コンピュータチップは半導体なしでどのように機能しますか？

最近では、コンピューターとさまざまなコンピューターを自動的に関連付けています モバイルデバイス 半導体トランジスタで作られたチップを使って。 実際、長年にわたり、トランジスタは至る所に存在する電子部品でした。

ただし、これが常に当てはまるとは限りませんでした。 過去には、真空管またはバルブと呼ばれるデバイスが電子デバイスで使用されていました。

トランジスタ対。 真空管/バルブ

A トランジスタ は、電流の流れを防止または許可するスイッチとして機能するバイナリデバイスです。 トランジスタを使用して信号を増幅することもできます。 それらは半導体材料から作られています。

A 真空管 電流の流れを制御することもできますが、トランジスタとは異なるメカニズムを使用してこれを実現します。 それらはまたトランジスタよりはるかに大きい。

基本的に、トランジスタの導入後、電子産業は驚異的なペースで離陸しました。 これは、設計と技術の進歩のおかげで継続的に縮小しているために可能になりました。

これを強調するために、現代の電子機器には文字通り含まれています 数十億個のトランジスタ、およびそれらは比較的小さなパッケージに収まります。

デバイス内のトランジスタの数が年々増加するにつれて、これらのデバイスの処理能力と能力も増加しています。

要するに、トランジスタやその他の半導体ベースの電子機器は素晴らしいです。 ただし、問題がないわけではないことに注意してください。 半導体材料の特性により、電子の流れがいくらか制限され、デバイスが希望どおりに理想的に機能するのを妨げる可能性があります。

有望な新技術

この問題に対する考えられる答えとして、 カリフォルニア大学サンディエゴ校（UCSD）の工学研究チーム 最近、かつて人気のあったチューブ/バルブに似たマイクロスケールのデバイスを作成しました。

ノート：

これらのデバイスでは、電子は自由空間に解放されます。つまり、電子の流れを制限する材料はありません。 これは素晴らしいことですが、これらの電子を放出するには、現在市場に出回っているチューブ/バルブの場合と同様に、通常、多くのエネルギーが必要です。

電子を解放するには、通常、高温/高電圧が必要です。 これは明らかに半導体デバイスでは必要ありません。これらのタイプの条件は、マイクロエレクトロニクスに依存するデバイスには適していません。 これは、半導体技術の台頭に貢献したであろう多くのことの1つです。

しかし、UCSDのチームは、この問題を回避するために斬新なアプローチを取りました。 彼らのデバイスは、金で作られたいわゆるメタ表面で作られ、二酸化ケイ素の層が間に挟まれたシリコンウェーハに取り付けられています。

電子を放出するために、チームは2つのアプローチを使用します。 低電圧と低出力の赤外線レーザーがデバイスに印加されます。 これは、レーザーと電圧で活性化した後の強い電界の生成により、本質的に金属から引き裂かれる電子の放出につながります。

パフォーマンスと展望

テストでは、アクティブ化後、デバイスは導電率の1000パーセントの増加を示しました。 これらのデバイスはまだ完全ではありませんが、そもそも概念実証としてのみ意図されていました。

チームのリーダーであるDanSievenpiper教授は、このタイプのデバイスは半導体の全範囲を置き換えることはできないと述べています デバイスですが、高周波や高電力を必要とするアプリケーションなど、目立つ領域があると彼は考えています。

チームは、デバイスを改善する方法を模索しているだけでなく、デバイスがどのように機能するかをよりよく理解し、可能なすべてのアプリケーションを探求しています。

最終更新日：2022年2月3日

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