كيف تعمل شريحة الكمبيوتر بدون أشباه الموصلات؟

في هذه الأيام ، نربط تلقائيًا أجهزة كمبيوتر ومختلف أجهزة محمولة مع رقائق مصنوعة من الترانزستورات أشباه الموصلات. في الواقع ، كان الترانزستور لسنوات عديدة مكونًا إلكترونيًا في كل مكان.

ومع ذلك ، لم يكن هذا هو الحال دائما. في الماضي ، كانت الأجهزة تسمى الأنابيب المفرغة أو الصمامات تستخدم في الأجهزة الإلكترونية.

الترانزستورات مقابل. أنابيب مفرغة / صمامات

أ الترانزستور هو جهاز ثنائي يعمل كمفتاح ، إما يمنع أو يسمح بتدفق التيار. يمكن أيضًا استخدام الترانزستورات لتضخيم الإشارات. إنها مصنوعة من مادة أشباه الموصلات.

أ أنبوب مفرغ قادر أيضًا على التحكم في تدفق التيار ولكنه يحقق ذلك باستخدام آلية مختلفة للترانزستور. كما أنها أكبر بكثير من الترانزستورات.

في الأساس ، بعد إدخال الترانزستورات ، انطلقت صناعة الإلكترونيات بوتيرة استثنائية. كان هذا ممكنًا بسبب تقلصها المستمر بفضل التصميم والتقدم التكنولوجي.

وللتأكيد على ذلك ، فإن الأجهزة الإلكترونية الحديثة تحتوي حرفياً بلايين الترانزستورات، وهي تتناسب مع عبوات صغيرة نسبيًا.

نظرًا لتزايد أعداد الترانزستورات في الأجهزة على مر السنين ، زادت أيضًا قوة المعالجة وقدرات هذه الأجهزة.

باختصار ، تعتبر الترانزستورات وغيرها من الإلكترونيات القائمة على أشباه الموصلات رائعة. يجب أن تلاحظ ، مع ذلك ، أنهم لا يخلون من مشاكلهم. نظرًا لخصائص المواد شبه الموصلة ، فإن تدفق الإلكترونات محدود إلى حد ما ، مما قد يعيق أداء الأجهزة بالشكل المثالي الذي يريده المرء.

تكنولوجيا جديدة واعدة

في إجابة محتملة لهذه المشكلة ، فريق بحثي هندسي في جامعة كاليفورنيا سان دييغو (UCSD) لقد ابتكرت مؤخرًا أجهزة صغيرة الحجم مشابهة للأنابيب / الصمامات التي كانت شائعة.

ملحوظة:

في هذه الأجهزة ، يتم تحرير الإلكترونات في الفضاء الحر ، مما يعني أنه لا توجد مادة هناك للحد من تدفقها. هذا شيء عظيم ولكن لتحرير هذه الإلكترونات ، عادة ما تكون هناك حاجة إلى الكثير من الطاقة كما هو الحال مع الأنابيب / الصمامات الموجودة حاليًا في السوق اليوم.

عادة ما تكون درجات الحرارة العالية / الجهد العالي مطلوبة لتحرير الإلكترونات. من الواضح أن هذا ليس ضروريًا مع أجهزة أشباه الموصلات ، وهذه الأنواع من الظروف ليست مناسبة للأجهزة التي تعتمد على الإلكترونيات الدقيقة. هذا هو أحد الأشياء العديدة التي كان من الممكن أن تساعد في ظهور تكنولوجيا أشباه الموصلات.

ومع ذلك ، اتخذ الفريق في جامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو نهجًا جديدًا للتغلب على هذه المشكلة. صُنعت أجهزتهم بما يسمى السطح الخفي المصنوع من الذهب ، ومثبت على رقاقة من السيليكون مع طبقة من ثاني أكسيد السيليكون محصورة بينهما.

لتحرير الإلكترونات ، يستخدم الفريق نهجًا ذا شقين ؛ يتم تطبيق جهد منخفض على طول و ليزر الأشعة تحت الحمراء منخفض الطاقة على الأجهزة. يؤدي هذا إلى إطلاق الإلكترونات التي يتم فصلها بشكل أساسي من المعدن بسبب تكوين مجال كهربائي قوي بعد التنشيط بالليزر والجهد.

الأداء والتوقعات

في الاختبارات ، بعد التنشيط ، أظهرت الأجهزة زيادة بنسبة ألف بالمائة في التوصيل. من المسلم به أن هذه الأجهزة ليست مثالية بعد ، لكنها كانت تهدف فقط إلى إثبات صحة المفهوم في المقام الأول.

صرح رئيس الفريق ، البروفيسور دان سيفينبيبر ، أن هذا النوع من الأجهزة غير قادر على استبدال النطاق الكامل لأشباه الموصلات الأجهزة ، لكنه يعتقد أنها ستتميز بمجالاتها المميزة مثل التطبيقات التي تتطلب ترددات عالية أو طاقة عالية.

يستكشف الفريق طرقًا لتحسين أجهزتهم بالإضافة إلى الحصول على فهم أفضل لكيفية عملها واستكشاف جميع التطبيقات الممكنة.

آخر تحديث في 03 فبراير 2022

قد تحتوي المقالة أعلاه على روابط تابعة تساعد في دعم Guiding Tech. ومع ذلك ، فإنه لا يؤثر على نزاهة التحرير لدينا. يظل المحتوى غير متحيز وأصيل.