¿Cómo funciona un chip de computadora sin semiconductores?

Hoy en día asociamos automáticamente ordenadores y varios dispositivos móviles con chips hechos de transistores semiconductores. De hecho, durante muchos años, el transistor ha sido un componente electrónico omnipresente.

Sin embargo, esto no siempre fue así. En el pasado, los dispositivos llamados tubos de vacío o válvulas se usaban en dispositivos electrónicos.

transistores contra válvulas/tubos de vacío

A transistor es un dispositivo binario que actúa como un interruptor, evitando o permitiendo que fluya una corriente. Los transistores también se pueden utilizar para amplificar señales. Están hechos de material semiconductor.

A tubo vacío también es capaz de controlar el flujo de corriente, pero lo logra utilizando un mecanismo diferente al del transistor. También son mucho más grandes que los transistores.

Básicamente, después de la introducción de los transistores, la industria electrónica despegó a un ritmo fenomenal. Esto ha sido posible gracias a su continuo encogimiento gracias al diseño y los avances tecnológicos.

Para enfatizar esto, los dispositivos electrónicos modernos contienen literalmente miles de millones de transistores, y caben en paquetes relativamente pequeños.

A medida que la cantidad de transistores en los dispositivos ha aumentado a lo largo de los años, también lo ha hecho la potencia de procesamiento y las capacidades de estos dispositivos.

En resumen, los transistores y otros dispositivos electrónicos basados ​​en semiconductores son asombrosos. Sin embargo, debe tener en cuenta que no están exentos de problemas. Debido a las propiedades de los materiales semiconductores, el flujo de electrones está un poco limitado, lo que puede dificultar que los dispositivos funcionen tan bien como uno desearía.

Nueva tecnología prometedora

En una posible respuesta a este problema, un equipo de investigación de ingeniería de la Universidad de California en San Diego (UCSD) han creado recientemente dispositivos a microescala similares a los alguna vez populares tubos/válvulas.

Nota:

En estos dispositivos, los electrones se liberan al espacio libre, lo que significa que no hay material que limite su flujo. Esto es genial, pero para liberar estos electrones, generalmente se necesita mucha energía, como es el caso de los tubos/válvulas actualmente en el mercado.

Por lo general, se requieren altas temperaturas/alto voltaje para liberar los electrones. Obviamente, esto no es necesario con los dispositivos semiconductores, y este tipo de condiciones no son adecuadas para los dispositivos que dependen de la microelectrónica. Esta es una de las muchas cosas que habrían ayudado en el surgimiento de la tecnología de semiconductores.

Sin embargo, el equipo de UCSD adoptó un enfoque novedoso para solucionar este problema. Sus dispositivos están hechos con lo que se llama una metasuperficie hecha de oro, montada sobre una oblea de silicio con una capa de dióxido de silicio intercalada.

Para liberar electrones, el equipo utiliza un enfoque doble; Se aplica a los dispositivos un láser infrarrojo de bajo voltaje y de baja potencia. Esto conduce a la liberación de electrones que esencialmente son arrancados del metal debido a la creación de un fuerte campo eléctrico después de la activación con el láser y el voltaje.

Rendimiento y Outlook

En las pruebas, después de la activación, los dispositivos mostraron un aumento del mil por ciento en la conductividad. Es cierto que estos dispositivos aún no son perfectos, pero en primer lugar solo fueron pensados ​​como una prueba de concepto.

El líder del equipo, el profesor Dan Sievenpiper, afirma que este tipo de dispositivo no es capaz de reemplazar toda la gama de semiconductores. dispositivos, pero cree que tendrán sus áreas destacadas como en aplicaciones que requieren altas frecuencias o alta potencia.

El equipo está explorando métodos para mejorar sus dispositivos, además de comprender mejor cómo funcionan y explorar todas las aplicaciones posibles.

Última actualización el 03 febrero, 2022

El artículo anterior puede contener enlaces de afiliados que ayudan a respaldar a Guiding Tech. Sin embargo, no afecta nuestra integridad editorial. El contenido sigue siendo imparcial y auténtico.