Полупроводниковая электроника существенно изменила мир. Многие вещи, которые долгое время не сходили со страниц произведений фантастов стали возможны. Чтобы знать, как работают и чем уникальны полупроводниковые приборы, необходимо понимание различных физических процессов, протекающих внутри.

В статье разобраны принципы работы основных полупроводниковых устройств. Описание функционирования изложено с позиции физики. Статья содержит вводное описание терминов, необходимых для понимания материала широкому кругу читателей.

Иллюстраций: 34, символов: 51 609.

Привет, Хабр.

Традиционным уникальным преимуществом платформы Arduino называлось (да и сейчас иногда называется, хотя это уже неверно — и мы поговорим, почему) опускание порога входа в микроконтроллерную разработку до уровня базовых знаний C/C++ и электроники в маштабе «подключить светодиод в нужной полярности».

Спросите примерно у любого активного сторонника Arduino — и вам быстро объяснят, что можно, конечно, писать под STM32 или nRF52, но выгоды в том реальной никакой, зато вас ждут бессонные ночи над сотнями страниц даташитов и бесконечные простыни функций с длинными непонятными названиями.

Заслуги Arduino в снижении порога вхождения действительно трудно переоценить — эта платформа появилась на свет в середине нулевых годов, а после 2010 завоевала серьёзную популярность среди любителей. Особых альтернатив на тот момент ей не было — процессоры на ядрах Cortex-M только появились, по сравнению с AVR они были довольно сложны даже для профессиональных разработчиков, а отладочные платы у большинства вендоров стоили от сотни долларов и выше (и в общем в индустрии ценник за отладку на 5-долларовом контроллере в $500 никого сильно не удивлял).

Однако большая проблема Arduino в том, что её развитие за минувшие 10+ лет более всего напоминает некоторые модели АвтоВАЗа:


Так как дальше я планирую длинное вступление, то сейчас, чтобы вы представляли, в чём будет заключаться практическая часть, я приведу полный текст программы, включающий инициализацию процессора STM32 и мигание светодиодом. Программа написана для ОС ARM Mbed:

#include "mbed.h"
DigitalOut myled(LED1);

int main() {
    while(1) {
        myled = 1; // LED is ON
        wait(0.2); // 200 ms
        myled = 0; // LED is OFF
        wait(1.0); // 1 sec
    }
}

Похоже ли это на высокий входной порог? На функции с непонятными названиями? Бессонные ночи над даташитами? Нет? Ладно, давайте не будем забегать вперёд.

Потихоньку делаю свой дом немножко умнее. Сначала сделал управление светом с телефона с помощью платы расширения RaZBerry (Z-Wave) для Raspberry, затем увлекся программирование AVR микроконтроллеров и собрал небольшую метеостанцию, показывающую температуру на LED дисплее. Теперь очередь дошла до управления TV с помощью iPhone.
В качестве медиаплеера использую Raspberry с дистрибутивом Xbian, поэтому сразу же понял как буду управлять телевизором. Raspberry стоит на полочке под телевизором в прямой видимости. На один из выводов GPIO нужно установить ИК LED от пульта и подавать на него сигналы, которые понимает мой телевизор. В реализации затея оказалась не сложной!
Далее речь пойдет о том, как спаять плату ИК приемо-передатчика для Raspberry и как настроить софт, чтобы с телефона переключать каналы, регулировать громкость, включать и выключать телевизор.

Общим лейтмотивом многих статей на Хабре – является поиск ошибок — неточностей, натяжек, а порой и откровенной глупости в книгах и фильмах. Не являются исключением и мои статьи, в которых я, весь в белом, смеюсь над недотепами авторами.

Поскольку я, ко всему прочему, являюсь литератором, будет честно предоставить право ответного удара: в смысле — дать возможность посмеяться над моим творчеством. Исходя из этого, я решил опубликовать вставную новеллу из цикла «Я у мамы инженер» — благо, по тематике она тесно примыкает к хабротемам.

Пара пояснений: Герой романа – и автор – разные люди. У нас разные позиции по многим вопросам. Я не всегда согласен с товарищем Главным Героем и спорю с ним, через реплики других персонажей. И — упомянутые в романе лица, чьи имена совпадают с реально существующими людьми – не более чем их отражения в другой реальности. Как Цандер в «Прыжке в Ничто» Беляева, если Вы понимаете о чем я.
Итак:

Затухающий костёр освещал только крохотный пятачок пляжа. Сидящий напротив огня кот, как и я, смотрел на огонь, сияя плошками отражающих свет глаз. Было в этой сцене что-то по-домашнему уютное.

Я налил себе кофе и, сев на складной стульчик, похлопал по колену, приглашая Беляша присоединиться. Его пучешарое величество соизволило принять приглашение. Почти невидимая в темноте Никсель полулежала на туристической пенке, но не спала. Конечно, уснешь тут.

— Настало время удивительных историй? — спросил я. — Раз всё равно не спим.
Никсель промолчала. Беляш вертелся у меня на коленях, устраиваясь поудобней.

— Ну, раз возражений нет, начну: неподалеку от моего дома работает офисный центр, у которого под автостоянкой расположен подвал смерти.

— Это как? — тихонько спросила девушка.

— Подвал, в который люди заходят и пропадают. Серьезно. Там у них за 30 лет российской независимости человек тридцать пропало. По человеку в год, такскзать. Расскажу лучше по порядку.

Акронис на прошлой неделе попросил меня рассказать про опыт на Хабре. После семинара я обещал выложить основные тезисы. Возможно, вы найдёте что-то полезное ниже.

Итак, Хабр, по моему мнению, это сейчас самая большая площадка Рунета для образованных людей. Сами по себе посты очень хорошо читаются, и это одна из главных сторон. Можно охватить порядка шести миллионов разных людей за пару лет.

При этом активных (голосующих) пользователей всего около 3 тысяч. Уровень знаний аудитории на входе в пост — в примерно 95% случаев низкий, в 5% — экспертный (разбиение оценочное). Проще говоря, есть люди, которые вообще не понимают, что вы хотите сказать (и их большинство), и есть те, кто разбирается в теме на голову лучше вас. Поэтому лучший пост — это тот, что проходит от ликбеза к хардкору. На площадке довольно высокий уровень агрессии (точнее, желания проверить материал на прочность). Ранее был экстремально высок. Средняя или низкая внимательность читателя (ранее была высокая).

Разумеется, это всё моё личное мнение, и можно поспорить. Сейчас постараюсь объяснить, почему я так считаю, и как это влияет на посты. Я основываюсь на опыте примерно 1500 постов за 6 лет, которые написал сам или помогал готовить.

Но начнём с численных показателей. Вот эти компании так или иначе вызвали мой интерес тем, что для них работают агентства или выделенный инхаусный пиар:


^{Данные тут на конец августа, я их к другому семинару (в Хабре для владельцев блогов) готовил.}

У нас было несколько фотографий основной печатной платы, видео из YouTube с осциллограммами напряжений на стоках мосфетов, комментарий на форуме с перечислением ёмкостей резонансных конденсаторов, а также несколько видеозаписей распаковок со съёмками процесса разогрева жала. Особое беспокойство вызывало видео с измерением пиковой потребляемой мощности при разогреве. Нет ничего более грустного, чем сгоревший свежекупленный на амазоне картридж стоимостью четыре тысячи рублей. Но… давайте начнём всё с начала.

Предисловие.
Этот рассказ имеет свою длинную историю. Для многих это, возможно, будет махровый баян, но мне кажется он стоит того, что бы его прочитали новые люди.
Во всех источниках, где я встречал его сведения об авторе были просты и незатейливы: Dmitry Galuscenko. Если кто-то может указать сайт или e-mail — напишите в комментариях, я с удовольствием добавлю.
Итак, начнем.

Мне не хватало байта. Всего одного. Да, да. Того самого, что из восьми бит состоит. Что? Hет, я не псих, хотя одному богу известно, сколь тонкой была граница отделявшая меня от этого состояния.

От переводчика: Так как я не являюсь биологом, возможны неточности в переводе терминов (и не только :). Оригинал находится здесь.

Если ты – молоток, то во всём увидишь гвоздь

Это всего лишь размышления программиста о ДНК. Я не являюсь молекулярным генетиком.

Исходный код

Находится здесь. Это не шутка. Исходники можно просмотреть с использованием замечательного набора скриптов Perl под названием "Ensembl". Геном человека занимает приблизительно 3 гигабайта, которые можно сократить до 750 мегабайт, если отбросить шелуху. Немного печалит, что это всего лишь 2.8 браузеров Mozilla Firefox.

ДНК похожа скорее не на исходники на языке C, а на байт-код для виртуальной машины под названием «ядро клетки». Крайне сомнительно, что существуют исходники, которые можно скомпилировать в этот байт-код: то, что мы видим, – это всё, что у нас есть.

История о чувстве зрения, восприятии кадров и частоты обновления, размытости движущегося объекта и телевизионных экранах.
(также см. перевод статьи того же автора «Иллюзия скорости» — прим. пер.)

Введение

Вы могли слышать термин кадры в секунду (FPS), и что 60 FPS — действительно хороший ориентир для любой анимации. Но большинство консольных игр идут на 30 FPS, а кинофильмы обычно записывают на 24 FPS, так зачем же нам стремиться к 60 FPS?

Кадры… в секунду?

Ранние времена кинопроизводства

Съёмки голливудского фильма 1950 года «Юлий Цезарь» с Чарлтоном Хестоном

Когда первые кинематографисты начали снимать кино, многие открытия делались не научным методом, а путём проб и ошибок. Первые камеры и проекторы управлялись вручную, а плёнка была очень дорогой — настолько дорогой, что при съёмке старались использовать наименьшую возможную частоту кадров, лишь бы сэкономить плёнку. Этот порог обычно находился между 16 и 24 FPS.

Провайдеры Российской Федерации, в большинстве своем, применяют системы глубокого анализа трафика (DPI, Deep Packet Inspection) для блокировки сайтов, внесенных в реестр запрещенных. Не существует единого стандарта на DPI, есть большое количество реализации от разных поставщиков DPI-решений, отличающихся по типу подключения и типу работы.

Существует два распространенных типа подключения DPI: пассивный и активный.

Пассивный DPI

Пассивный DPI — DPI, подключенный в провайдерскую сеть параллельно (не в разрез) либо через пассивный оптический сплиттер, либо с использованием зеркалирования исходящего от пользователей трафика. Такое подключение не замедляет скорость работы сети провайдера в случае недостаточной производительности DPI, из-за чего применяется у крупных провайдеров. DPI с таким типом подключения технически может только выявлять попытку запроса запрещенного контента, но не пресекать ее. Чтобы обойти это ограничение и заблокировать доступ на запрещенный сайт, DPI отправляет пользователю, запрашивающему заблокированный URL, специально сформированный HTTP-пакет с перенаправлением на страницу-заглушку провайдера, словно такой ответ прислал сам запрашиваемый ресурс (подделывается IP-адрес отправителя и TCP sequence). Из-за того, что DPI физически расположен ближе к пользователю, чем запрашиваемый сайт, подделанный ответ доходит до устройства пользователя быстрее, чем настоящий ответ от сайта.

Что такое частица Хиггса?

Знаете ли вы, что такое частица? Поле? Если нет, давайте разбираться.

Поле – это нечто,

1. что присутствует повсеместно в пространстве и времени,
2. способно принимать нулевое или ненулевое значение,
3. что способно порождать в себе волны.
4. А если это квантовое поле, тогда эти волны состоят из частиц.

К примеру: электрическое поле – это часть природы, и его можно найти повсюду. В любой заданной точке пространства в любой момент времени его можно измерить. Если в каком-то районе пространства в среднем оно ненулевое, оно может оказывать физическое влияние – поднимать ваши волосы или приводить к появлению искр. Электрическое поле может порождать волны, в которых величина поля периодически становится больше и меньше – к примеру, такой волной является видимый свет, рентгеновские лучи, радиоволны, и всё остальное, что мы в целом зовём «электромагнитными волнами».

Так что такое частица?

Интенсивность волн квантового поля не может быть любой. Они не могут быть произвольно «слабыми» или «тихими». Волна наименьшей интенсивности, которую способно распространять поле, называется «квантом» или «частицей». Часто они ведут себя примерно так, как вы интуитивно представляете себе частицы – двигаются по прямым линиям и отскакивают от разных вещей, поэтому мы и назвали их частицами.

— Что лучше: очки, линзы или лазерная коррекция зрения?
Лучше всего видеть без каких-либо средств коррекции. Если вас полностью устраивают очки — сохраняйте спокойствие, ни какую другую коррекцию делать не нужно. Линзы — этот способ коррекции требует соблюдения четких правил пользования, в конечном счете более затратный и рисковый, но он очень популярен, поскольку основные опасности появляются не сразу после начала ношения, а годы спустя.

— Я решил остановиться на очках, но боюсь, что мне в лицо откроется подушка автомобиля, и они станут контактными линзами. Что делать?
По моему хирургическому опыту, современные подушки безопасности не травмируют очкариков. Глаза и лицо повреждаются осколками лобового стекла обычно. Если вы беспокоитесь о сохранности очков, то подумайте про современные, с поликарбонатными линзами, они невероятно прочные, на краш-тестах по ним машина ездит.

— Это правда, что все болезни глаз от компьютера?
Нет, неправда. Основная причина проблем с оптикой — близорукости, дальнозоркости или астигматизма — это генетика. Неблагоприятные условия внешней среды, особенно при длительной работе на близком расстоянии, важны в детстве, когда развитие организма ещё не завершено. А такие болезни, как катаракта, глаукома, отслойка сетчатки и прочие с одинаковой частотой встречаются у тех, кто работает часами за компьютером и у тех, кто не знает где у компьютера кнопка включения.

— Могу ли я очками испортить зрение?
Если вы видите плохо и не надеваете очки, вы теряете часть информации об окружающем мире и при этом создаете дополнительную нагрузку на зрительный аппарат. Есть проблема — нужна оптическая коррекция. А испортить глаза очками можно как один из наших коллег из клиники в Марбурге – он уснул в стеклянных очках за компьютером дома, упал лицом на клавиатуру, и осколок стекла вошёл в хрусталик. Сначала заменили хрусталик, потом через год понадобилась трансплантация.

Похоже, худшие в мире планшеты делают не в Китае, а в Германии. Жертвами этого технического беспредела стали медики. В подкасте об электронике EEVblog изучили медицинский планшет Esinomed Infoview.

«Это худшее из того, что я видел за 46 лет карьеры в электронике», — сказал в комментариях один из подписчиков EEVblog. С ним тяжело не согласиться. Добавим, что ведущий подкаста брал каждую из деталей планшета с явным отвращением (возможно, его даже стошнило, но это вырезали при монтаже).

В общем, слабонервным не смотреть.

Английский учёный из Плимутского университета Майк Макалох [Mike McCulloch] в своей работе попытался дать объяснение принципу действия «невозможного» двигателя EmDrive, который вот уже несколько лет ставит в тупик специалистов. Для этого учёному пришлось дать объяснение такому фундаментальному понятию физики, как инерция.

Двигатель EmDrive придумал в начале 2000-х британский инженер Роджер Шойер. Он представил общественности свою идею о двигателе, по сути состоящем из металлического усечённого конуса и магнетрона. По его расчётам, отражающиеся внутри конструкции электромагнитные волны должны создавать тягу без всяких реактивных компонентов.

Естественно, он был поднят на смех, поскольку закон сохранения импульса не позволяет создавать подобные устройства. Но, начиная с 2008 года и опыта китайских учёных, а затем – нескольких инженеров-энтузиастов, и заканчивая опытами уважаемых инженеров из НАСА, накапливается всё больше подтверждений тому, что этот странный двигатель всё-таки работает.

Воистину говорят: лень — двигатель прогресса! Вот и мне, взбудоражила голову мысль, автоматизировать процесс измерения и тренировки кислотных аккумуляторных батарей. Ведь кто, в здравом уме, будет, в наш век умных микросхем, корпеть над аккумулятором с мультиметрами и секундомером? Наверняка, многие знают «народное» зарядное устройство Imax B6. На хабре есть статья про него (и даже не одна). Ниже я напишу, что я с ней сделал и зачем.

Одним дождливым питерским днем мой проект в UE4 перестал загружаться, и из-за этого я захотел сделать свой собственный движок. И одна новелла подтолкнула меня сделать движок именно для новелл. Если вам хочется узнать побольше и вы не боитесь goto, gosub и других ужасов, добро пожаловать под кат.

Update
Новый вариант порошка и более подробный разбор во второй части: DIY порошок для посудомойки: разбираем промышленные средства и улучшаем рецепт

Сейчас расскажу, как из соды и стирального порошка сделать порошок для посудомоечной машины. Такой же по составу, только дешевле на порядок.

Есть очень много областей нашей жизни, где наше представление формирует исключительно маркетинговый буллшит. Увы, большинство людей даже не пытаются задумываться о том, что лежит в основе всего этого. Очень часто рыночная ситуация приводит к тому, что себестоимость продукта составляет 0.5% от его цены. Остальное маркетинг, наценки, логистика, упаковка и тому подобное. Почти все в курсе про концепцию продажи чернил для принтера по цене слез гималайских девственниц и настойчивые рекомендации производителей использовать только оригинальные расходные материалы. Например, совсем недавно меня озарило, что 1.5 грамма сухого вещества во флаконе удобрений для растений не могут стоить 200-250 рублей. А ведь именно такое количество может уместиться в относительно стабильном состоянии в виде раствора. Я сразу представил себе гектары полей и грузовики, которые везут тонны порошка. В результате перешел на расфасовки по 1 кг Буйских комплексных сухих удобрений. Можно ванну раствора приготовить.

Сегодня будем создавать ультра-дешевый порошок для посудомойки. Уменьшение реальной зарплаты и удорожание импортной бытовой химии заставило перерыть учебники, просмотреть кучу материалов с форумов химиков и попытаться найти способы экономии на расходниках. Очень уж ощутимо стал стоить порошок. Результаты вдумчивого исследования и экспериментов сильно удивили. Для промышленного применения чаще всего химиками-технологами создаются индивидуальные рецептуры в зависимости от качества воды и задач. Почему бы нам не попробовать разобраться во всем этом?

TLDR:

70% прокаленной соды и 30% стирального порошка вместо моющего средства.
Если очень лень возиться с содой, то просто порошок Биолан или его аналоги. Сода удешевляет.
Пищевая соль «Экстра» вместо соли.

Внимание! В рецепте с отбеливателем обнаружилась опасность коррозии металла! Не рекомендуется в стандартном применении!

Обзор экспериментов год спустя:
DIY порошок для посудомойки: как не растворить посуду и не повторить моих ошибок. Год экспериментов

В прошлой публикации мы создавали дешевый порошок для посудомойки из желудей и спичек кальцинированной соды и стирального порошка. В этой я расскажу о том, как можно его улучшить с помощью кислородного отбеливателя и где можно купить компоненты для более продвинутой версии. Будем делать упор на эффективности мойки, но даже при этом цена не выйдет за 100 рублей/килограмм. А еще будет рецепт ополаскивателя с себестоимостью в районе 1 рубля за литр. Как справедливо заметил amarao, занятие не для всех и многим проще использовать готовые таблетки. Но в подобных экспериментах с бытовой химией есть что-то от детства, первых опытов по смешиванию соды с уксусом и газировки с мятными конфетами. Так что ощутимая экономия здесь все-таки вторична. Будем развлекаться) Если кому-то лень читать весь текст — в конце поста будут подробные рецепты с рекомендациями.

Известная кибергруппа Hacking Team (@hackingteam), которая специализируется на разработке и продаже специального шпионского ПО для правоохранительных органов и спецслужб различных государств стала объектом кибератаки, в результате которой для общественности стал доступен архив с 400ГБ различной конфиденциальной информации. В сеть утекла личная переписка Hacking Team с их клиентами, заключенные договора на продажу своих кибер-изделий различным государствам, а также большое количество другой информации, связанной с деятельностью компании.



В результате утечки стало известно, что к услугам HT прибегали не только государственные структуры, но и частные компании. Также из опубликованных данных видно, что одним из клиентов HT были российские структуры или фирмы. Архив содержит и информацию о наработках кибергруппы (Exploit_Delivery_Network_android, Exploit_Delivery_Network_Windows), а также огромное количество различной поясняющей информации (wiki).