Semiconductor de óxido metálico complementario (CMOS)

El tiempo medio entre fallos (MTBF) es una métrica de fiabilidad que representa el tiempo transcurrido previsto entre fallos inherentes a un sistema reparable. Para sistemas con una tasa de fallos constante [latex]\lambda[/latex], el MTBF es su recíproco: [latex]MTBF = 1/\lambda[/latex]. Esta sencilla relación es fundamental en la ingeniería de la fiabilidad para predecir el tiempo de funcionamiento del sistema y planificar los programas de mantenimiento, suponiendo que los fallos siguen una distribución exponencial.

Para un sistema de componentes en serie, en el que cualquier fallo individual provoca el fallo del sistema, la tasa global de fallos es la suma de las tasas individuales. El MTBF del sistema es el recíproco de esta suma: [latex]MTBF_{sistema} = (\suma_{i=1}^{n} \lambda_i)^{-1} = (1/MTBF_1 + 1/MTBF_2 + ... + 1/MTBF_n)^{-1}[/latex]. Esto implica que el MTBF del sistema siempre es menor que el MTBF del componente individual más bajo.

Este método utiliza fotones de alta energía emitidos por una fuente de radioisótopos, generalmente cobalto-60, para esterilizar productos. Los rayos gamma atraviesan los materiales, creando radicales libres y causando daños irreparables al ADN microbiano, lo que provoca la muerte celular. Es un proceso en frío, adecuado para artículos sensibles al calor, y puede aplicarse a productos que ya se encuentran en su envase final sellado.

La síntesis descendente implica la creación de nanomateriales partiendo de un material más grande y voluminoso, descomponiéndolo o modelándolo a escala nanométrica. Las técnicas clave incluyen métodos mecánicos como el fresado de bolas y métodos litográficos como la fotolitografía, la litografía por haz de electrones y la litografía por nanoimpresión. Estos métodos se utilizan a menudo para crear superficies estructuradas y circuitos integrados, pero pueden presentar imperfecciones superficiales.

La Física del Fallo (FdF) es un enfoque de la ingeniería de la fiabilidad que utiliza los conocimientos de la ciencia de los materiales y la física para comprender y modelizar los mecanismos que originan los fallos. En lugar de basarse únicamente en datos estadísticos de fallos anteriores, se centra en la predicción de fallos mediante el análisis de los procesos físicos (por ejemplo, fatiga, corrosión, fluencia) que conducen a la degradación y la rotura.

El efecto cuántico del tamaño describe el fenómeno por el cual las propiedades electrónicas y ópticas de un material cambian a medida que su tamaño se aproxima a la nanoescala. Cuando las dimensiones de un material son comparables a la longitud de onda de Broglie del electrón, se produce un confinamiento cuántico. Esto cuantiza los niveles de energía del electrón, dando lugar a una brecha de banda que depende del tamaño, [latex]E_g(R) \approx E_{g,\b\u\lk} + \frac{\hbar^2\pi^2}{2R^2}(\frac{1}{m_e^*} + \frac{1}{m_h^*})[/latex].

La repetibilidad evalúa la precisión en condiciones idénticas, mientras que la reproducibilidad evalúa la precisión cuando cambian una o más condiciones, como el operador, el instrumento o la ubicación. La varianza de la reproducibilidad siempre es mayor o igual que la varianza de la repetibilidad. Esta distinción es crucial para comprender la variabilidad de las mediciones, especialmente en comparaciones entre laboratorios, donde las condiciones son inherentemente diferentes.

Para los sistemas reparables, el tiempo medio entre fallos (MTBF) es la suma del tiempo medio hasta el fallo (MTTF) y el tiempo medio hasta la reparación (MTTR). La fórmula es [latex]MTBF = MTTF + MTTR[/latex]. El MTTF representa el tiempo medio de funcionamiento antes de un fallo, mientras que el MTTR es el tiempo medio que se tarda en reparar el sistema. Esta distinción es fundamental para entender la disponibilidad del sistema.

Las salas blancas utilizan dos principios principales de flujo de aire para controlar la contaminación. El flujo turbulento (o no unidireccional) implica corrientes de aire mezcladas, adecuadas para las clases menos estrictas (ISO 6-9). El flujo laminar (o unidireccional) utiliza corrientes de aire paralelas de velocidad constante para barrer las partículas del entorno, esencial para aplicaciones de gran pureza como ISO 1-5, evitando la contaminación cruzada y garantizando la rápida eliminación de partículas.

El límite de Shockley-Queisser es la máxima eficiencia teórica para una celda solar de unión pn. Considera únicamente la recombinación radiativa y las pérdidas por radiación de cuerpo negro. Para una celda de unión simple con una banda prohibida óptima de 1,34 eV bajo iluminación solar estándar (AM1.5G), la eficiencia máxima es de aproximadamente el 33,7 %. Este límite fundamental guía la investigación y el diseño de celdas solares.

Desarrollado por el ingeniero francés Pierre Bézier para Renault en la década de 1960, UNISURF fue uno de los primeros sistemas CAD/CAM 3D auténticos. Su principal innovación fue el uso de lo que hoy conocemos como curvas y superficies de Bézier. Se trata de curvas paramétricas definidas por un conjunto de puntos de control, que permiten la creación intuitiva y matemática de formas libres complejas para carrocerías.

La electrónica molecular explora el uso de moléculas individuales o conjuntos moleculares a escala nanométrica como componentes electrónicos fundamentales. Este enfoque busca construir circuitos en el límite máximo de la miniaturización, mucho más allá de la tecnología tradicional basada en silicio. Los componentes clave incluyen cables moleculares, interruptores y rectificadores, aprovechando propiedades de la mecánica cuántica, como el efecto túnel de electrones a través de orbitales moleculares, para su funcionamiento.

Las baterías de iones de litio funcionan mediante un mecanismo de intercalación, una inserción reversible de iones en un material huésped estratificado. Durante la descarga, los iones de litio ([latex]Li^+[/latex]) se desintercalan de un electrodo negativo (ánodo), normalmente grafito, y se desplazan a través de un electrolito no acuoso para intercalarse en un electrodo positivo (cátodo), normalmente un óxido metálico. Los electrones viajan por el circuito externo, creando corriente.

Un transistor de un solo electrón (SET) es un dispositivo de conmutación que utiliza tunelización controlada de electrones para manipular el flujo de electrones individuales. Consiste en un punto cuántico (la «isla») acoplado a los cables de fuente y drenador mediante uniones túnel, y acoplado capacitivamente a un electrodo de puerta. Su funcionamiento se basa en el efecto de bloqueo de Coulomb, lo que le proporciona una sensibilidad extrema y un bajo consumo de energía.