Tuhá fáza (elektronika)

Tuhá fáza alebo menej vhodne pevná fáza (angl. solid state) je slovné spojenie, ktoré v prívlastkovom postavení (napr. v spojeniach elektronika tuhej fázy, technológia tuhej fázy, obvod v tuhej fáze atď.) - zriedkavo aj v adjektívnom tvare tuhofázový/pevnofázový - označuje súčiastku, systém, technológiu, obvod a podobne, ktorý je založený výlučne na tuhých materiáloch, v ktorých je pohyb elektrónov alebo iných nosičov náboja obmedzený iba v časti pevného materiálu. Inými slovami je to súčiastka a podobne, ktorá používa polovodičovú technológiu na rozdiel od napr. elektrónok alebo relé, a teda neobsahuje ani plyn (resp. vákuum s plynom ako v elektrónke), ani pohyblivé (väčšie) časti (ako v relé).

Technológia tuhej fázy je oproti staršej technológii (elektrónky, výbojky), kde sa elektróny prenášajú vo vákuu alebo inom na to vhodnom plyne, no vylučuje aj bežné elektromechanické zariadenia (relé, spínače, pevné disky a ďalšie zariadenia s pohyblivými časťami), ktoré tiež patria do pevných materiálov.

Prvým zariadením tuhej fázy bola "kryštálka" – kryštálový detektor, ktorý sa použil v roku 1930 v rozhlasových prijímačoch, kde sa drôt dotýkal pevného kryštálu s cieľom prijímať rádiový signál. Zvrat v prechode na technológiu tuhej fázy nastal v 50. a 60. rokoch minulého storočia, keď technológie elektrónok nahradili polovodičové diódy a tranzistory.

Najčastejším stavebným prvkom v technológiách tuhej fázy je kryštalický polovodič, ale v technológii tuhej fázy sa môžu využívať monokryštalické, polykryštalické a amorfné tuhé látky určené ako vodiče, ako aj izolátory a polovodiče. V prvkoch v tuhej fáze je pohyb elektrónov a iných nosičov obmedzený len na pevnú časť alebo zlúčeninu, kde sa používa na zosilnenie alebo spínanie. Tok elektrónov môžeme chápať v dvoch formách: ako záporne nabité elektróny a kvázi-častice s kladným nábojom teda tzv. diery. V niektorých polovodičoch je prúd tvorený z elektrónov v iných zas z dier. Elektrón a diera sa nazývajú nosiče náboja.

Medzi zariadenia, postavené na báze tuhej fázy, patria tranzistory, mikroprocesorové čipy, LED diódy, integrované obvody (IO), LCD a DRAM. DRAM zariadenia sa používajú v počítačoch a flash diskoch. V poslednej dobe disky v tuhej fáze nahrádzajú mechanicky rotujúce magnetické pevné disky. Ma ukladanie dát sú zariadenia v tuhej fáze oveľa rýchlejšie a spoľahlivejšie, čo sa ale odráža na ich cene. Hoci náklady na takéto zariadenia neustále klesajú, disky, optické disky, pásky aj naďalej zlepšujú svoj pomer "cena/výkon".