Как работи компютърният чип без полупроводници?
Miscellanea / / February 16, 2022
Тези дни автоматично свързваме компютри и различни мобилни устройства с чипове от полупроводникови транзистори. Всъщност в продължение на много години транзисторът е повсеместен електронен компонент.
Това обаче не винаги е било така. В миналото устройствата, наречени вакуумни тръби или клапани, са били използвани в електронните устройства.
Транзистори срещу вакуумни тръби/клапи
А транзистор е двоично устройство, което действа като превключвател, като предотвратява или позволява протичането на ток. Транзисторите могат да се използват и за усилване на сигнали. Изработени са от полупроводников материал.
А вакуумна тръба също така е в състояние да контролира потока на тока, но постига това с помощта на механизъм, различен от транзистора. Те също са много по-големи от транзисторите.
По принцип, след въвеждането на транзисторите, електронната индустрия се развива с феноменални темпове. Това е възможно благодарение на тяхното непрекъснато свиване благодарение на дизайна и технологичния напредък.
За да се подчертае това, съвременните електронни устройства съдържат буквално
милиарди транзистори, и те се побират в относително малки опаковки.Тъй като броят на транзисторите в устройствата се е увеличил през годините, така се е увеличила и процесорната мощност и възможностите на тези устройства.
Накратко, транзисторите и друга електроника, базирана на полупроводници, са страхотни. Трябва да отбележите обаче, че те не са без проблеми. Поради свойствата на полупроводниковите материали, потокът от електрони е ограничен до известна степен, което може да попречи на устройствата да работят толкова идеално, колкото би искал човек.
Обещаваща нова технология
В един възможен отговор на този въпрос, екип от инженерни изследвания в Калифорнийския университет в Сан Диего (UCSD) наскоро създадоха микромащабни устройства, подобни на популярните някога тръби/клапи.
Забележка:В тези устройства електроните се освобождават в свободното пространство, което означава, че там няма материал, който да ограничи техния поток. Това е страхотно, но за освобождаване на тези електрони обикновено е необходима много енергия, както е в случая с тръбите/клапаните, които в момента са на пазара.
Обикновено са необходими високи температури/високо напрежение за освобождаване на електроните. Това очевидно не е необходимо с полупроводникови устройства и този тип условия не са подходящи за устройства, които разчитат на микроелектроника. Това е едно от многото неща, които биха помогнали за възхода на полупроводниковата технология.
Екипът на UCSD обаче предприе нов подход за заобикаляне на този проблем. Техните устройства са направени с така наречената метаповърхност, изработена от злато, монтирана върху силиконова пластина със слой от силициев диоксид, поставен между тях.
За освобождаване на електрони екипът използва двоен подход; към устройствата се прилагат ниско напрежение и инфрачервен лазер с ниска мощност. Това води до освобождаване на електрони, които по същество се откъсват от метала поради създаването на силно електрическо поле след активиране с лазера и напрежението.
Производителност и Outlook
При тестове, след активиране, устройствата показаха хиляда процента увеличение на проводимостта. Разбира се, тези устройства все още не са перфектни, но на първо място са били предназначени само като доказателство за концепцията.
Ръководителят на екипа, професор Дан Сивенпайпър, заявява, че този тип устройство не е в състояние да замени цялата гама от полупроводници устройства, но той вярва, че те ще имат своите открояващи се области, като например в приложения, които изискват високи честоти или висока мощност.
Екипът проучва методи за подобряване на техните устройства, както и да разбира по-добре как работят и проучва всички възможни приложения.
Последна актуализация на 03 февруари 2022 г
Горната статия може да съдържа партньорски връзки, които помагат за поддръжката на Guiding Tech. Това обаче не засяга редакционната ни почтеност. Съдържанието остава безпристрастно и автентично.