它的电荷数量。蔡教授原先的想法是:忆阻器的电阻取决于多少电荷经过了这个器件。让电荷以一个方向流过,电阻会增加;如果让电荷以反向流动,电阻就会减小。简单地说,这种器件在任一时刻的电阻是时间的函数---或多少电荷向前或向后经过了它。这一简单想法的被证实,将对信息技术科学产生深远的影响。

  

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