Cum funcționează un cip de computer fără semiconductori?

Astăzi asociem automat computere și diverse dispozitive mobile cu cipuri din tranzistoare semiconductoare. Într-adevăr, de mulți ani, tranzistorul a fost o componentă electronică omniprezentă.

Cu toate acestea, acesta nu a fost întotdeauna cazul. În trecut, dispozitivele numite tuburi de vid sau supape erau folosite în dispozitivele electronice.

Tranzistoare vs. tuburi/supape vid

A tranzistor este un dispozitiv binar care acționează ca un comutator, fie împiedicând, fie permițând curgerea curentului. Tranzistoarele pot fi, de asemenea, folosite pentru a amplifica semnale. Sunt fabricate din material semiconductor.

A tub vid este, de asemenea, capabil să controleze fluxul de curent, dar realizează acest lucru folosind un mecanism diferit de tranzistor. Ele sunt, de asemenea, mult mai mari decât tranzistoarele.

Practic, după introducerea tranzistorilor, industria electronică a decolat într-un ritm fenomenal. Acest lucru a fost posibil datorită micșorării lor continue datorită designului și progreselor tehnologice.

Pentru a sublinia acest lucru, dispozitivele electronice moderne conțin literalmente miliarde de tranzistoriși se potrivesc în pachete relativ mici.

Pe măsură ce numărul de tranzistori din dispozitive a crescut de-a lungul anilor, la fel au crescut și puterea de procesare și capacitățile acestor dispozitive.

Pe scurt, tranzistorii și alte electronice bazate pe semiconductori sunt minunate. Trebuie să rețineți, totuși, că nu sunt lipsite de problemele lor. Datorită proprietăților materialelor semiconductoare, fluxul de electroni este oarecum limitat, ceea ce poate împiedica dispozitivele să funcționeze cât de ideal s-ar dori.

Noua tehnologie promitatoare

Într-un posibil răspuns la această problemă, o echipă de cercetare inginerească de la Universitatea din California San Diego (UCSD) au creat recent dispozitive la scară mică similare cu tuburile/supapele odinioară populare.

Notă:

În aceste dispozitive, electronii sunt eliberați în spațiul liber, ceea ce înseamnă că nu există niciun material acolo care să le limiteze fluxul. Acest lucru este grozav, dar pentru a elibera acești electroni, de obicei este nevoie de multă energie, așa cum este cazul tuburilor/valvelor aflate în prezent pe piață.

Temperaturi ridicate/tensiune ridicată sunt de obicei necesare pentru a elibera electronii. Acest lucru, evident, nu este necesar cu dispozitivele semiconductoare și aceste tipuri de condiții nu sunt potrivite pentru dispozitivele care se bazează pe microelectronică. Acesta este unul dintre multele lucruri care ar fi ajutat la creșterea tehnologiei semiconductoarelor.

Cu toate acestea, echipa de la UCSD a adoptat o abordare nouă pentru a rezolva această problemă. Dispozitivele lor sunt realizate cu ceea ce se numește o metasuprafață din aur, montată pe o napolitană de siliciu cu un strat de dioxid de siliciu intercalat.

Pentru a elibera electroni, echipa folosește o abordare dublă; pe dispozitive sunt aplicate o tensiune joasă de-a lungul și un laser infraroșu de putere redusă. Acest lucru duce la eliberarea de electroni care sunt în esență smulși din metal datorită creării unui câmp electric puternic după activarea cu laser și tensiune.

Performanță și perspective

În teste, după activare, dispozitivele au afișat o creștere de o mie la sută a conductibilității. Aceste dispozitive nu sunt încă perfecte, dar au fost concepute doar ca o dovadă de concept în primul rând.

Conducătorul echipei, profesorul Dan Sievenpiper, afirmă că acest tip de dispozitiv nu este capabil să înlocuiască întreaga gamă de semiconductori. dispozitive, dar crede că acestea vor avea domenii remarcabile, cum ar fi în aplicații care necesită frecvențe înalte sau putere mare.

Echipa explorează metode de îmbunătățire a dispozitivelor lor, precum și obține o mai bună înțelegere a modului în care funcționează și explorează toate aplicațiile posibile.

Ultima actualizare pe 03 februarie 2022

Articolul de mai sus poate conține link-uri afiliate care ajută la sprijinirea Guiding Tech. Cu toate acestea, nu afectează integritatea noastră editorială. Conținutul rămâne imparțial și autentic.