Hvordan fungerer en computerchip uden halvledere?

I disse dage forbinder vi automatisk computere og div mobile enheder med chips lavet af halvledende transistorer. Faktisk har transistoren i mange år været en allestedsnærværende elektronisk komponent.

Dette var dog ikke altid tilfældet. Tidligere blev enheder kaldet vakuumrør eller ventiler brugt i elektroniske enheder.

Transistorer vs. vakuumrør/ventiler

Dybest set, efter introduktionen af ​​transistorer, tog elektronikindustrien fart i et fænomenalt tempo. Dette har været muligt på grund af deres konstante krympning takket være design og teknologiske fremskridt.

For at understrege dette indeholder moderne elektroniske enheder bogstaveligt talt milliarder af transistorer, og de passer ind i relativt små pakker.

Efterhånden som antallet af transistorer i enheder er steget i årenes løb, er disse enheders processorkraft og kapacitet også steget.

Kort sagt, transistorer og anden halvlederbaseret elektronik er fantastisk. Du skal dog bemærke, at de ikke er uden problemer. På grund af egenskaberne af halvledende materialer er strømmen af ​​elektroner begrænset noget, hvilket kan hæmme enheder i at fungere så ideelt, som man ønsker.

Lovende ny teknologi

I et muligt svar på dette spørgsmål, et ingeniørforskerhold ved University of California San Diego (UCSD) har for nylig skabt enheder i mikroskala, der ligner de engang populære rør/ventiler.

Bemærk: Disse enheder kan føre til alle former for spændende teknologi såsom bedre solceller og kan endda bruges uden for elektronikindustrien inden for områder som fotokemi og fotokatalyse kan måske være nyttig selv i forskellige miljøer applikationer.

I disse enheder frigøres elektroner til det frie rum, hvilket betyder, at der ikke er noget materiale der, der begrænser deres strømning. Dette er fantastisk, men for at frigive disse elektroner er der normalt behov for en masse energi, som det er tilfældet med rør/ventiler på markedet i dag.

Der kræves normalt høje temperaturer/højspænding for at frigøre elektronerne. Dette er naturligvis ikke nødvendigt med halvlederenheder, og disse typer forhold er ikke egnede til enheder, der er afhængige af mikroelektronik. Dette er en af ​​de mange ting, der ville have hjulpet i fremkomsten af ​​halvlederteknologi.

Holdet på UCSD tog dog en ny tilgang til at komme uden om dette problem. Deres enheder er lavet med det, der kaldes en metasurface lavet af guld, monteret på en siliciumwafer med et lag siliciumdioxid klemt ind imellem.

For at frigive elektroner bruger holdet en todelt tilgang; en lavspænding langs og en laveffekt infrarød laser påføres enhederne. Dette fører til frigivelse af elektroner, som i det væsentlige rives fra metallet på grund af dannelsen af ​​et stærkt elektrisk felt efter aktivering med laseren og spændingen.

Ydelse og Outlook

I test, efter aktivering, viste enhederne en tusind procent stigning i ledningsevnen. Disse enheder er ganske vist ikke perfekte endnu, men de var kun tænkt som et proof-of-concept i første omgang.

Teamets leder, professor Dan Sievenpiper udtaler, at denne type enhed ikke er i stand til at erstatte hele rækken af ​​halvledere enheder, men han mener, at de vil have deres særlige områder, såsom i applikationer, der kræver høje frekvenser eller høj effekt.

Holdet udforsker metoder til at forbedre deres enheder samt får en bedre forståelse af, hvordan de fungerer, og udforsker alle mulige applikationer.