L’elettronica passiva, ovvero resistori, induttori e capacitori, interruttori e multipexer, conduttori, antenne, quarzi, fusibili, ecc., costituiscono una parte della componentistica elettronica che contribuisce a far funzionare i dispositivi elettronici, in particolare quelli attivi, quindi amplificatori, memorie, processori, ecc. Data questa natura “intrinseca” dell’elettronica passiva e relativamente “semplice” delle leggi che la governano si potrebbe pensare che non ci sia molto da sapere in proposito e che non sussistano aspetti di reale innovazione. In realtà è esattamente il contrario, come viene confermato dall’avvicendarsi di prodotti dell’elettronica passiva con caratteristiche e funzionalità nuove, che aprono interessanti scenari applicativi prima interdetti proprio dalla mancanza di innovazione nel campo dei passivi che faceva da contraltare all’esponenziale tasso di innovazione dei componenti elettronici attivi. L’elettronica passiva si distingue da quella attiva in quanto, per svolgere la propria funzione, conserva l’energia sotto forma di corrente o di tensione. In maniera opposta l’elettronica attiva per svolgere la propria funzione produce energia sotto forma di corrente o tensione. I componenti passivi per loro natura non richiedono una sorgente esterna di alimentazione elettrica per svolgere la propria funzione, differentemente da quelli attivi, che invece non possono svolgere la loro funzione senza una fonte di alimentazione elettrica esterna. L’innovazione per l’elettronica passiva riguarda aspetti fisici di base come le dimensioni, le proprietà elettriche, il materiale con cui è realizzata, ecc.
Resistori sempre più miniaturizzati
Avere elevate resistenze in pochissimo spazio è un’esigenza sempre più ricorrente. A tale scopo tecnologie innovative di fabbricazione come gli Electro Films di Vishay hanno consentito di pervenire a soluzioni soddisfacenti, come la serie SFX di Top-Contact Megohm Resistor, una famiglia di resistori che estende fino a 20 MΩ la resistenza in dimensioni di 0,030 pollici quadrati, nella versione più ridotta. Un ulteriore esempio di elevatissima densità funzionale per i resistori è anche il CS44 di Vishay, un resistore di solo 1 mm2 capace di 100 MΩ di resistenza basata sulla tecnologia Chromium Silicon Thin Film.
Elevata densità funzionale
Concentrare un’ampia funzionalità in un solo dispositivo è un altro modo innovativo di affrontare la riduzione delle dimensioni nei componenti passivi. Analog Devices è particolarmente attiva nell’elevata integrazione funzionale, come dimostra il componente AD5241. Ovviamente in questo caso si tratta di un componente attivo (potenziometro digitale a 256 posizioni) che svolge la funzione versatile di un componente passivo, il resistore. L’AD5241 è infatti un resistore variabile a 256 posizioni controllabile digitalmente su singolo canale. Il resistore viene controllato e programmato tramite un interfaccia I2C a due fili, e rende disponibili due uscite logiche programmabili per pilotare carichi digitali come le porte logiche, i Led driver e gli interruttori analogici. L’elevata integrazione funzionale è tale che oltre a risparmiare in termini di spazio rispetto al componente passivo tradizionale, si risparmia anche in termini di complessità e si guadagna in termini di qualità e funzionalità del sistema finale.
Resistenza all’umidità
L’innovazione nel campo dei condensatori non si limita agli importantissimi fattori dimensionali e capacitivi, ma anche relativi ad aspetti funzionali come l’affidabilità in condizioni difficili, per esempio i guasti indotti dalla condensazione in condizioni estreme di freddo e di caldo, tipiche delle applicazioni in ambito automotive. La problematica di affidabilità dei capacitori è conseguente alla formazione di goccioline di umidità di condensazione sulla superficie dei capacitori che provocano la migrazione degli ioni e il conseguente malfunzionamento. Murata ha sviluppato le serie GXM, GGM e GXT di condensatori “water resistant” applicando uno strato di repellente alla superficie del capacitore che serve a tenere la parte funzionale del capacitore isolata dalle goccioline di umidità e quindi consentire applicazioni affidabili in ambienti estremi come quelli automotive.
Induttori, più capaci e ultrapiccoli
La sempre più ampia proliferazione della connettività wireless, quindi di circuiteria Rf (Bluetooth, subGHz, ecc.) in dispositivi dove lo spazio di integrazione è scarso per definizione, l’utilizzo di componenti passivi come gli induttori è in continua crescita e per i produttori aumenta la richiesta di soluzioni ultra low-size, allo scopo di soddisfare i requisiti di sviluppo degli smarthphone in termini di multimodalità e multifunzionalità. Un requisito aggiuntivo è quello di una maggiore induttanza per i circuiti booster installati nei circuiti di sintonia dell’antenna Rf e dei moduli Bluetooth. Murata ha sviluppato la serie di induttori LQW15DN per dispositivi di comunicazione che comprende dispositivi di piccolissime dimensioni (1,0 x 0,5 mm) e che offrono un’induttanza di 15 µH.
