Како рачунарски чип ради без полупроводника?

Ових дана аутоматски повезујемо рачунаре и разне мобилни уређаји са чиповима направљеним од полупроводничких транзистора. Заиста дуги низ година транзистор је био свеприсутна електронска компонента.

Међутим, то није увек био случај. У прошлости су у електронским уређајима коришћени уређаји који су се називали вакуумске цеви или вентили.

Транзистори вс. вакуумске цеви/вентили

А транзистор је бинарни уређај који делује као прекидач, или спречава или дозвољава струји да тече. Транзистори се такође могу користити за појачавање сигнала. Направљени су од полупроводничког материјала.

А Вакуумска цев такође је способан да контролише струјни ток, али то постиже користећи другачији механизам од транзистора. Такође су много већи од транзистора.

У суштини, након увођења транзистора, електронска индустрија је узела маха феноменалним темпом. Ово је било могуће због њиховог сталног смањивања захваљујући дизајну и технолошком напретку.

Да би се ово нагласило, савремени електронски уређаји садрже буквално милијарде транзистора, а уклапају се у релативно мала паковања.

Како се број транзистора у уређајима повећавао током година, тако су се повећавала и процесорска снага и могућности ових уређаја.

Укратко, транзистори и друга електроника заснована на полупроводницима су сјајни. Треба напоменути, међутим, да они нису без својих проблема. Због особина полупроводних материјала, проток електрона је донекле ограничен, што може ометати уређаје да раде онолико колико би неко желео.

Обећавајућа нова технологија

Као могући одговор на ово питање, инжењерски истраживачки тим на Универзитету Калифорније у Сан Дијегу (УЦСД) недавно су креирали микро-уређаје сличне некада популарним цевима/вентилима.

Белешка:

У овим уређајима се електрони ослобађају у слободан простор, што значи да тамо нема материјала који би ограничио њихов проток. Ово је одлично, али за ослобађање ових електрона обично је потребно много енергије као што је случај са цевима/вентилима који су тренутно на тржишту.

За ослобађање електрона обично су потребне високе температуре/високи напон. Ово очигледно није неопходно са полупроводничким уређајима, а ови типови услова нису погодни за уређаје који се ослањају на микроелектронику. Ово је једна од многих ствари које би помогле у успону технологије полупроводника.

Тим у УЦСД ​​је, међутим, заузео нови приступ заобилажењу овог проблема. Њихови уређаји су направљени од такозване метаповршине направљене од злата, постављене на силицијумску плочицу са слојем силицијум диоксида у сендвичу између.

За ослобађање електрона тим користи двоструки приступ; на уређаје се примењују низак напон и инфрацрвени ласер мале снаге. Ово доводи до ослобађања електрона који су у суштини истргнути из метала услед стварања јаког електричног поља након активације ласером и напоном.

Перформансе и Оутлоок

У тестовима, након активације, уређаји су показали повећање проводљивости од хиљаду одсто. Додуше, ови уређаји још увек нису савршени, али су били само замишљени као доказ концепта.

Вођа тима, професор Дан Сивенпајпер, наводи да овај тип уређаја није у стању да замени читав низ полупроводника уређаја, али верује да ће они имати своје истакнуте области као што су апликације које захтевају високе фреквенције или велику снагу.

Тим истражује методе побољшања својих уређаја, као и да боље разуме како они раде и истражује све могуће апликације.

Последњи пут ажурирано 3. фебруара 2022

Горњи чланак може садржати партнерске везе које помажу у подршци Гуидинг Тецх. Међутим, то не утиче на наш уреднички интегритет. Садржај остаје непристрасан и аутентичан.