浅析新型物理材料在电子电路中的运用

殷睿 绵阳中学实验学校

浅析新型物理材料在电子电路中的运用

殷睿 绵阳中学实验学校

电子电路是结构复杂，功能强大，对电子元件的物理参数有较高要求的集成电路，相对于高中普通的物理电路，电子电路具有无可比拟的优越性与先进性。电子电路在生活中作为一种集成电路有着广泛的应用，既能够承担电流的流通与各种信号的转换，还能够储存数据并提供数据为人们所用。作为在多种生产领域广泛运用的电子电路，所选用的物理材料更新换代时间极快，文章基于高中生的视角，以理性化全面化的角度思考问题，结合实际生活对新型物理材料在电子电路中规定运用作一个浅析。

新型物理材料 电子电路 高中生视角 广泛运用

随着物理学的深入研究与材料领域的深入发展，人们发现传统物理材料在电子电路中的运用中存在各种难以弥补的缺陷，物理学家不断探索与实验新型物理材料，以期在电子电路的设计与使用中起到更好的效果。电子电路是现阶段最复杂且功能强大性能稳定的电路，电子电路的普及推动了电子信息产业的发展。

1 新型物理材料在电子电路中的运用原理

探究新型物理材料在电子电路中的运用，首先要对新型物理材料在其中的运用原理有一个明确清晰的认知，新型物理材料的应用原理相对于力学，光学和热学显得比较简单，大多涉及到物理参数与电路的稳定运行。高中生必须对新型物理材料的运用原理有深刻的认知，才能够联系实际结合生活中的现象研究分析新型物理材料的应用。尽管新型物理材料在电子电路中的运用原理相对简单，但涉及的应用原理相对较多，无法一一详尽，将新型物理材料在电子电路中的运用原理列举以下三个方面作为参考：

第一，电流在电子电路的稳定流通需要导电导热优良的物理材料。电子电路属于集成电路，是大量单元电路用串联与并联等多种连接方式的集合，电子电路同样也是回路，任一单元电路发生故障，都会影响到整个电路的稳定运行。一般来说，任何电路的故障绝大多数都是电阻过大电流过小无法提供充足的电流，或是散热不够引起的过热烧坏电路中的电子原件与用电器。电阻过大电流过小导致能量转化效率极低，电能消耗严重，使得电路中的用电器无法正常工作，电路中散热不够将引起用电器故障严重会产生火灾，采用新型物理材料能够降低电路出现故障的风险，这是运用原理中的一种。

第二，优化电子电路的功能。电子电路具有无可比拟的强大功能，而这些功能建立在电子元件与各种构成材料的基础之上，因此用新型物理材料代替传统物理原件材料能够提高电子元件性能，从而优化电子电路的功能。举个例子，如传统的集成电路板采用铜铁等重金属制作，而新型集成电路板采用半导体硅胶，附上一些新材料如晶体管，电容器等，能够储存更多的信息，信号的转化效率更高。各种电子元件被新型物理材料代替后，性能被优化，因此在整体上对电子电路也起到了优化的作用。

第三，实现电子电路中信号的稳定转化。电子电路与一般的物理电路不同，物理电路主要信号是纯粹的电流信号间的转换，电子电路中涉及到多种信号的转换方式，如数字信号的转换，声信号的转化，这种不需要通过电流转换的方式较为稳定，有利于数据的储存与应用，同时也对材料要求较高。新型物理材料的研发与运用能够使得电子电路的各种信号间转换更为稳定，转换效率更高，这也是新型物理材料在电子电路中运用的原理。

2 新型物理材料在电子电路中的运用

新型物理材料在电子电路中的运用具有非常重要的意义，既能够维持电子电路的稳定运行，将故障发生的可能性减少，还能给优化电子电路的功能，为人们的生活提供更多的便利。物理学的深入研究能够推动工业领域的进步，材料领域的发展也为推动了产业的发展，电子信息产业需要更新电子电路的硬件配置来维持稳定，优化功能。新型物理材料在电子电路中应用案例有很多，无法一一列举，以下列举三个例子作为参考：

2.1 采用半导体或超导体作为导线

传统人们用铁作为物理电路中的导线，而这种金属的电阻较大，导热性能差，不能及时散热导致火灾或者电路故障的发生，人们采用铜作为导线后效果相对理想，然而电能的转化率还不够高。后来人们利用半导体来作为导线，半导体具有良好的物理性质，有较强的导热性并且在电流流进过电路降低，半导体作为新型物理材料运用于电子电路中，提高了能量转化效率，减少了电流在流通过程中的大量损耗，还能够有效保护电路，将电路故障的可能性降低至最小，另外超导体在少数情况下也充当导线的作用，效果比半导体更好，由于制作成本高，目前仍未大量投入使用。

2.2 采用硅胶电路集成板

传统的电路集成板没有运用半导体，而是使用一些金属，金属材料在电路集成板中的运用效果并不理想，容易沾水腐蚀或与空气中的水蒸气以及氧气发生化学反应，物理性质发生变化不易保存影响功能。硅胶属于半导体的一种，难以跟各种其他物质发生化学反应，这一性质决定了含有硅胶的电路集成板性能稳定。

2.3 采用铝电解电容

铝电解电容是一种新型的物理电容，在电子电路中运用也非常广泛，这种电容能够将电荷有效地储存起来，遇到电路故障电流不足时也能够被当成电源使用，铝电解电容比传统的电容器要稳定，不容易发生化学反应，因此能够保正电子电路中的稳定供电。

2.4 采用新型的纳米级材料

中科院物理所研究发现新型纳米电子材料氮化硼(BN)作为宽带隙材料具有优异的物理性质和良好的化学惰性，是制作高可靠性器件与电路的理想电子材之一，与碳纳米管的电子结构明显依赖于管径与螺旋度等因素不同,BN纳米管通常表现出稳定一致的电学特，若能将其作用于电子电路，会很很大改变。

综上所述，新型物理材料在电子电路中的运用原理较多，也极为重要，既能够保持电子电路的稳定运行，减少电路故障发生的可能，也能够优化电子电路的功能，为人们带来更多的便利。新型物理材料在电子电路中的应用广发，如半导体作为导线，制作含有硅胶的电路集成板，利用铝电解电容存储电能等，都为电子电路的稳定运作与性能优化起到了重要的作用。高中生学习物理知识应该用理论联系实际，不断反思，并在反思中加深自身的认知。

[1]饶克谨，赵伯琳，高正平.电路模拟吸收材料─—原理、特性及设计方法[J]．电子科技大学学报.1995年4月

[2]庄表微.有机材料与印刷电子电路技术——智能绷带[J].2009年5月